固相萃取－气相色谱联用测定海洋沉积物中的长链烯酮

白亚之，邹建军，刘季花，高晶晶，施美娟，崔菁菁

（1.国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛266061；2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061）

固相萃取－气相色谱联用测定海洋沉积物中的长链烯酮

白亚之1，2，邹建军1，2，刘季花1，2，高晶晶1，2，施美娟1，2，崔菁菁1，2

（1.国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛266061；2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061）

建立了测定痕量长链烯酮的分析方法，获得了优化的前处理条件、气相色谱检测条件。对定性定量方法及实验条件必须满足的要求进行了评价。通过过程质量控制（Quality Control，QC）对整个方法进行了验证。结果显示，本研究所建立的分析方法能够满足沉积物样品长链烯酮测定的要求：仪器的检测限分别为25.75ng／g和28.54ng／g；方法的检测限分别为86ng／g和95ng／g；平均回收率介于67%～89%，回收率相对标准偏差分别为9.33%和9.39%；精密度 RSD（C37∶3）＝14.07%，RSD（C37∶2）＝13.17%。利用此方法对部分样品进行了分析，测得的结果与布莱梅大学实验室所测的一致。

固相萃取；气相色谱；长链烯酮；海洋沉积物

在古海洋研究中，表层海水温度是反映海洋热容量及古气候、古环境演化的一个最重要的参数［1］。获得该参数的主要手段可以分成两大类：无机地球化学［1］（如浮游有孔虫δ18O、浮游有孔虫Mg／Ca比值）和有机地球化学（如长链烯酮不饱和度（UK37）［2－3］和 TEX86［4－5］）。相对于其它替代指标，长链烯酮不饱和度在钙质生物壳体不易保存的海域具有明显的优势。

长链烯酮不饱和度通常指含有37个碳原子的长链烯酮的不饱和度［3］，用UK37或UK｀37来表示，公式如下：

式中，U为不饱和；K代表酮；C37∶x为具有37个C原子的长链不饱和酮中含有x个C＝C键，由于C37∶4Me的含量一般很低，一般把公式简化为［6］

海洋沉积物中长链烯酮主要由E.huxley分泌［7］，现代培养实验结果显示，其生长环境与海水温度存在显著的对应关系［8］，且不受盐度、碳酸盐溶解作用及长链烯酮丰度等因素的影响。前人的对比结果表明，基于长链烯酮不饱和度所获结果与其它古温度替代指标结果具有显著的正相关关系［6－9］，并在海洋和湖泊的古气候、古环境研究中得到广泛应用。

国内外学者对长链烯酮的生态条件［10－11］、应用范围［12－15］进行了大量的报道。但是在分析测试环节，不同的实验室采用不同的前处理方法和参考标准物质进行定性和定量分析［16－18］。为此，依据自身的实验室条件，摸索并建立一条可靠的分析测试方法对于开展相关古海洋学及古气候研究具有重要的现实意义。

1 材料和方法

1.1 实验材料

1.1.1 标 样

本实验共采用4个标样，记为标样1，标样2，标样3和标样4。它们依次为2－Nonadecanone，Squalane，n－Octatriacontane，n－Tetracontane，均适用于EPA方法。标样1用来作内标，标样2用作测定烯酮的保留时间标记物，标样3和4用作保留时间标记物及含量的计算。标样1和3购自Chem Service公司，标样2和4购自Sigma－Aldrich Chemie Gmbh公司。

表1 标样的信息Table 1 The information of samples

精确称取4种标准物质0.05mg，用四氯化碳定容至50mL，质量浓度分别为1 000μg／L。分别量取4种单标5mL至另一50mL容量瓶中配制成质量浓度为100μg／L混标。内标质量浓度为100μg／L。

1.1.2 实验试剂

二氯甲烷、正己烷、甲醇均为色谱纯（Merck公司，德国）；无水硫酸钠（经450℃灼烧4h）；超纯水（Milli－Q纯水机）。

1.1.3 实验器材

玻璃器皿、石英离心管等在使用前经过450℃灼烧4h

冷冻干燥机；超声破碎仪；离心机；旋转蒸发仪；氮吹浓缩仪；Angilent气相色谱仪（GC 7890A）。

1.2 样品处理

1.2.1 样品前处理

样品冷冻干燥后，碎样成200目。取样品0.2g加入50mL石英离心管中，加50μL混合内标，加DCM溶剂25mL超声破碎提取3次，每次5min。每次提取的样品经离心（3 000r／min，8min）后上清液转移至250mL烧瓶中。

