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1、GC-MS法在职业卫生检测中的应用LOGO要了解vGC-MS是什么？vGC-MS在职业卫生检测中能做什么?vGC-MS在各单位的实现应用如何？LOGO质谱分析法定义v质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比（m/z）的测定来进行分析的一种分析方法。样品首先要离子化形成离子把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱通过对质谱的信息得到样品的定性定量结果LOGO质谱的分类v有机质谱仪：气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS） 富立叶变换质谱仪（FT-MS）v无机无机质谱仪： 火花源双聚焦质谱仪。感应耦合等离子体质谱仪（I
2、CP-MS） 二次离子质谱仪（SIMS）LOGOv按质量分析器的不同分类：双聚焦质谱仪四极杆质谱仪飞行时间质谱仪离子阱质谱仪傅立叶变换质谱仪等 LOGO质谱仪结构v质谱仪主要包括如下个结构：离子源质量分析器检测器真空系统 LOGO离子源 v作用：将欲分析的样品电离，得到带有样品信息的离子vGC-MS仪的离子源有：电子子电离源离源(Electron Ionization EI) 化学化学电离源离源(Chemical Ionization , CI ) vEI和CI源主要用于GC-MS仪，适用于易汽化的有机物样品分析。 LOGO电子电离源(EI)v灯丝F与接收极T之间的电压为70伏 ;v在70ev
3、电子碰撞作用下发生电离,形成分子离子、碎片离子 、重排离子或分合离子LOGO形成离子的途径v 样品分子被打掉一个电子形成分子离子v 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子v分子离子发生结构重排形成重排离子 v通过分子离子反应生成加合离子LOGOn设有机化合物由A，B，C 和D 组成，当蒸汽分子进入离子源，受到电子轰击可能发生下列过程而形成各种类型的离子：分子离子碎片离子重排裂解碰撞裂解LOGOEI源的优缺点v优点：是工作稳定可靠，结构信息丰富，有标准质谱图可以检索。v缺点：是只适用于易汽化的有机物样品分析，并且，对有些化合物得不到分子离子。目前绝大多数的GC-MS仪是采用EI源。LOGO化学
4、电离（CI）v作用作用过程：程：样品分子在承受品分子在承受电子子轰击前，被一种反前，被一种反应气气(通常是通常是甲甲烷)稀稀释，稀，稀释比例比例约为103:1，灯，灯丝发出的出的电子首子首先将反先将反应气气电离，然后反离，然后反应气离子与气离子与样品分子品分子进行行离子离子-分子反分子反应，并使，并使样品气品气电离。离。LOGOv在在电子子轰击下，甲下，甲烷首先被首先被电离离: v进入入电离源的分子离源的分子R-CH3大部分与大部分与CH5+碰撞碰撞产生生(M+1)+离子；小离子；小部分与部分与C2H5+反反应，生成，生成(M-1)+离子：离子：v特点：特点：电离能小，离能小，质谱峰数少，峰数
5、少，图谱简单；准分子离子；准分子离子(M+1)+峰大峰大,可提供分子量可提供分子量这一种要信息，但由于一种要信息，但由于CI得到的得到的质谱不是不是标准准质谱，所以不能所以不能进行行库检索。索。 LOGO质量分析器v四极杆分析器由四根棒状电极组成。v电极材料是镀金陶瓷或钼合金。v相对两根电极间加有电压（Vdc+Vrf），另外两根电极间加有-（Vdc+Vrf）。v其中Vdc为直流电压，Vrf为射频电压。v四个棒状电极形成一个四极电场。v在保持Vdc/Vrf不变的情况下，改变Vrf值，对应于一个Vrf值，四极场只允许一种质荷比的离子通过。 vVrf的变化可以是连续的（SCAN），也可以是跳跃式的(
