飲用水中的有毒農藥測定一直是一項持續性的公共安全問題。農藥可通過工業/農業廢棄物和城市徑流等途徑進入自來水，并在人體內蓄積。1市立實驗室需要處理大量樣本，這凸顯了使用基于質譜的方法來解決短運行時間內化合物共洗脫的問題。實驗室通常使用GC方法，利用一種或多種技術來加速分析，包括使用微孔毛細管柱，使用限流器的低壓分析，或快速柱溫箱加熱方法。
本應用文章報告了使用珀金埃爾默GCMS 2400™系統以及珀金埃爾默Elite 5MS毛細管柱對76種有機氯、有機氮、有機磷農藥和相關異構體進行分析的結果。應用文章中報告的方法是一種GC/MS優化方法，最大限度地減少了問題化合物的共洗脫，符合EPA方法525.23和525.34的要求，并縮短了分析時間。
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實驗
農藥分析在圖1的GCMS 2400系統上執行，配備毛細管進樣器和單四極桿質譜檢測器。所有混合物均使用珀金埃爾默Elite 5MS色譜柱(30 m x 0.25 mm l.D. x 0.25 μm)進行分析。二氯甲烷稀釋劑購自VWR(賓夕法尼亞州拉德諾)。525分析標準品購自AccuStandard(康涅狄格州紐黑文)。這是用于多種分析物類別的一套混合物。具體地說，氮化/磷酸化混合物A-F、氯化農藥混合物1和2、內標和替代物，各含有多種農藥或標準品，濃度為500 μg/mL，它們被稀釋到最終濃度為10 μg/ml或0.1 μg/mL，涵蓋方法線性范圍。對低水平標準品進行了三次分析，以了解精密度。珀金埃爾默SimplicityChrom™ CDS軟件管理完整的工作流程，從儀器控制到數據報告，并提供方法所需的合規性和可追溯性。
圖1.珀金埃爾默GCMS 2400系統
表1.氣相色譜儀配置和耗材
表2.儀器操作條件
表3.采用優化的GC法分離農殘化合物。注，除非另有說明，否則定量離子也是化合物的基峰和/或EPA推薦離子
*由于干擾，定量離子不是化合物的基峰。
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結果和討論
本文的目的是提供有機氮、有機磷和有機氯農藥的快速GC分離，以支持EPA強制的化合物分離度、靈敏度和最小信號干擾的要求。共82種化合物(76種農藥，3種內標，以及3種替代物)在Elite 5MS色譜柱上分離，由于GC 2400系統的快速、一致的柱溫箱編程控制，分離用時僅8.5分鐘。DFTPP離子豐度比(符合EPA方法525.2和525.3標準)在DFTPP離子豐度比(見圖2)和DDT降解的系統檢查標準品成功執行后進行分析。
圖2.DFTPP離子豐度比(符合EPA方法525.2和525.3標準)(點擊查看大圖)
選擇性
快速GC方法經常需要處理目標分析物和/或基質組分的共洗脫問題。質譜法提供了化合物特異性離子質荷比(m/z)的選擇性參數，只要不產生相同的離子m/z，就可以區分共洗脫化合物。這種快速GC方法謹慎地進行定量離子選擇，不僅可以消除干擾，還能滿足EPA方法525所需的靈敏度，盡管在某些情況下，從化合物的裂解模式中選擇了小離子。
圖3顯示了快速GC方法在8.5分鐘內洗脫所有化合物的色譜圖。TIC信號中共洗脫明顯。圖4介紹了阿耳德林、草乃敵和MGK-264之間的共洗脫。通常使用基峰(最強的)信號進行化合物積分，以獲得最高靈敏度。對于阿耳德林，其基峰m/z 66受到其他兩個組分的干擾。為了解決該問題，使用定量離子m/z 263對阿耳德林進行積分，這大約是基峰豐度的90%。
圖3.10 μg/mL下86種有機氮、有機磷、有機氯農藥、替代物和內標的TIC(總離子流)色譜圖(點擊查看大圖)
圖4.A)10 μg/mL時阿耳德林草乃敵/MGK-264共洗脫的TIC。B)阿耳德林基峰m/z 66受到其他化合物的小離子信號干擾。C)阿耳德林質譜圖檢查顯示m/z 263的豐度是m/z 66的大約90%。D)阿耳德林信號在m/z 263下未受干擾，可以無干擾積分。E)草乃敵在m/z 72下輕松定量。F)MGK-264在m/z 164下輕松定量。(點擊查看大圖)
