1 引 言
目前，GC-MS 已被广泛应用于分析检测环境中痕量有机物，但尚未见使用 GC-EI-MS/MS 检测水中 HAAs 的研究报道。为了满足水中 HAAs 的定性与定量分析要求，本研究开发了 HAAs 的 GC-EI-MS/MS 检测方法。卤乙酸( Haloacetic acid，HAAs) 是继三卤甲烷( Trihalomethane，THMs) 之后，氯化水中发现的第二大类消毒副产物( Disinfection by-products，DBPs)，具有疑似致癌、致突变和生殖发育毒性。刘艳等采用固相微萃取-超高效液相色谱法检测饮用水中的 9 种 HAAs，但方法的分析灵敏度不高。HAAs具有强极性、高沸点和难挥发等特点，因此采用气相色谱仪检测前，需要使用萃取剂将水中的 HAAs 萃取出来，然后以重氮甲烷或酸化甲醇作为衍生剂对其进行衍生化处理，最后使用 GC-ECD 或 GC-MS 进行检测。GC-ECD 定性能力相对较差，为防止待测物的归属错误，US EPA 推荐使用“双柱方法”。然而，由于样品基质的复杂性，依然可能出现假阳性现象，且无法实现未知 DBPs 的定性分析。MS 检测器具有较好的选择性，但灵敏度较低，难以满足检测需求。GC-EI-MS/MS 是较 GC-MS 和 GC-ECD 更为优越的分析技术，在多级反应监测( MＲM) 模式下能够同时满足选择性和灵敏度的要求。
2 实验部分
2．1 仪器与试剂
GC-EI-MS / MS( GC 7890A / MS 7000，美国 Agilent 公司) ; HP-5MS 色谱柱( 30 m×0．25 mm×0．25 μm，美国 Agilent 公司) ; 超纯水系统( 英国 ELGA 公司) ; AL-104 型电子分析天平( 瑞士 Mettler-Toledo 公司) ; HHS-4S 型水浴锅( 上海光地仪器设备有限公司) 。
9 种 HAAs 混合标准溶液( HAA9，2000 mg / L，＞99%) 、碘乙酸( MIAA，固体纯物质，＞99．5%) 、2，3-二溴丙酸( 替代剂 SA，20 g/L，＞99%) 购买于德国 Sigma-Aldrich 公司; 1，2-二溴丙烷( 内标 IS，液体纯物质，＞98%，日本 TCI 公司) ; 甲醇( 色谱纯) 和甲基叔丁基醚( MTBE，色谱纯) 购于德国 Merck 公司; H2SO4( 95%～98%，国药集团) ; 无水 Na2SO4和 NaHCO3( 优级纯，天津市光复科技发展有限公司) 。
2．2 标准溶液配制
使用 MTBE 配制浓度为 40 mg/L 的 10 种 HAAs 储备液，以超纯水稀释成 400 μg/L 的标准中间溶液，再用超纯水进一步稀释成 100，50，25，10，5，2．5，1 和 0．5 μg/L 的标准溶液; IS 配制在 MTBE 中，浓度为 10 μg/L; SA 和 Na2SO4溶液均配制在超纯水中，浓度分别为 1000 μg/L 和 150 g/L; NaHCO3溶液的配制是将 NaHCO3加入超纯水中直至饱和; 10%酸化甲醇由 1 份浓 H2SO4加入到 9 份甲醇中制得。
HAAs，IS，SA 储备液和标准溶液均储存在棕色容量瓶中，置于 4 ℃ 冰箱中避光保存; 10%酸化甲醇现用现配; 无水 Na2SO4使用前，在400 ℃马福炉中烘 4 h; Na2SO4溶液和 NaHCO3溶液在室温条件下储存，最多使用一星期。
2．3 气相色谱、质谱运行条件
气相色谱运行条件: 进样口温度设为 210 ℃，采用不分流模式，进样体积 1．0 μL，载气( He) 和淬火氦气的流速分别为 1．20 和 2．25 mL/min，HP-5MS 色谱柱用于样品分离。
质谱运行条件: 离子源为电子轰击源( EI) ，灯丝发射电流 35 μA，传输线、离子源和四级杆的温度分别为 280，230 和 150 ℃。
2．4 实验原理与步骤
本研究以 US EPA 方法 552．3为基础，用 GC-EI-MS/MS 代替 GC-ECD 并对部分预处理步骤进行了优化。标准曲线采用内标法，向 30 mL 标准溶液中加入20 ng IS 和150 ng SA，将 HAAs 定量离子峰面积与 IS 定量离子峰面积的比值( QHAAs/ QIS) 作为纵坐标，HAAs 浓度作为横坐标，建立标准曲线。实际样品检测时，加入同浓度的 IS 和 SA，将 QHAAs/ QIS代入标准曲线，即可计算出 HAAs 的浓度。水样检测前，需要经过如下处理: ① 液液萃取 30 mL 水样置于 40 mL 样品瓶中，依次加入 150 μL 1000 μg/L 的SA 标准溶液、1．5 mL H2SO4，13．5 g Na2SO4，2 mL MTBE( IS，10 μg/L) ，拧紧瓶盖、手摇 3 min、静置5 min，取上层有机相 1．5 mL 移至 15 mL 离心管中。② 衍生化处理 向上述离心管中加入 10%的酸化甲醇，50 ℃水浴 2 h，放入冰箱中冷却 10 min。③ 二次萃取 从冰箱中取出离心管，加入 8 mL 150 g/LNa2SO4溶液，涡旋 3 min，静置 5 min，使两相完全分层，移除水相使其不多于 0．3 mL; 加入饱和 NaHCO3溶液，涡旋 20 s，打开瓶盖释放 CO2气体，静置 3 min; 将有机相移入 2 mL 进样瓶中，检测分析样品。