6、SIM)。LOGO检测器v质谱仪的检测主要使用电子倍增器 ，由四极杆出来的离子打到高能打拿极产生电子，电子经电子倍增器产生电信号，记录不同离子的信号即得质谱。 LOGO真空系统v质谱仪的离子源和分析器都必须处在优于10-5 mbar的真空中才能工作 v真空状态由二级真空泵实现，前级泵是机械泵，二级泵为分子涡轮泵（或扩散泵）LOGO气相色谱-质谱联用仪（GC-MS) v质谱仪有很好的定性能力，但无法对混合物进行分析。v色谱仪具有很好的分离能力，但定性能力很较差。vGC-MS联用则能发挥各自专长，使分离和鉴定同时进行。LOGOLOGOGC-MS检测得到的信息 v总离子色谱图v质谱图LOGOv总离子
7、色谱图：横座标为被分离的各种有机物，纵座标为各有机物的总离子强度，和气相色谱图一样每种物质有固定的保留时间。LOGOv质谱图：以以质荷比荷比m/z为横座横座标，以，以对基峰基峰(最最强离子峰，离子峰，规定相定相对强度度为100%)相相对强度（度（或称丰度，或称丰度，abundance）为纵座座标所构成的所构成的谱图，称之，称之为质谱图。LOGOGC-MS的定性v得到质谱图后可以通过计算机检索对未知化合物进行定性。v检索结果可以给出几个可能的化合物。并以匹配度大小顺序排列出这些化合物的名称、分子式、分子量和结构式等。使用者可以根据检索结果和其它的信息，对未知物进行定性分析。v目前应用最为广泛的有
8、NIST库和Willey库，前者目前有标准化合物谱图13万张，后者有近30万张。此外还有毒品库，农药库等专用谱库。 LOGO库检测的结果NameMolwtFormulaQual2-Propenoic acid,3-(4-methoxyphenyl)-206C12H14O3992-Propenoic acid,3-(4-methoxyphenyl)-206C12H14O398Ethyl p-methoxycinnamate 206C12H14O3892-Propenoic acid,3-(3-methoxyphenyl)-206C12H14O364Thiazole,4-phenyl-161C9H
9、7NS47Thiazole,5-phenyl-161C9H7NS471-Penten-3-one,l-(4-methoxyphenyl)-4-me204C13H16O243Indenone,5-methylamino-2,3-dihydro-161C10H11NO382-(2-Thienyl)pyridine161C9H7NS353-Isobutyl-4,5-dimethyl-3H-isobenzofuran218C14H180235LOGO质谱定性的局限性v数据库中所存质谱图有限，某些化合物不能定性；v由于质谱法本身的局限性，一些结构相近的化合物其质谱图也相似，给出错误结果；v色谱峰分离不好
10、成造定性错误。谱图解析LOGO质谱解析v从一张化合物的质谱图确定化合物的分子量、分子式和分子结构的过程叫质谱解析。 对于谱库中不存在的化合物进行定性对一些结构相近的化合物区分LOGO谱图解析一般方法v由质谱的高质量端确定分子离子峰。v由质谱的低质量端确定特征离子峰。v综合分析提出可能的结构。v结果验证。LOGO分子离子峰的确定v原原则上除同位素峰外，分子离子峰是最高上除同位素峰外，分子离子峰是最高质量的量的峰。峰。但要注意，但要注意，“醚、胺、脂、胺、脂、酰、胺、胺腈和胺醇的和胺醇的(M+H)+峰峰”及及“芳芳醛、醇或含氮化合物等的、醇或含氮化合物等的(M-H)+峰峰”LOGOv分子离子峰与分
