气相色谱—质谱法/MRM测定生活饮用水中N—二甲基亚硝胺（NDMA）的方法研究

赵丽 师真 洪雪花 李文廷 张瑞雨

摘要：建立了一种适合于测定生活饮用水中的N-二甲基亚硝胺（NDMA）含量的气相色谱-质谱法（GC-MS）/MRM方法。通过对色谱柱、扫描方式、萃取溶剂、pH和浓缩方式的优化，建立了液液萃取气相色谱-质谱/MRM方法测定生活饮用水中的NDMA。NDMA在0.05～1.00 mg/L线性良好，检出限为0.01 μg/L（S/N=3）。对实际水样进行低、中、高3个不同浓度的加标回收率为66.93%～85.32%，相对标准偏差（RSD）为2.93%～4.19%。该方法灵敏度高、线性范围广、优化了生活饮用水中NDMA的检测条件，适用于生活饮用水中NDMA的检测。

关键词：生活饮用水；N-二甲基亚硝胺（NDMA）；气相色谱-质谱/MRM（GC-MS/MRM）

中图分类号：O657 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）07-0108-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.025

GC-MS/MRM determination of N-Nitrosodimethylamine（NDMA） in Drinking water

ZHAO Li，SHI Zhen，HONG Xue-hua，LI Wen-ting，ZHANG Rui-yu

（Kunming City Center for Disease Control and Prevention，Kunming 650228，China）

Abstract： A analytical method was developed for determination on N-nitrosodimethylamine by GC-MS/MRM. The determination of NDMA in drinking water by gas chromatography-mass spectrometry/MRM method was established by the optimization of chromatographic column，scanning mode，extraction solvent，pH and concentration method. Linear relationship between the peak area and concentration of NDMA was obtained in the range of 0.05～1.0 mg/L. The detection limit was 0.01 μg/L（S/N=3）.Tests for recovery and precision of this method were 66.93%～85.32% and the relative standard deviation（RSD） was 2.93%～4.19% by adding 2 different concentrations. The method has high sensitivity，wide linear range and optimized the detection conditions of NDMA in drinking water，and it is suitable for the detection of NDMA in drinking water.

Key words： drinking water； N-nitro sodimethylamine（NDMA）； GC-MS/MRM

N-二甲基亞硝胺（NDMA）为N-亚甲胺中的一种，是一种不易挥发的化合物。有研究报道在氯或氯胺消毒后的水中检出亚硝胺类物质，尽管其浓度相对较低但其毒性相对较高[1]。国际癌症研究所通过动物试验证明该物质可导致人体和动物体发生癌变、突变和畸变[2]。与发达国家原水水质相比，中国部分城市原水水质普遍存在有机物、氮和磷含量高的问题，且广泛采用化合氯消毒，预计饮用水中NDMA危害可能更严重[3]。因此，建立稳定、灵敏的饮用水NDMA测定方法具有重要的意义。

NDMA的相对分子质量小、亲水性强，在饮用水中的浓度为ng/L，达不到现有仪器的检测限。2007年，美国环保局限定饮用水中NDMA最大浓度为7 ng/L[4]，NDMA受到了国内外越来越多的关注和研究[5-7]。因此，NDMA样品的预处理在分析检测中很重要。目前针对NDMA的检测预处理方法主要有：液液萃取法[8]、固相萃取法（SPE）[9]、固相微萃取（SPME）[10]等。NDMA的分析方法主要有：气相色谱（GC）[11]、高效液相色谱（HPLC）[12]、液相色谱双串联质谱联用（C/MS/MS）[13]、气相色谱与双串联质谱联用（GC/MS/MS）[14]、气相色谱-质谱联用（GC-MS）[12-15]等。本研究在现有的基础上进一步优化预处理条件和分析条件，探索了适合本实验室检测的方法，以实现该检测技术在区域范围内的推广。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品来源 试验检测水样为本实验室外送的自来水检测水样。

1.1.2 仪器与试剂 Agilent 7000C-7890B气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）；氮吹仪；旋转蒸发仪。二氯甲烷（色谱纯），氯化钠（分析纯），乙酸乙酯（色谱纯），正己烷（色谱纯），甲基橙指示剂，盐酸，N-二甲基亚硝胺标准品（北京坛墨质检科技有限公司，批号：BW901305-100-M 163074）。

1.1.3 仪器条件 气相色谱进样口温度250 ℃；进样方式：分流，分流比为5∶1；色谱柱：HP-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；DB-35MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；DB-624MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；DB-1701MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气：高纯氦气，1.0 mL/min（恒流模式）；柱温控制程序：初始温度50 ℃，保持2.5 min；以30 ℃/min的速率升至220 ℃，保持4.0 min；接口温度280 ℃；离子源温度230 ℃；电离方式：EI；电子能量70 eV；选择离子（SIM）模式选择：m/z=74为定量离子，m/z=42和m/z=43为辅助定性离子；溶剂延迟时间3.5 min；采用MRM模式：选择m/z=74为母离子，m/z=42和m/z=43为产物离子，碰撞能量5 eV，溶剂延迟时间3.5 min。