3 结果与讨论
3．1 气相色谱运行参数的优化
10 种 HAAs( 400 μg / L) 混合规范溶液依照 US EPA 办法中 552．3 的预处置程序处置，用于优化 GC-EI-MS / MS 的运转参数。经过重复的优化，柱箱升温程序设为: 35 ℃ 坚持 4 min，随后以 20 ℃ / min 的升温速率升至 115 ℃，坚持 1 min，最后以 40 ℃ /min 升至 245 ℃保管3 min，总运转时间 15．25 min。
3．2 质谱运行参数的优化
3．2．1 前级离子、产物离子、EI 能量和碰撞能量的确定
起初在全扫描模式下，质荷比( m /z) 设为40 ～ 350，EI 能量设为 70 eV，然后在包含待测物碎片离子的前提下，缩小质荷比范围并优化 EI 能量以增加全扫描的灵敏度。为了提高仪器对待测物的选择性和灵敏度，应选择高丰度、高质荷比的碎片作为前级离子。HAAs 甲酯的前级离子确定后，以氮气作为碰撞气，碰撞诱导解离( CID) ，确定产物离子及最优的碰撞能量。
本研究中，每种 HAAs 甲酯均选择两个前级离子，CID 后对应两个产物离子( 表 1) 。在 MS 全扫模式下，对于多数目标化合物而言，碎片［COOCH3］+( m/z = 59) 均有较高的碎片丰度，因此在 GC-MS 检测时，此碎片离子常被用作定量离子。但在 MS/MS 系统中，此碎片的产物离子质荷比较小且不稳定，因此不宜作为待测物的前级离子。由表 1 可知，一卤乙酸( MCAA、MBAA 和 MIAA) 甲酯的定量前级离子和产物离子分别为［CH2XCO］+和［CH3X］+( X: Cl，Br 或 I) 。二卤乙酸( DCAA、BCAA 和 DBAA)甲酯的定量前级离子和产物离子分别为［CHX2］+和［CHX］+，定性前级离子和产物离子分别为［CHX-CO］+和［CHX］+( X: Cl 或 Br) 。三卤乙酸( TCAA，BDCAA，DBCAA 和 TBAA) 甲酯的定量前级离子和产物离子分别为［CX3］+和［CX2］+，定性前级离子和产物离子分别为［CX2COOCH3］+和［CX2OCH3］+( X: Cl 或 Br)。
留时间为 80～240 ms。10 种 HAA 甲酯使用 GC-EI-MS/MS 在 MＲM 模式下的定量离子色谱图见图 1。
3．2．2 碰撞气流量的确定
本研究考察了 10 种 HAA 甲酯在不同碰撞气( Collision gas) 流量条件下的响应强度( 图 2) 。一卤乙酸( MCAA、MBAA 和 MIAA) 甲酯响应强度随碰撞气流量的增加而降低，而其它 7 种 HAA 甲酯，响应强度随碰撞气流量的增加呈先增加后降低的趋势，当碰撞气流量为 2．3 mL/min时，响应强度达到最大。因此，最优的碰撞气流量确定为 2．3 mL/min。图 1 10 种 HAAs( 2．5 μg/L) 在 MＲM 模式下 GC-EI-MS / MS 定量离子色谱图Fig．1 GC-EI-MS / MS chromatogram of quantitative identi-fication ions of ten HAAs ( 2．5 μg / L) in MＲM mode图 2 碰撞气流量。
3．3 预处理程序的优化
3．3．1 酸化甲醇加入量的确定
目前，使用酸化甲醇衍生 HAAs 的文献中，酸化甲醇与 HAAs 萃取有机相的体积比率( A/M) 一般不高于 1∶1，但 A/M 对 HAAs 酯化效率的影响未见报道，本研究采用了 6个 A/M 来探究其对 HAAs 酯化效率的影响。
如图 3 所示，随着 A/M 比率的增加，MCAA 响应强度呈缓慢降低趋势，MBAA 响应强度略有升高，其它 8 种 HAAs 响应强度显著增加。此外，高分子量 HAAs 检测信号的增加量明显高于低分子量HAAs。这表明，高分子量 HAAs 比低分子量 HAAs 更难衍生化处理，要达到较好的衍生效果需要加入更多的酸化甲醇。
增加 A/M 提高了 HAAs 甲酯的信号强度，却减少了二次萃取后回收 MTBE 有机相的体积( 图 3，
