CN107703222A - 一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法 - Google Patents

一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法，包括步骤：S1.标准溶液与衍生试剂的配制；S2.样品前处理；S3.检测波长的选择；S4.上机检测与在线衍生；S5.定性与定量分析；本发明现在无需繁琐的离线衍生的条件下，灵敏、准确测定大气颗粒物中的乙醇胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺和己胺七种有机胺。

Description

一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法
技术领域
本发明属于化学分析领域，特别指一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法。
背景技术
有机胺，可视为氨的衍生物，是大气中典型的有机含氮化合物。作为典型的有机含氮化合物，有机胺对人类健康和大气气溶胶的形成有重要贡献。首先，甲胺类和乙胺类等常见的低分子量有机胺不仅具有难闻的恶臭鱼腥味，而且具有很强的挥发性，可通过皮肤、呼吸道等途径进入人体，影响人类健康；除此之外，低分子量的有机胺还是具有致畸、致癌效应的亚硝胺和硝胺的前体物。其次，作为水溶性化合物，有机胺对颗粒物的吸湿增长有促进作用，进而影响大气能见度；且有机胺对颗粒物有一定的影响，比如Gibb and Mantoura 发现阿拉伯地区大气中甲胺类化合物对当地大气中气态和颗粒态酸碱性的贡献分别为16-20%和5.9-12 %；而更为重要的是，有机胺对新颗粒的形成和转化有重要影响，这一点已通过实验室模拟和外场观测等多种手段得到证实，在准确评价有机胺在人类健康和大气气溶胶方面有重要贡献，对大气中有机胺进行准确的定性和定量研究是十分必要的。
有机胺普遍存在于大气环境中，尤其是低分子量脂肪胺,在大气中的检出频率和检出浓度较高。但是低分子量脂肪胺挥发性强、无紫外和无荧光吸收，且极性强、在大气中的浓度低、大气基质复杂，因此测定大气中有机胺较为困难。目前测定大气中有机胺的常用方法有液相色谱法、液相质谱法、气相色谱法、气相质谱法和离子色谱法。其中，气相色谱法和离子色谱法的灵敏度较低，且较难完全分离分子量低和结构较为相似的有机胺；液相质谱法虽具有较高的灵敏度，但成本较高、易残留且对操作人员要求较高；液相色谱法和气相质谱法是目前测定大气有机胺较为常用的方法，但都需通过衍生来降低目标化合物的极性、提高目标化合物的选择性和灵敏度，而已报道的衍生方法往往操作繁琐、衍生时间长，且重现性差。
因此，本发明人基于在线衍生技术的简便性，荧光检测器的高灵敏度和液相色谱仪的稳定性，建立了一种简便、灵敏、准确测定大气中痕量有机胺的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法，实现在无需繁琐的离线衍生的条件下，灵敏、准确测定大气颗粒物中的的乙醇胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺和己胺七种有机胺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
S1. 标准溶液与衍生试剂的配制
S11.标准溶液的配制
各取一定量2.0 mol/L的甲胺、2.0 mol/L乙胺、纯度≥99%丙胺，纯度≥99%丁胺，纯度≥99%戊胺和纯度≥99%己胺和纯度≥99%乙醇胺分别溶于甲醇，配制成浓度1000 mg/L的单标准溶液；各取1 mL单标准溶液至同一10mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，得到浓度为100 mg/L的混合标准储备液，再将混合标准储备液逐级稀释得到不同浓度的混合标准溶液，并得到如下标准曲线浓度：5μg/L，20μg/L，50μg/L，100μg/L，200μg/L，500μg/L，1000μg/L；