11、子离子峰与邻近峰的近峰的质量差是否合理量差是否合理有机分子失去碎片大小是有有机分子失去碎片大小是有规律的：律的：质量差量差为3、(4-13)、19-25、37、38、50-53、65-66的不的不是分子离子峰是分子离子峰LOGOv与最大离子相邻的离子差值为13，不合理v最大离子为74，相邻的73可以考虑为同位素峰，相邻为56，高质量离子与最大离子的差值合理，可能74为分子离子峰。v最大离子84，最近离子69，也合理，但84不是分子离子峰，其实84为（M-H2O）该谱图为己醇的谱图。LOGOv分子离子峰分子离子峰应符合符合“氮律氮律”。在在C、H、O组成的化合物中，分子离子峰的成的化合物中，分子
12、离子峰的质量量 数一定是偶数；数一定是偶数；在含在含C、H、O、N化合物中，含偶数个化合物中，含偶数个N的分子的分子量量为偶数，含奇数个偶数，含奇数个N的分子量的分子量为奇数。奇数。v不符合上述不符合上述3个个规律者必不是分子离子峰。律者必不是分子离子峰。LOGO找出特征峰v研究低质量端离子峰，寻找不同化合物断裂后生成的特征离子和特征离子系列。例如，正构烷烃的特征离子系列为m/z15、29、43、57、71等，烷基苯的特征离子系列为m/z91、77、65、39等。根据特征离子系列可以推测化合物类型。 LOGO提出可能的结构v根据化合物的分子量、分子式、样品来源、物理化学性质等，提出一种或几种最
13、可能的结构。LOGO验证所得结果v将所得结构式按质谱断裂规律分解，看所得离子和所给未知物谱图是否一致；v查该化合物的标准质谱图，看是否与未知谱图相同；v寻找标样，做标样的质谱图，与未知物谱图比较等各种方法。 LOGOv毒鼠强的定性：v分子离子峰240LOGO质谱的定量v定量的基础：由GC-MS得到的总离子色谱图或质量色谱图，其色谱峰面积与相应组分的含量成正比。v定量方法：面积归一化法、外标法、内标法等。v可以将质谱仪作为色谱仪的检测器来理解，其余均与色谱法相同。LOGO质谱的定量v与单纯的GC 不同之处：vGC-MS法除可以利用总离子色谱图进行定量之外，还可以利用质量色谱图进行定量，可以最大限
14、度的去除其它组份干扰（采用萃取离子方法或采用选择离子扫描的方法）。LOGO扫描方式v为了提高检测灵敏度和减少其它组分的干扰，在GC-MS定量分析中质谱仪经常采用选择离子扫描方式。v质谱仪扫描方式有两种：全扫描（SCAN)选择离子扫描(SIM)LOGOv全扫描：对指定质量范围内的离子全部扫描并记录，质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息。可以进行库检索。LOGOv选择离子扫描只对选定的离子进行检测可提高检测灵敏度（比全扫描高难100倍）可排除共存物的干扰但不能得到完整的质谱图, 不能用来进行未知物定性分析。LOGOvSIM摸式的质谱图：LOGOvSIM摸式与SCAN摸式灵敏比较：LOGO在职业卫
15、生检测中的应用v原料中原料中挥发性有机性有机组分的定性及相分的定性及相对百分含量百分含量检测；v有机物定量有机物定量测定；定；v对气相色气相色谱检测中苯等可疑峰的中苯等可疑峰的鉴定；定；v中毒事故中未知物的中毒事故中未知物的鉴定；定；v三甲三甲氯化化锡的的检测；LOGO挥发性有机组分的定性v仪器：vGC-MS仪vHP-5MS柱,60m0.32mm1.25mv10ml顶空瓶v烘箱（水浴箱v1ml进样器LOGOv色谱条件：v进样口温度：150v柱温：初温50，以10/min升到100，保持5minv用分流进样，分流比为550：1v柱流量（He气）：1.0ml/minLOGOv质谱条件：v离子源温度
16、：230vEI电压：70eVv扫描方式：Scanv扫描范围：25-350amuLOGOv样品采集：品采集：v原料种原料种类有胶水、油漆、溶有胶水、油漆、溶剂等等v用用1050ml干干净的的样品瓶（玻璃瓶，品瓶（玻璃瓶，PTFE涂涂层盖盖 ）采集）采集v为了防止有机了防止有机组分的分的挥发，样品瓶品瓶应尽量装尽量装满LOGOv样品品处理：理：v称取称取样品品5g，置于，置于顶空瓶中，空瓶中，拧紧瓶盖，于瓶盖，于35环境中平衡境中平衡15min.v吸取吸取顶空瓶内气体空瓶内气体0.5ml进样分析。分析。LOGO结果v对总离子流图中每个峰进行定性v采用峰面积归一法进行百分比定量LOGO结果报告序号组
