固相萃取——高效液相色谱质谱法测定饮用水中亚硝胺类副产物残留开题报告

1. 研究目的与意义

n-亚硝胺(n-nitrosamines)是有潜在致癌性的一类化合物,主要包括亚硝基二甲胺(n-nitrosodimethylamine, ndma)、亚硝基乙胺(n-nitrosomethylethylamine, nmea)、亚硝基二乙胺(n- nitrosodiethylamine, ndea)、亚硝基酰胺(n-nitrosodi-n-butylamide, ndba)、亚硝基二丙胺(n-nitrosodi-n-propylamine, ndpa)和亚硝基二苯胺(n-nitrosodiphenylamine, ndpha)等。近年来在水环境中这类化合物的高检出率引起了人们的广泛关注。前体化合物如亚硝酸盐和有机氮在水中进行亚硝化或氧化反应可以形成n-亚硝胺。

lee等发现臭氧消毒后饮用水中含有较高浓度的ndma。在1989和1998年,加拿大安大略省和美国加利福尼州饮用水中分别第一次检测出消毒副产物中含有ndma进一步研究发现氯化后饮用水中ndma的浓度一般低于10ng/l,但是氯化处理后的污水中ndma的浓度会超过100ng/l。然而,在加拿大饮用水管网水中n-亚硝胺的浓度达到了180 ng/l,超过了水处理工厂检测到的67 ng/l。毒性研究表明当饮用水中ndma浓度超过7ng/l时,其致癌风险值为10⁵即对人类存在健康风险。在2005年，美国环保局(us epa)综合风险信息系统(iris)把6种具有遗传毒性的n-亚硝胺,主要包括ndma、nmea、ndea、ndba、ndpa和ndpha列为饮用水中需要检测的非限定污染物,同时把他们归为对人体健康的危害属于b2级,即可疑致癌物。us epa规定ndma、nmea和ndea在水中最大容许浓度分别为7、20和2 ng/l。安大略省制定的水质标准中规定ndma含量为9 ng/l,加利福尼亚的健康服务部规定饮用水中ndma浓度应低于10 ng/l。因而,检测水中低浓度水平的n-亚硝胺是目前环境分析研究的热点和难点。

实验目的：通过对多采样点的环境水体中亚硝胺类副产物残留进行分析，初步判断当地的饮用水类型和水质保护方案。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：样品前处理是整个分析过程中非常重要的一部分。磁性固相萃取(mspe)以磁性或可磁化的材料作为吸附剂,是在液-固相色谱理论基础上发展起来的一种新型固相萃取技术。磁性颗粒可以很容易地通过外加磁场从待测体系中分离和收集,避免了烦琐的过滤或离心过程。因其突出的特点和潜在的应用价值,近年来mspe技术受到分析工作者的广泛关注,特别是在痕量污染物萃取分离领域有令人瞩目的成果。针对含有亚硝胺的水体,目前已报道的方法如膜过滤可以有效地去除蓝藻细胞但不能截留毒素;活性炭可以吸附但通常需要高剂量的碳,不够环保;臭氧氧化去除效果较好,但价格昂贵;生物降解存在处理周期长的问题。而磁性纳米复合微球作为一种新型材料,当尺寸减小到临界值时,磁性石墨烯微球表现出超顺磁性,并具有化学稳定性高，再生处理简单，选择性好，吸附速率快，吸附容量大，比表面积大，节省费用等诸多优点。这使其在生物分离和环境分析领域中具有良好的应用前。针对复杂基质中痕量亚硝胺常规富集方法的薄弱环节和现状,以我们在样品前处理新技术研发领域的工作为基础,本文在fe₃o₄表面构建石墨烯介孔修饰，制备具有强富集能力和特异性识别的磁性fe₃o₄@go纳米微球材料,并将其用作固相萃取剂选择性富集水体中的亚硝胺,同时结合高效液相色谱-质谱法进行定量分析。通过优化影响萃取效果的关键因素(包括吸附剂的加入量、样品ph值、洗脱溶剂等),建立了水体中痕量亚硝胺的高选择性和高灵敏度精确分析的方法。

实验方法:通过水热合成和常温合成的方法制备了介孔fe₃o₄@go磁性复合纳米粒子(nps), 通过sem、ir等手段对其进行表征,获得具有均匀的尺寸大小、良好的磁性能和特异的选择性。本研究将合成的nps 用作磁性固相萃取(mspe)介质,结合高效液相色谱(hplc-ms)发展了一种测定水样品中痕量亚硝胺的方法。同时对磁性固相萃取的纳米粒子的用量、时间、ph、离子强度、解析条件等进行优化,并通过方法验证对该方法进行评估。

3. 研究的方法与步骤

实验方法:通过水热合成和常温合成的方法制备了介孔fe₃o₄@go磁性复合纳米粒子(nps),通过sem、ir等手段对其进行表征,获得具有均匀的尺寸大小、良好的磁性能和特异的选择性。本研究将合成的nps 用作磁性固相萃取(mspe)介质,结合高效液相色谱(hplc)发展了一种测定水样品中亚硝胺的方法。同时对磁性固相萃取的纳米粒子的用量、时间、ph、离子强度、解析条件等进行优化,并通过方法验证对该方法进行评估。

实验步骤：

1、合成介孔fe₃o₄@go磁性复合纳米粒子(nps)

4. 参考文献

[1] dai, n.; mitch, w. a. environ. sci. technol. 2013, 47, 36483656.

[2]bull, r. j.; reckhow, d. a.; li, x.-f.; humpage, a. r.; joll, c.;hrudey, s. e. toxicology 2011, 286, 119.

[3]bull, r. j.; reckhow, d. a.; rotello, v.; bull, o. m.; kim, j. use of toxicological and chemical models to prioritize dbp research.awwa research foundation american water works association:denver, co, 2006.

5. 计划与进度安排