基于全二维气相色谱-高分辨质谱的短链与中链氯化石蜡定量新方法

《Journal of Chromatography A》：A Novel Method for Quantifying Short- and Medium-Chain Chlorinated Paraffins Using Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography?High-Resolution Mass Spectrometry

　　

研究人员建立了一种基于全二维气相色谱-电子捕获负化学电离-高分辨质谱(GC×GC-ECNI-HRMS)的短链氯化石蜡(SCCPs, C10-C13)与中链氯化石蜡(MCCPs, C14-C17)定量新方法。研究分析了24种不同碳链长度标准品，发现固定碳链长度下各CnClm同系物组的相对含量呈高斯分布曲线，据此计算了每个同系物组的相对响应因子(RRF)。该方法不依赖复杂数学解卷积，首次在GC-ECNI-MS平台上实现各同系物组响应因子的实验测定，并通过C17-55%Cl标准品标定平均组分浓度ρ，实现样品中单个同系物组浓度的推算。与经典Reth等方法相比，该方法在低氯化程度混合标准品中回收率显著更高（如SCCP-55.5%Cl标准品回收率59.8%对27.2%），重复测定相对标准偏差(RSD)小于4%。研究指出当前缺乏氯含量高于65%的标准品限制了高氯同系物组定量精度，建议后续补充高氯标准品以拓展适用范围。

氯化石蜡(CPs, 即多氯代正烷烃 polychlorinated n-alkanes)按碳链长度分为短链(SCCPs, C₁₀-C₁₃)、中链(MCCPs, C₁₄-C₁₇)和长链(LCCPs, C≥18)三类，作为多氯联苯(PCBs)替代物广泛用于阻燃剂、增塑剂等工业领域，已在全球环境介质及人体中检出。SCCPs于2017年列入斯德哥尔摩公约附件A，MCCPs因产量与检出量上升亦受关注。由于CPs为同分异构体极复杂的混合物且缺乏单一同系物纯标准品，传统GC-ECNI-MS定量多依赖Reth等提出的“响应因子仅随氯含量变化、弱依赖碳链”假设，但该假设忽略碳链长度影响且要求样品与标准品同系物分布相近，导致系统误差；低氯同系物组(Cl_1-4)在ECNI模式下无法检测，LC-MS虽可补测低氯组分但解卷积计算繁琐。研究人员在《Journal of Chromatography A》发表研究，旨在建立一套简便、可落地于GC×GC-ECNI-HRMS平台的SCCPs/MCCPs同系物组定量方法。

关键技术方法上，研究人员采购Dr. Ehrenstorfer公司24种单碳链长度标准品(C₁₀-C₁₇，每碳数含45%、55%、65%Cl三水平)及市售SCCP/MCCP混合标准品，以反式氯丹-¹³C₁₀为内标，用Trace 1610-Orbitrap Exploris GC搭配SSM1820热调制器、DB-5MS(一维)与DB-17MS(二维)柱、甲烷反应气ECNI全扫描(m/z 100-750, 分辨率7500)采集；利用Canvas软件提取各C_nCl_m的[M?Cl]^?离子响应，基于“同碳链下各C_nCl_m比例呈高斯曲线、三氯水平叠加后平均浓度近似恒定”这一经验规律，推导各同系物组相对响应因子(RRF)，选C₁₇-55%Cl标准品反推平均组分浓度ρ，进而用相对响应除以RRF得样品各同系物组浓度。

研究结果部分，3.1节确定同系物组RRF与分布模式：研究人员测算24种单碳链标准品总响应，发现C₁₀-C₁₃总响应受链长影响小，C₁₄-C₁₇随链长增加显著下降；混合配制55%Cl标准品响应高于同氯含量商品标准品，证明响应同时依赖整体氯水平与同系物组分布格局。借助同碳链三氯水平高斯曲线叠加平均浓度ρ恒定的假设，算得各C_nCl_m的RRF呈随氯含量升高的曲线关系（峰值近65%Cl），同系物组分布图显示最高峰组分氯含量最接近标准品标称氯含量（如C₁₃-55.03%Cl中C₁₃H₂₂Cl₆峰最高），SCCP/MCCP商品混合标准品分布亦符合该规律。3.2节定量方法：选定C₁₇-55%Cl为标准参比，因其可检同系物组(Cl₆-Cl₁₁)已覆盖绝大部分质量、未检低/高氯尾段可忽略，由Σconcentration(i)=总浓度10 μg/mL解出ρ，回代得各同系物组RRF，样品浓度由相对响应/RRF求得。3.3节不同方法对比与回收率：与文献氘代脱氯-GC-MS给出的SCCP-55.5%Cl、63%Cl同系物组成比对，本研究结果与其一致，差异仅在低氯C_nCl₅略低（ECNI对低氯不敏感）；经典Reth法在低氯与高氯端偏差大。回收率方面，SCCP-63%Cl本研究78.9%对经典77.6%，SCCP-55.5%Cl本研究59.8%对经典27.2%，MCCP两水平亦呈本研究占优，低总氯水平下优势更明显。3.4节方法重现性：对C₁₀三氯水平标准品六次重复，各同系物组RSD<4%。3.5节商品CP产品剖析：测定CP-42、CP-52、CP-70共三类各三品牌，CP-70因沸点与氯含量过高未出峰，部分品牌仍检出SCCPs，印证工业品中SCCPs未完全淘汰。

讨论与结论部分，研究人员指出该法首次在GC-ECNI-MS上以实验标准品直接标定各同系物组RRF，免除外推数学解卷积，适用氯含量45%-65%区间的SCCPs/MCCPs同系物组定量；局限在于缺乏>65%Cl标准品致高氯同系物组RRF低估，故不建议外推至超出标准氯区间的组分。结论明确：方法基于同碳链高斯分布经验、以C₁₇-55%Cl闭环标定ρ，在选定氯区间内可获优于经典法的回收率与<4%重现性，未来需增补高氯标准品以提升高氯同系物组准确度。