17、分名称峰面积相对含量（%）减空气峰后相对含量（%）报告结果（%）1空气100000.6702苯10000.070.07（或未检出）3甲苯90000060.5260.9360.984丙酮54000036.3136.5636.595正己烷60000.400.410.416三氯乙烯170001.141.151.157未定性组分190000.610.610.888未定性组分240000.270.27LOGO方法说明v检测报告中注明样品的处理方式v说明检测结果是在本实验室的条件下得到的v本方法是测定顶空气中有机物的相对百分含量而不是该物质的绝对含量v如果有机物的相对百分含量小于0.1%，按“未检出”处理
18、v如需要对组分进行绝对量的检测则可参考GB18583-2002“室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量”附录B方法进行测定LOGO有机物的定量检测v质谱条件：v离子源温度：230；vEI电压：70eV；v扫描方式：SIM扫描v溶剂延迟时间：v选择被测物的基峰作为定量离子，再选择2-3个离子作为定性确认离子。LOGO样品处理及测定v原料：称取一定量的样品，用乙酸乙酯稀释后进GC-MS分析。v空气：用二硫化碳解吸活性炭后进GC-MS检测。LOGO测定v方法与气相色谱法完全一样，把MS当作GC的一个检测器来使用v外标法v内标法LOGO方法说明vGC-MS测定有机物的方法虽然还不是国家标准方法，但方法的
19、准确性和灵敏度、精密度等指标都非常好。v特别是采用SIM扫描方法式进行检测，灵敏度比GC的FID检测器还灵敏。v并且MS应用范围更广，可替代FID、ECD、FPD和NPD检测器。v比GC单纯采用保留时间定性，GC-MS还可以采用定性离子来进行定性，结果加准确。v随着GC-MS的日益普及， GC-MS法也会被采纳为标准方法。LOGO中毒事故中未知物的鉴定v1.采集中毒现场使用的原料进行定性检测v2.采集中毒场所空气进行定性和定量检测v3.采集中毒人员的生物材料进行定性和定量检测LOGO三甲基氯化锡，TMT v原理：原理：TMT用四乙基硼酸钠衍生化成甲基乙基锡化合物，正己烷萃取后用经毛细管气相色谱
20、分离，质谱选择离子模式（SIM）进行定量检测。LOGO样品采集和保存v空气采集：空气采集：采用OVS管或水吸收采集。室温下至少可保存7天，-4下可保14天。v尿尿样采集：采集：尿样的采集：用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚四氟乙烯（PTFE）材质的塑料离心管，采集1050mL的尿样。LOGOv样品品处理：理：vOVS管：管：将OVS管中的玻璃纤维滤膜和ADX-2树脂移置15ml衍生瓶中加入5ml的1醋酸乙腈v吸心液（水）：吸心液（水）：取5ml吸收液加入到15mL的衍生瓶中v尿尿样：尿样摇匀，吸取5mL尿样加入到15mL的衍生瓶中v再向衍生瓶中加入：5ml乙酸钠-冰醋酸缓冲液（pH 4.0）和0.2ml的1% (w/v) 四乙基硼酸钠衍生剂，再加入2 ml正己烷萃取剂，旋涡振荡30min，离心后取1.0 l的正己烷进样分析。LOGOv样品品测定条件：定条件：气化室温度为250 ，柱温（程序升温）：初温50 ，以20 /min升到200 ，保持1 min；分流比5：1；载气（He）流量：2.0 mL/min，溶剂延迟时间：4.0 min。离子源温度230 ；扫描模式：全扫描（Scan）：50450 amu，选择离子扫描（SIM）模式：定量用165 m/z ，确认用151 m/z 、163 m/z、179 m/z。LOGOLOGOLOGO谢谢！联系：