1.2.2 净化方法

本方法采用初级净化和二级净化方式分析样品。

所谓“哲理”并不是“形而上”的高深理论，它很多时候其实就是作者的“有感而发”，是外物与作者内心的契合，“人不如丘”的映衬手法就自然而然地让“游记”具有了理性的光辉！

初级净化：将提取的样品在旋转蒸发仪上旋至约0.5mL。样品用DCM溶解转移至2mL样品瓶后，氮吹仪吹干，加入300μL KOH甲醇溶液，在80℃的条件下保持2h。加500μL正己烷振荡，收集上清液，重复4次。

二级净化：将收集的上清液使用氮吹仪浓缩至0.5mL，使用硅胶层析小柱对样品净化处理，多于10mL正己烷预淋洗后，加入样品。分别用多于10mL的正己烷、多于10mL正己烷／DCM＝1／2（体积比）、多于10mL甲醇淋洗，分别收集三部分淋洗液。氮吹，DCM转移至内插管，定容到25μL。目标物在第二部分的淋洗液中，GC测定。

1.3 仪器条件

1.3.1 色谱条件

安捷伦GC－7890A气相色谱仪；DB－5毛细管色谱柱，J＆W 122－1062规格60m×250μm×0.25μm；进样口温度为280℃；FID检测器温度为320℃；程序升温：初始温度70℃，以20℃／min的速率升到300℃，保持52min；载气为高纯氮，流速1.5mL／min；分流进样：分流比10∶1，进样量为3μL。

1.3.2 保留时间定性

由于烯酮没有标准样品，n－C38烷烃和n－C40烷烃用来做保留时间的标记物。C37和C38的化合物群组在这两个标记物之间出峰。

1.3.3 定量计算公式

本方法采用内标法定量，使用C19酮做内标物，用一系列不同浓度的混合标样分别进样，可得标准校正曲线（图1）。利用n－C38烷烃和n－C40烷烃的相对响应因子进行含量的计算［1，18－19］，n－C38烷烃的响应因子用来计算C37群组的含量，n－C40烷烃的响应因子用来计算C38群组的含量，在本实验中只计算C37的两种不饱和烯酮。按照方法1.2提取一个样品进样，记录色谱图，根据含内标物的待测组分溶液色谱响应值，采用以下公式计算C37目标化合物的含量（ci）：

式中，Ai和As分别为样品和内标物的峰面积；cs为加入内标物的量；f为相对响应因子，f计算公式为：

图1 C38和C40的标准校正曲线Fig.1 The standard calibration curve of C38and C40

1.4 质量控制

1.4.1 检测限和加标回收率的测定

仪器的检测限：实验空白和样品同时进行测试，取石英管一只，加入50μL标样，测定仪器检测限。提取净化方法同1.2。

方法的检测限：由于烯酮没有标样，所以用C38来做方法的检测限，使用质量浓度为1ng／μL的C38标准溶液来进行分析，进样量为3μL。

C19酮用来做回收率指示剂，分别准备12个样品，其中6个样品加50μL内标，6个样品加125μL内标，提取和净化方法同1.2。所得样品进行GC测定。

1.4.2 精密度的测定

本研究使用采自日本海KCES1岩芯的样品进行精密度的测定。称取同一样品7份各0.2g，分别加入内标50μL。提取净化方法同1.2。

1.5 日本海KCES1岩芯不同层位样品的测定

选取日本海 KCES1岩芯不同层位的6个样品进行测试：KCES1－36，KCES1－40，KCES1－66，KCES1－112，KCES1－138，KCES1－140分别进行测定，每个样品做3次平行测定。提取净化方法同1.2.1和1.2.2。

2 结果与讨论

2.1 保留时间

提取日本海KCES1岩芯样品，净化方法同1.2.2，所得的样品进安捷伦GC－7890A色谱仪进行分析，获得色谱图（图2）及各个化合物保留时间（表2）。

图2 样品色谱分析谱图Fig.2 Gas chromatogram of long－chain alkenones in sample

表2 各个化合物的保留时间Table 2 The retention time of compound

2.2 检测限

检测限通常分为仪器的检测限和方法的检测限。仪器的检测限具体做法是把标准校正曲线的最小点浓度稀释到最好是能检测到的最小分析信号所对应的标准物浓度，连续进样7次或者更多，算出标准偏差作为Sb带入公式仪器的检测限