S12.衍生试剂配制
硼酸盐缓冲液：0.1M Na2B4O7·10H2O，PH调至10.2
衍生试剂：7.5 mM 邻苯二甲醛和225 mM 3-巯基丙酸溶于0.1M硼酸缓冲液；
进样稀释液：1 M 醋酸溶液；
S2. 样品前处理
取采样过的石英滤膜作为样品，先剪碎，加入30 ml甲醇，在0 ℃下超声萃取45 min，萃取液经0.45 μm PTFE滤膜过滤，氮吹至近干，用甲醇定容至1 mL，得样品溶液；同时，取同批次的空白石英滤膜与样品同时进行前处理，得空白样品溶液；
S3. 检测波长的选择
首先通过紫外光谱扫描获得目标化合物的最大紫外吸收波长，以得到的最大紫外吸收波长为激发波长，测定发射波长；固定测得的发射波长，验证激发波长；
S4. 上机检测与在线衍生
将混合标准溶液、样品溶液以及空白样品溶液分别上机检测，仪器条件如下：
S41仪器条件
检测仪器为带有荧光检测器的高效液相色谱仪，分别使用3μm、3 mm×150 mm的C18色谱柱和5 μm、4.6 mm×10 mm的C18色谱柱作为分析柱和保护柱，柱流速为0.425 mL/min，柱温为35 ℃；进样体积为10 µL；荧光检测器激发和发射波长分别为334 nm和443 nm；分别采用50 mM KH2PO4溶液和 ACN:MeOH:H2O =45:45:10作为流动相A和流动相B，梯度洗脱目标化合物；自动进样器温度：25 ℃；
S42. 在线衍生
在高效液相色谱仪上实现邻苯二甲醛和有机胺的在线衍生，衍生反应完全后自动进样；
S5. 定性与定量分析
S51.定性分析: 当样品溶液中目标化合物的保留时间和有机胺标准溶液的保留时间误差在5%之内，则判断样品中含有有机胺；
S52.定量分析：当连续进九次浓度为100 µg/L的混合标准溶液，得到目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差均小于5%；各个目标化合物的标准曲线具有良好的线性，且当样品加标的回收率在70-130%范围内，则认为所述测定方法适用于大气颗粒物中有机胺的测定。
所述步骤S4中，流动相梯度条件如下：0-3 min，50%B；3-8.5 min，50-100% B；8.5-10 min，100% B；10.0-10.5 min，100%-50% B；10.5-13 min，50% B。
采用上述方案后，本发明有益效果为：采用在线衍生，不仅无需繁琐的人为操作，而且无需考虑衍生产物的稳定性问题；同时，高灵敏度和高选择性的荧光检测器，不仅满足痕量有机胺的分析需求，而且减少大气颗粒物复杂基质的干扰，实现痕量有机胺的准确测定，并将优化和验证后的方法成功应用于大气颗粒物样品中有机胺的测定，为准确评价有机胺对人体健康和新颗粒的形成、转化的贡献提供技术支持。因此，本专利提供的一种测定大气颗粒物中痕量有机胺的有效方法，对研究大气颗粒物有机胺对人体健康的影响，以及在新颗粒形成和转化中的贡献有重要意义。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法的流程简图；
图2是空白样品和有机胺混合标准溶液的色谱图；
图3是空白样品和大气颗粒物样品的色谱图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例揭示的一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法，包括以下步骤：
S1. 标准溶液与衍生试剂的配制
S11.标准溶液的配制
各取一定量2.0 mol/L的甲胺、2.0 mol/L乙胺、纯度≥99%丙胺，纯度≥99%丁胺，纯度≥99%戊胺和纯度≥99%己胺和纯度≥99%乙醇胺分别溶于甲醇，配制成浓度1000 mg/L的单标准溶液；各取1 mL单标准溶液至同一10mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，得到浓度为100 mg/L的混合标准储备液，再将混合标准储备液逐级稀释得到不同浓度的混合标准溶液，并得到如下标准曲线浓度：5μg/L，20μg/L，50μg/L，100μg/L，200μg/L，500μg/L，1000μg/L；
