液相色譜和在線痕量富集方法用于除草劑的快速分析

引言

　　在相對干凈的基質中進行痕量分析檢測是在線SPE方法的極好應用。使用一次性的SPE小柱手動上樣，需要在分析之前將樣品洗脫到樣品瓶內的步驟，相比之下，在線SPE可以確保100%的樣品被轉移到分析柱，并可以通過增加轉移到色譜柱中待測物的質量來顯著的提高靈敏度。在EPA 555方法中，20毫升飲用水經過泵被加載到高效液相色譜系統中一個裝有高壓切換閥的SPE小柱上。因為很少有自動進樣器（如果配置）能夠注射這么大的體積，因此樣品也必須被泵入小柱中。先前的樣品對加樣泵的污染是被始終關注的問題，而且足夠的沖洗和進空白樣就成為整個方法過程中的一個重要部分。

　　減少取樣體積能夠滿足可用的自動制備型進樣器的要求，為了不損失方法的靈敏度，有必要減少分析柱的尺寸，同時保持分離能力。另外使用較小的色譜柱通常還可以減少分析時間和溶劑消耗，以及與質譜檢測器離子源之間的兼容性更好。

　　如果不同色譜柱的長度與粒徑的比是相等的，則被認為具有相同的分離能力。通過減少色譜柱的長度和/或內徑來可以大大降低色譜柱容積。在后面的例子中，流速通常將會被降低，如等式1所示。

　　減少長度和內徑的綜合結果可以體現為溶劑消耗的減少。我們通常是按照色譜柱的尺寸調節進樣量，一定比例的進樣體積的計算是通過將兩個色譜柱的空容積之比乘以最初色譜柱的進樣體積得來的，如下面等式2所示。

　　小粒徑的短色譜柱通常在高的線速度下運行。洗脫速度的提高將會減少絕對峰寬，而且可能需要使用者調節數據采集速率，降低信號過濾參數，從而確保色譜分離在采集的數據文件中被準確的記錄下來。

　　對于梯度洗脫分離，從分析開始，逐漸增加流動相的組成，直到被關注的分析物從色譜柱中洗脫出來，將這種方法成功的轉移到較小的色譜柱，需要保持原先的梯度斜率。我們可以表達梯度的斜率如等式3所示。

　　需要注意的是，使用的是每個色譜柱容積改變的百分比而不是每分鐘改變的百分比，這樣可以讓使用者擺脫通過改變梯度的時間和/或梯度的流速來控制梯度斜率。較大的梯度斜率會產生非常快的梯度且具有最小的分離度，然而較小的梯度斜率會使分離度提高，但同時增加溶劑消耗，靈敏度有所下降。除非在可以接受的操作壓力范圍內通過增加流速來降低梯度斜率，而不是通過增加梯度時間降低梯度斜率，否則較長的分析時間可能會提高分離度。

　　因為有效容量因子k*的增加，較小的梯度可以提高分離度。與等度分離中的容量因子k非常相似，較高的k值可以直接提高分離度。當k值大約達到5-10時的分離度提高的效果是非常顯著的，在此之后，提高幅度很小。在隨后的例子中，我們將會見到與前面討論的計算有關的結果。

實驗條件

　　參數見圖1。

結果

　　分離最初是在ZORBAX SB-C18色譜柱（4.6×250 mm，5-μm）上用濃縮的標樣直接進樣，柱溫為25℃，使用的條件參考US EPA 555方法（圖2）。采用A泵作為上樣泵來完成上述痕量富集過程（圖3）。然后，按照比例將方法中的流量和時間精確轉換到3.0×150 mm，3.5-μm色譜柱（圖4）并使用5 mL痕量富集進樣。最后采用2.1×80 mm，1.8-μm的色譜柱（50 mm加30 mm系列柱）驗證在少于1.5 mL進樣的痕量富集條件下這種分離的可行性。（圖5）

　　圖1為系統中的組件和色譜柱結構。A泵為上樣泵，為了防止進樣體積超過G2258A雙定量環自動進樣器的容量（5 mL），所以A泵使用一條通路進樣，另一條通路為25 mm磷酸水溶液。如果使用自動進樣器直接進樣，A泵將輸送出25 mm磷酸。如果A泵配備了脫氣機，則樣品通路將繞開脫氣機組件從而使樣品溶液的污染減到最小。為使樣品通過A泵，當新的樣品流經A泵的時候，閥應該是在B的位置。然后，切換閥到A的位置，再上樣所需的20 mL樣品。當閥回到B的位置時，分析開始，這時A泵的樣品通路將被水或下一個樣品適當的沖洗。

　　圖2和3分別顯示了直接進樣和通過泵進行痕量富集的標準分離。包括色譜柱再生階段在內，總的分析時間共需要60分鐘。將梯度轉換到3.0×150 mm色譜柱時，因內徑變小需要降低流速，而且因為色譜柱長度的變短需要減少梯度時間。由此分析時間從60分鐘減少到36分鐘，溶劑消耗也按比例從60 mL減少到15.5 mL。

　　圖4中最后的色譜峰由于閥的定時錯誤而丟失，這個錯誤直到實驗工作完成后才被發現。8號峰在閥切換到離線狀態進行再生和平衡之前沒有從痕量富集色譜柱中被洗脫出來的。需要注意的是，發生在7號峰之后的基線漂移在其它的autoSPE例子中沒有被發現。

　　在圖5中表明使用1200高分離度快速液相所有功能所得到的最高分析速度和分離度。操作壓力最高大約在520 bar處。我們保持與最初的4.6×250 mm，5-μm色譜柱運行60分鐘時相當的分離度，只需要6分鐘的分析時間。

結論

　　通過對許多現有的方法進行改進而提高效率和總體性能是可行的。這里我們看到了可以提高分析速度10倍的潛在可能，并除去了最初方法中設計的上樣泵。只需要使用2.1×80 mm色譜柱將大約1.3 mL樣品溶液注入到autoSPE裝置中，就能夠替換先前所需的通過泵上樣20-mL。該方法能大大改善分析效率而且確保最小的樣品交叉污染。