1.2 方法

1.2.1 NDMA标准曲线的绘制 将NDMA用二氯甲烷分别配制成0.05、0.10，0.25、0.50、1.00 mg/L的NDMA标准溶液。

1.2.2 样品的处理 在1 000 mL的分液漏斗中加入500 mL的水样，用0.1 mol/L NaOH溶液调节pH至7～8后加入10 g氯化钠，振摇使全部溶解，用90 mL二氯甲烷分3次萃取，振摇3 min，静置分层，用棉签擦干分液漏斗管内的水珠，放出下层二氯甲烷萃取液于离心管中。合并3次萃取液于同一离心管中，加入无水硫酸钠20 g脱水。将洗脱液置于氮吹瓶中，通入氮气进行浓缩，浓缩至1.0 mL，然后进行分析测定。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的优化

比较HP-5MS、DB-35MS、DB-624MS、DB-1701MS 4种不同极性的毛细管柱对NDMA的分离效果。从分离效果看，HP-5MS和DB-35MS柱对NDMA分离效果略高于DB-624MS、DB-1701MS柱。经比较色谱峰情况，选择实验室通用的DB-35MS柱对样品进行分离。

2.2 质谱采集方式的选择

质量校正后，在同一程序升温条件下，采用SIM扫描模式和MRM扫描模式测定NDMA标准溶液。结果表明，NDMA的保留时间为4.005 min，对于同一浓度标准样品，SIM扫描模式比MRM扫描模式的响应高，但对目标峰来说，MRM扫描模式的信噪比远大于SIM扫描模式。因此，MRM扫描模式对于NDMA的检测效果更优。NDMA的色谱情况见图1。

2.3 萃取溶剂的选择

选择90 mL二氯甲烷、乙酸乙酯和正己烷作为萃取溶剂，分3次（1∶1∶1）分别对添加浓度为0.25 mg/L NDMA的水样进行萃取，3种溶剂萃取得到的加标回收率分别为86.53%、69.3%、30.20%。因此选择二氯甲烷为萃取溶剂（图2）。

考察了二氯甲烷用量分别为60、70、80和90 mL时NDMA水样的回收率，结果表明，二氯甲烷用量为90 mL时萃取效果最好。同时，用90 mL二氯甲烷分1次、2次（1∶1）、3次（1∶1∶1）和4次（2∶2∶2∶1）对NDMA模拟水样进行萃取，结果表明，分3次萃取即可获得满意的萃取效果。因此，选择用90 mL二氯甲烷分3次对NDMA水样进行萃取。

2.4 pH的优化

在不同pH条件下，水溶液中不同化合物因酸度系数不同而与水分子的结合状态不同，从而导致其向有机相扩散的速度不同，最终表现为溶液pH对NDMA萃取效率的不同。如图3所示，NDMA在pH 4～10，回收率随pH增加而逐渐增加，当pH进一步增加时，回收率变化不明显。因此，萃取前应将水样pH调到7～9。

2.5 浓缩方式的优化

旋转蒸发仪浓缩的水浴温度和旋转速度都会对浓缩的回收率有影响。对加入1.0 mL浓度分别为1.00、0.25、0.10 mg/L标准溶液的空白水样，每次用30 mL二氯甲烷萃取3次，每次振摇3 min，萃取液分别用氮吹仪和旋转蒸发仪进行浓缩。结果表明，旋转蒸发浓缩后的回收率为45.3%～52.0%，而直接氮吹浓缩的回收率为67.15%～85.32%。为了减少旋转蒸发过程中样品损失，采用氮吹仪直接吹扫浓缩，再用二氯甲烷定容至1 mL，进行GC-MS检测。

2.6 线性范围及检出限

配制浓度分别为0.05、0.10、0.25、0.50、1.00 mg/L的NDMA标准溶液进行GC-MS/MRM测定，进样量为1 μL。得出浓度对峰面积的线性回归方程（y=13 489.53x-84.08）及相关系数（r=0.999）。以3倍信噪比计算方法得到检出限（LOD）為0.01 μg/L。

2.7 方法精密度和回收率试验

选用自来水空白样品500 mL，加入浓度为1.00、0.25、0.05 mg/L的NDMA标准溶液各1.0 mL进行回收试验，回收结果和相对标准偏差结果见表1。

3 结论

建立了液液萃取-气相色谱质谱-质谱联用/MRM测定生活饮用水中NDMA的方法，优化了样品预处理方法，开发了NDMA的最佳GC-MS扫描模式和条件。该方法和现在普遍采用的气相色谱-质谱/SIM方法检测NDMA比较，具有灵敏度高、检出限低、结果准确等特点，适用于生活饮用水中NDMA的测定，为水体中NDMA的检测提供一种参考方法。

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