S12.衍生试剂配制
硼酸盐缓冲液：0.1M Na2B4O7·10H2O，PH调至10.2
衍生试剂：7.5 mM 邻苯二甲醛和225 mM 3-巯基丙酸溶于0.1M硼酸缓冲液（每次实验所需的衍生试剂应在上机前配制）；
进样稀释液：1 M 醋酸溶液；
S2. 样品前处理
取采样过（附着有大气中颗粒物）的石英滤膜作为样品，先剪碎，加入30 ml甲醇，在0℃下超声萃取45 min，经0.45 μm PTFE滤膜过滤，氮吹至近干，用甲醇定容至1 mL，得样品溶液；为验证可能的本地干扰和人为污染，取同批次的空白石英滤膜作为空白样品与样品同时进行前处理和上机测试。经分析，所有目标化合物在空白膜和空白溶剂中均未检出，表明包括采样在内的整个实验过程都没有受到本地干扰和人为污染的影响；
S3. 检测波长的选择
为获得较高的灵敏度，本发明对目标化合物（样品溶液中的有机胺）的检测波长（即激发波长和发射波长）进行优化，首先通过紫外光谱扫描获得目标化合物的最大紫外吸收波长，以得到的最大紫外吸收波长为激发波长，测定发射波长；固定测得的发射波长，验证激发波长；已甲胺为例，甲胺衍生物在228 nm和334 nm 同时有较大的紫外吸收，分别以228nm和334 nm作为甲胺衍生物的激发波长，得到相应的发射波长为463 nm和443 nm。在分别以463 nm和443 nm作为发射波长，验证激发波长，得到的激发波长分别为228 nm和334 nm，结果相符，得到了（Ex:228 nm; Em:463 nm）以及（Ex:334 nm; Em:443 nm）两组检测波长。基于信噪比和基质效应的考虑，本专利选择（Ex:334 nm; Em:443 nm）作为甲胺衍生物的检测波长。由于乙胺、丙胺、丁胺等目标化合物的结构和甲胺相似，具有相同的激发波长和发射波长，因此本发明选择（Ex:334 nm; Em:443 nm）作为七种目标化合物的检测波长；
S4. 上机检测与在线衍生
将混合标准溶液、样品溶液以及空白样品溶液分别上机检测，仪器条件如下：
S41. 仪器条件
检测仪器为带有荧光检测器的高效液相色谱仪，分别使用3μm、3 mm×150 mm的C18色谱柱和5 μm、4.6 mm×10 mm的C18色谱柱作为分析柱和保护柱，柱流速为0.425 mL/min，柱温为35 ℃，自动进样器温度：25 ℃；进样体积为10 µL；荧光检测器激发和发射波长分别为334 nm和443 nm；分别采用50 mM KH2PO4溶液（pH4.6）和 ACN:MeOH:H2O (45:45:10)作为流动相A和流动相B，梯度洗脱目标化合物；流动相梯度条件如下：0-3 min,50%B；3-8.5 min,50-100% B；8.5-10 min,100% B；10.0-10.5 min,100%-50% B；10.5-13 min:50% B 。
S42. 在线衍生
基于有机胺和邻苯二甲醛较为温和的衍生条件，即在室温下邻苯二甲醛可与有机胺快速反应（反应时间在1 min内），以及高效液相色谱仪自动进样器的自动混合和控温功能，在高效液相色谱仪上实现邻苯二甲醛和有机胺的在线衍生，衍生反应完全后自动进样；
S5. 定性与定量分析
S51.定性分析: 当样品溶液中目标化合物的保留时间和有机胺混合标准溶液的保留时间误差在5%之内，则判断样品中含有有机胺；
S52.定量分析：当连续进九次浓度为100 µg/L的混合标准溶液，得到目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差均小于5%；各个目标化合物的标准曲线具有良好的线性，且当样品加标的回收率在70-130%范围内，则认为所述测定方法适用于大气颗粒物中有机胺的测定。如图2和3所示，图2中线条1表示空白样品色谱曲线，线条2表示有机胺混合标准溶液色谱曲线，图3中，sample表示大气颗粒物样品的色谱曲线，blank表示空白样品色谱曲线，曲线上数字分别代表各有机胺目标化合物：1.乙醇胺；2.甲胺；3.乙胺；4.丙胺；5.丁胺；6.戊胺；7.己胺，可看出本发明的提供的测定方法相对于标准偏差较小，可准确测定大气颗粒物中有机胺含量。
