介紹

高氯酸鹽是一種普遍、潛在的有害污染物，會破壞甲狀腺功能，既有天然的，又可人工合成。天然存在的高氯酸鹽常用作化肥原料，人工合成的則廣泛應用于諸于皮革加工、橡膠制造、涂料生產(chǎn)、潤滑油添加劑等領域，并且是固體火箭推進劑的主要成分。使用及不合理的處理強水溶性高氯酸鹽將導致其遷移至地下水、地面水，污染土壤、飲用水及灌溉用水。

目前，在美國已有二十二個州檢測到飲用水中高含量高氯酸鹽的存在；并且此類水還被用于農作物灌溉。因此，人們開始關注水果、蔬菜、谷類及動物飼料高氯酸鹽污染這類食品安全問題。美國環(huán)保署（EPA）制定了水中高氯酸鹽含量1ppb的初期公共健康目標（PHG），這就要求相應的分析方法檢測限應達到ppb級以下。

實驗方法

US EPA 314.1方法即“The Determination of Perchlorate in Drinking Water Using Ion Chromatography,” 2004(離子色譜法檢測飲用水中的高氯酸鹽)是當前*的飲用水中高氯酸鹽的標準檢測方法。該離子色譜法可檢測到低于ppb級的ClO₄，但有時由于基體中干擾離子（主要是氯離子和硫酸根離子）濃度過高使得難以準確地定性定量分析樣品中高氯酸鹽。再加上其它一些陰離子（硫代硫酸根，硫代氰酸根及碘離子）會共流出，干擾分析，所以迫切需要開發(fā)一個簡單易行的實驗方法替代現(xiàn)有方法。

設計新實驗方法的關鍵是保證能從含有中等濃度-ppm級氯化物及硫酸鹽的復雜基質中檢測出<0.5ppb的高氯酸鹽。在314.1法中，硫酸鹽是主要的干擾物，4.2%豐度的³⁴S同位素產(chǎn)生的H³⁴SO₄^-離子與高氯酸根具有相同的MS/MS多反應監(jiān)測離子對。因此必須去除SO4或者保證其與高氯酸根達到基線分離。

本文研究的分析方法結合了離子色譜的分離特性及串聯(lián)質譜的高選擇性及高靈敏度，可從高總溶解固體（HTDS）水中檢測到低于ppb級的高氯酸鹽。HTDS為合成溶液，即含碳酸氫鹽、氯化物及硫酸鹽各1000mg/L的飲用水。

色譜參數(shù)

System: Waters Alliance^® 2695 System with the Waters Conductivity Detector and Waters Micromass® Quattro micro™ Mass Spectrometer

Column: Waters IC Pak A/HR (3.9 x 150 mm, 7 µm)

Eluent: 25 mM NH₄HCO₃, pH 10 with NH₄OH in 50% AcCN

Flow Rate: 0.5 mL/min

Col Temp: 30 °C

BackPress: <1000 psi

Back Cond: ~1600 µS

Inj Volume: 100 µL

沃特世質譜調諧參數(shù)

加大有機溶劑乙腈（AcCN）的含量，反壓較低，可保證高氯酸根色譜出峰位于高濃度氯離子之后及硫酸根之前。使用碳酸氫銨作為流動相可在15分鐘內完成低于ppb級高氯酸鹽的檢測，而無需樣品前處理過程。

碳酸氫銨是一種揮發(fā)性的緩沖鹽，與質譜檢測相兼容。含鈉離子或鉀離子的洗脫溶劑會造成質譜抑制現(xiàn)象，因此用水取代已有方法中的KOH。為了符合1ppb高氯酸鹽的定量要求，方法檢測限（3倍信噪比（S/N）的定義或EPA標準）發(fā)布達到0.5ppb以下。圖2是試劑水，飲用水及HTDS溶液中添加0.5ppb高氯酸鹽的色譜圖。根據(jù)3×S/N的定義，本方法的檢測限約為<0.1ppb。根據(jù)10×S/N的定義，本方法的定量限為0.2ppb。LC/MS/MS方法符合法規(guī)要求。若增大進樣量可獲得更低檢測限

使用99.1>82.7（丟失1個氧）的MRM法監(jiān)測高氯酸根，作為定量離子對。利用另一組離子對，即³⁷Cl同位素產(chǎn)生的101.1>84.7，以及³⁵Cl和³⁷Cl同位素的離子強度比例作為確證性分析是否存在高氯酸根的標準。盡管H³⁴SO₄^-硫酸根離子也會產(chǎn)生99>83的響應，但是它不會產(chǎn)生相應比例的氯同位素信號。如圖3所示。

使用含有10ppb內標的0.25ppb至100ppb高氯酸鹽溶液，進樣量100μL，考察本實驗方法的線性。標準曲線如圖4所示，1/x加權，說明0.5到10ppb范圍內線性良好。HTDS溶液及飲用水添加物的標準曲線也具有相似的線性結果。在未超過柱容量的基礎上，增大進樣體積，使用400μL進樣體積可檢測到低至50ppt的高氯酸鹽。

結論

本實驗考察了Waters IC-Pak^TM Anion/HR化學品和Quattro micro^TM API質譜儀選擇性分析環(huán)境水中高氯酸鹽的方法。

使用Waters IC-Pak A/HR色譜柱，碳酸氫銨及乙腈作為流動相，消除了硫酸鹽的干擾，免去了除去氯化物及硫酸鹽的樣品前處理過程。

沃特世LC/MS/MS液質聯(lián)用法可檢測到諸如堿水及土壤浸出液類型的高總溶固體水中100ppt的高氯酸鹽，實驗運行時間僅為15分鐘。

50%AcCN消除了常規(guī)全水洗脫液情況下潛在的中性TOC對柱效的影響。