廣州地化所發(fā)現(xiàn)毛細管氣相色譜柱上的氯/溴同位素分餾
單體氯/溴同位素分析(CSIA-Cl/Br)是當前分析化學(xué)和環(huán)境科學(xué)的前沿技術(shù)和研究熱點。近十年來,科學(xué)家開發(fā)了基于氣相色譜-四級桿質(zhì)譜(GC-qMS)的CSIA-Cl/Br方法,較之傳統(tǒng)方法具有靈敏度高、分析物譜寬及操作簡單等優(yōu)勢,而且具有與傳統(tǒng)方法相近的分析精度。然而,一些影響分析精度和準確度的因素尚不清楚,如發(fā)生在氣相色譜-電子電離源質(zhì)譜(GC-EI-MS)上的同位素分餾等。近期,中科院廣州地化所彭先芝研究員及唐才明博士與廣州質(zhì)檢院的譚建華合作研究了毛細管氣相色譜柱上的氯/溴同位素效應(yīng),調(diào)查了35種鹵代有機物,所用柱子為弱極性柱。研究人員將色譜峰按保留時間范圍等分為若干區(qū)間,然后用建立的全分子離子同位素異數(shù)體同位素比值計算方法獲得每個區(qū)間內(nèi)的同位素比值,再計算每個區(qū)間相對于整個色譜峰的同位素比值相對變異值,最后計算首區(qū)間相對于末區(qū)間的同位素分餾程度。同位素比值和同位素比值相對變異值均可揭示柱上同位素分餾。研究發(fā)現(xiàn)25種有機氯和4種有機溴能發(fā)生反相同位素分餾,兩種多氯聯(lián)苯可發(fā)生正相同位素分餾,4種有機氯未發(fā)生可觀測同位素分餾。
研究人員用雙膜模型探索性地解釋了柱上同位素分餾的機理(圖1)。兩種對抗性的同位素效應(yīng)導(dǎo)致了氣相色譜柱上的同位素分餾,并協(xié)同決定同位素分餾的方向和程度。針對柱上同位素分餾對CSIA-Cl/Br的可能影響,研究人員提出了幾項對策,以提高分析精度和準確度;例如:色譜峰要有對稱峰形和適當寬度;峰面積積分要盡量完全;色譜峰要盡量達到基線分離;對于不能基線分離的色譜峰,積分色譜峰中間段有助于獲得相對準確的結(jié)果。
該研究對新型基于GC-EI-MS的CSIA-Cl/Br方法的建立和優(yōu)化具有重要意義,建立的基于高靈敏度、高選擇性GC-EI-MS的分析方法將為后續(xù)相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。國家自然科學(xué)基金為該研究提供了部分資助。部分相關(guān)成果近期以研究論文形式發(fā)表在Journal of Chromatography A上。
論文信息:Caiming Tang, Jianhua Tan, Songsong Xiong, Jun Liu, Yujuan Fan, Xianzhi Peng. Chlorine and bromine isotope fractionation of halogenated organic pollutants on gas chromatography columns. Journal of Chromatography A 2017, 1514, 103-109.
論文鏈接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967317310592.
圖1. 基于雙膜模型的柱上同位素分餾機理解釋
有機地球化學(xué)國家重點實驗室 & 科技與規(guī)劃處供稿

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