即为仪器的检出限，Sx为分析校正曲线的斜率。本方法根据对样品空白的测定确定噪声，通过公式（3）计算出最小浓度，算出标准偏差，代入公式（5）可得仪器的检测限。方法的检测限按照公式（6）计算：

式中，LOD为方法的检测限；Nd为基线噪音；c为C38的浓度；H为C38的色谱峰面积；V为进样体积。两种烯酮的仪器检测限和方法检测限见表3。

表3 测定空白7次的峰面积及检测限Table 3 The peak areas and limits of measurement of blanks

2.3.1 加标样品回收率测定结果

加标样品6次测定的结果以及平均值见表4。目标化合物的平均回收率为67%～89%，回收率相对标准偏差为9.33%～9.39%。

表4 C19酮加标回收的测定结果Table 4 The results of recovery test with adding standard sediment sample of C19ketone

2.3.2 精密度测定结果

本方法的精密度以相对标准偏差来表示，7次测定样品的测定结果见表5。对方法相对标准偏差的要求，一般主要取决于被测对象的含量，含量越高要求相对标准偏差越低，例如，＞10%的含量相对标准偏差一般≤1%，随着含量的降低，相对标准偏差可逐步增加，增至5%，10%，20%，30%甚至50%。计算本方法的相对标准偏差为 RSD（C37∶3）＝14.07%，RSD（C37∶2）＝13.17%。

表5 目标物C37∶3和C37∶2的相对标准偏差Table 5 The RSD of C37∶3and C37∶2

2.4 沉积物样品测定结果

随机选取日本海KCES1岩芯不同层位的6个样品，分别进行测定，所得的结果见表6，并且与德国布莱梅大学的实验室测试结果进行比较，得到一致的结果，该实验室的分析方法同样也是用硅胶层析小柱和气相色谱联用来测定的长链烯酮。完全证明该方法可以用于沉积物中长链烯酮的分析，完全满足本实验室测定的要求。

表6 同一样品不同实验室的测定结果Table 6 Results of the same sample in different labs

3 结 语

本研究将固相萃取技术和气相色谱分析方法协同应用于海洋沉积物中长链烯酮成分的测试工作。整个分析获得了优化的前处理条件和气相色谱条件。分析过程的质量控制显示，本方法具有很好的准确性和精密性，能够满足海洋沉积物样品长链烯酮的测定要求。

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Determination of Long－chain Alkenones in Marine Sediments Using SPE－GC Method

BAI Ya－zhi1，2，ZOU Jian－jun1，2，LIU Ji－hua1，2，GAO Jing－jing1，2，SHI Mei－juan1，2，CUI Jing－jing1，2
（1.First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China；2.Key Laboratory of State Oceanic Administration for Marine Sedimentology and Environmental Geology，SOA，Qingdao 266061，China）

The study aim is to build a method of determining long－chain alkenones in marine sediments，and to gain the optimum condition of preparation of samples，and the best condition of Gas Chromatography（GC）and to assess，the requirement of quality，quantity and experimental condition.According to the validation of the quality control（QC），the results proved that the analytical method satisfied the requirements of the determination of long－chain alkenones in marine sediments.The instrument limits of detection were LOD（C37：3）＝25.75ng／g，LOD（C37：2）＝28.54ng／g；the method limits of detection were LOD（C37：3）＝86ng／g，LOD（C37：2）＝95ng／g.and the recoveries were between 67%～89%，of which the relative standard deviations were 9.33%，9.39%.RSD（C37：3）＝14.07%，RSD（C37：2）＝13.17%.Based on the determination method，several samples were analyzed and have the same results which analyzed in different lab.

solid phase extraction；gas chtomatography；long－chain alkenones；marine sediments

April 29，2011

O657.7

A

1671－6647（2012）04－0541－07

2011－04－29

国家自然科学基金项目——末次冰期以来鄂霍次克海古生产力变化得生物标志物记录及其对气候变化的响应（40906035）；国家海洋局青年海洋科学基金项目——我国近海沉积物有机碳氮国家二级标准物质的研制（2011314）；国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务费专项——20万年以来鄂霍次克海古生产力演化及其古气候意义（GY02－2010G24）

白亚之（1983－ ），女，山西晋中人，硕士，研究实习员，主要从事有机地化分析方面研究.E－mail：baiyazhi＠fio.org.cn

（王 燕 编辑）