以上仅为本发明的具体实施例，并非对本发明的保护范围的限定。
凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (2)

1.一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 标准溶液与衍生试剂的配制
S11.标准溶液的配制
各取一定量2.0 mol/L的甲胺、2.0 mol/L乙胺、纯度≥99%丙胺，纯度≥99%丁胺，纯度≥99%戊胺和纯度≥99%己胺和纯度≥99%乙醇胺分别溶于甲醇，配制成浓度1000 mg/L的单标准溶液；各取1 mL单标准溶液至同一10mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，得到浓度为100 mg/L的混合标准储备液，再将混合标准储备液逐级稀释得到不同浓度的混合标准溶液，并得到如下标准曲线浓度：5μg/L，20μg/L，50μg/L，100μg/L，200μg/L，500μg/L，1000μg/L；
S12.衍生试剂配制
硼酸盐缓冲液：0.1M Na2B4O7·10H2O，PH调至10.2
衍生试剂：7.5 mM 邻苯二甲醛和225 mM 3-巯基丙酸溶于0.1M硼酸缓冲液；
进样稀释液：1 M 醋酸溶液；
S2. 样品前处理
取采样过的石英滤膜作为样品，先剪碎，加入30 ml甲醇，在0 ℃下超声萃取45 min，萃取液经0.45 μm PTFE滤膜过滤，氮吹至近干，用甲醇定容至1 mL，得样品溶液；同时，取同批次的空白石英滤膜与样品同时进行前处理，得空白样品溶液；
S3. 检测波长的选择
首先通过紫外光谱扫描获得目标化合物的最大紫外吸收波长，以得到的最大紫外吸收波长为激发波长，测定发射波长；固定测得的发射波长，验证激发波长；
S4. 上机检测与在线衍生
将混合标准溶液、样品溶液以及空白样品溶液分别上机检测，仪器条件如下：
S41仪器条件
检测仪器为带有荧光检测器的高效液相色谱仪，分别使用3μm、3 mm×150 mm的C18色谱柱和5 μm、4.6 mm×10 mm的C18色谱柱作为分析柱和保护柱，柱流速为0.425 mL/min，柱温为35 ℃；进样体积为10 µL；荧光检测器激发和发射波长分别为334 nm和443 nm；分别采用50 mM KH2PO4溶液和 ACN:MeOH:H2O =45:45:10作为流动相A和流动相B，梯度洗脱目标化合物；自动进样器温度：25 ℃；
S42. 在线衍生
在高效液相色谱仪上实现邻苯二甲醛和有机胺的在线衍生，衍生反应完全后自动进样；
S5. 定性与定量分析
S51.定性分析: 当样品溶液中目标化合物的保留时间和有机胺标准溶液的保留时间误差在5%之内，则判断样品中含有有机胺；
S52.定量分析：当连续进九次浓度为100 µg/L的混合标准溶液，得到目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差均小于5%；各个目标化合物的标准曲线具有良好的线性，且当样品加标的回收率在70-130%范围内，则认为所述测定方法适用于大气颗粒物中有机胺的测定。
2.如权利要求1所述的一种大气颗粒物中痕量有机胺的测定方法，其特征在于，所述步骤S4中，流动相梯度条件如下：0-3 min，50%B；3-8.5 min，50-100% B；8.5-10 min，100% B；10.0-10.5 min，100%-50% B；10.5-13 min，50% B。
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