圖5提供了另一個定量離子選擇的示例，這次顯示了使用基峰m/z 201融合西瑪津的困難。相反，使用小離子m/z186獲得了優異的峰積分。雖然該離子受到撲滅津干擾，但西瑪津和撲滅津峰之間的波谷小于兩峰高平均值的25%(符合方法525對化合物分離度的要求)。
圖5.(左)多個目標分析物(包括西瑪津)之間的共洗脫(中)西瑪津的基峰m/z 201受到阿特拉津小離子信號的干擾。(右)選擇m/z 186作為定量離子，可以將西瑪津進行積分，與撲滅津小離子信號具有足夠的方法分離度。(點擊查看大圖)
順式/反式氯菊酯是要分離的一個重要臨界對，因為它們同時具有基離子和小離子，因此無法通過離子m/z分開選擇。圖6顯示了該臨界對的分離度，并且滿足了方法分離度標準。與平均峰高相比，谷值僅為20%。通過使用珀金埃爾默Elite 5MS色譜柱，盡管柱溫箱升溫快速，問題化合物共洗脫仍得到解決。
圖6.在Elite 5MS色譜柱上，盡管方法運行時間較短，臨界對順式氯菊酯/反式氯菊酯也能夠滿足EPA方法525的結構異構體分離度標準，即谷高度與平均峰高的比<25%。(點擊查看大圖)
靈敏度
EPA方法525規定農藥在低水平下定量至0.10 μg/mL。對0.10 μg/mL標準品的一式三份測量結果進行分析，其響應的精密度見表3。76種農藥中有75種的響應因子RSD低于20%，平均為8.36% RSD。
總共有五種化合物使用定量離子積分，而非使用它們的基峰。使用小離子進行積分時，主要權衡的是這些離子豐度較低，限制了校準曲線低端的靈敏度。表4提供了這五種化合物0.10 μg/mL時的信噪比。可以看到，所有五種化合物的信噪比遠超10:1所測定，即使使用替代離子進行積分，使用Elite 5MS色譜柱的GCMS 2400系統仍保持了足夠靈敏度。
表4.校準曲線低點使用小離子信號積分的化合物信噪比
本文結論
根據EPA方法525.2和525.3，在一次運行中同時分析有機氮、有機磷和有機氯農藥，采用優化方法可實現快速分析。在所述方法條件下，76種農藥在8.5分鐘內完成了分析。雖然許多快速GC方法使用微孔毛細管柱，但該方法僅使用了標準“窄孔”0.25 mm I.D.毛細管柱，這意味著該方法沒有影響樣品容量。
儀器靈敏度、MS調諧和化合物分離度均滿足方法要求。直觀的SimplicityChrom CDS軟件通過多功能性和可訪問性選項提供實用、可定制的用戶體驗，在方法需要的情況下支持合規性和可追溯性。
參考文獻
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2.Korytár, P., et. al. Practical Fast Gas Chromatography:Methods Instrumentation & Applications. TrAC. 2002. 21(9-10):558-572
3.U.S. EPA. 1995. Method 525.2:Determination of Organic Compounds in Drinking Water by Liquid-Solid Extraction and Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Revision 2.0.Cincinnati, OH, U.S.
4.U.S. EPA. 2012. Method 525.3:Determination of Semivolatile Organic Chemicals in Drinking Water by Solid Phase Extraction and Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry(GC/MS),Washington, D.C., U.S.
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