二恶英检测中使用的气相色谱质谱联用技术有哪些操作要点

二恶英是一类具有强致癌性、致畸性的持久性有机污染物，广泛存在于垃圾焚烧、化工生产等场景中。气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术因兼具高分离能力与高灵敏度，是二恶英检测的“金标准”。但二恶英在环境或生物样品中含量极低（常以pg级存在），且基质复杂，GC-MS的操作细节直接决定结果的准确性与可靠性。本文聚焦二恶英检测中GC-MS技术的核心操作要点，从样品前处理到数据质量控制逐一拆解，为实验室实际操作提供参考。

样品前处理：痕量目标物的“富集与净化”

二恶英检测的第一步是样品前处理，核心是“提得出、去得净”。以土壤样品为例，提取常用索氏提取法——需用正己烷与二氯甲烷（1:1）混合溶剂，提取时间至少16小时（确保难溶的二恶英完全溶出）；若样品是水，则用液液萃取，加氯化钠提高回收率。提取后的溶液要浓缩到1mL左右，这一步得注意温度：氮吹时温度不超过40℃，避免二恶英因高温分解（比如2,3,7,8-TCDD在超过50℃时会有轻微降解）。

净化是前处理的关键——要去掉脂肪、色素、硫化物等基质干扰。硅胶柱是常用工具：先装6g活化过的硅胶（130℃烘4小时），用正己烷预淋洗，再把浓缩液倒上去，用正己烷-二氯甲烷（98:2）淋洗，收集淋出液。要是样品是动物肝脏这类高脂肪样品，还得加一步凝胶渗透色谱（GPC）：用环己烷-乙酸乙酯（1:1）做流动相，收集15-30分钟的馏分（对应二恶英的保留时间），再过硅胶柱，这样能彻底除脂肪。

还有一点要注意：前处理全程用玻璃器皿，不能用塑料——塑料会吸附二恶英，导致回收率下降。所有器皿用之前得用重铬酸钾洗液浸泡，再用甲醇冲洗，最后在马弗炉里500℃烧2小时，彻底去污染。

色谱柱：分离二恶英的“关键通道”

色谱柱的选择直接影响分离效果。二恶英是多氯代芳烃，得用耐高温、低流失的毛细管柱——常用的有DB-5MS（5%苯基-95%二甲基聚硅氧烷）或HT-8（100%甲基聚硅氧烷）。柱长一般选30m（分离效果好），内径0.25mm（兼顾柱容量与分离度），膜厚0.25μm（适合低沸点到高沸点的二恶英组分）。比如分离四氯到八氯二恶英，30m的DB-5MS能把2,3,7,8-TCDD和其他异构体分开，不会出现峰重叠。

柱子的维护也很重要。新柱子用之前得老化：连到进样口，不接质谱，通氦气（流速1mL/min），从50℃升到300℃（5℃/min），保持4小时，再升到柱子最高温度（比如DB-5MS是325℃）保持1小时，把里面的残留溶剂和低沸点杂质赶出去。要是柱子用久了出现鬼峰（比如进样后出现不明峰），就得把柱子两端各切1-2cm——柱子两端容易积累污染物，切了再老化，鬼峰就没了。

还有，柱子的安装要规范：插入进样口的长度是10mm（不同进样口可能有差异，得看说明书），插入质谱的长度是0.5mm（刚好到离子源的入口），这样能避免样品在柱子里残留，或者进入质谱时出现歧视效应。

质谱参数：捕捉痕量信号的“精准设置”

质谱部分的核心是“选对离子、调对参数”。首先是离子源：二恶英检测用电子轰击电离（EI）源，电子能量设70eV——这是标准条件，能得到稳定的碎片离子，方便和NIST谱库对比。离子源温度要高，一般280-300℃——二恶英是脂溶性的，高温能让样品快速电离，避免残留（要是温度太低，样品会粘在离子源上，导致后面的检测出现记忆效应）。

然后是质量分析器：二恶英需要高分辨率质谱（HRMS），比如磁质谱或飞行时间质谱（TOF-MS），分辨率得达到10000以上——比如2,3,7,8-TCDD的分子离子峰是m/z 321.8965，要是分辨率不够，会和m/z 321.9000的干扰峰混在一起，导致定性错误。

监测模式用选择离子监测（SIM）——针对每个二恶英同系物选2-3个特征离子。比如2,3,7,8-TCDD选m/z 320（M-2Cl）、322（M-Cl）、324（M），其中m/z 322是丰度最高的，作为定量离子；m/z 320和324作为定性离子。SIM模式能过滤掉大部分干扰离子，提高灵敏度——比如检测限能降到pg级，刚好符合二恶英的含量水平。

进样系统：避免“样品歧视”的细节

进样系统的调试要围绕“让样品均匀进入柱子”。首先是进样口温度：得比样品中最高沸点组分高20-30℃，比如二恶英的最高沸点是八氯二恶英（340℃），进样口温度就设320℃——要是温度太低，高沸点的二恶英会在进样口冷凝，导致峰型变宽，灵敏度下降。

进样方式选不分流进样——二恶英是痕量分析，不分流能让样品全部进入柱子，提高灵敏度。但要注意分流阀的开关时间：进样后0.8-1分钟打开分流阀（比如溶剂是正己烷，沸点69℃，1分钟后溶剂基本全部进入柱子，再打开分流阀，避免溶剂峰进入质谱，弄脏检测器）。

衬管的选择也不能忽视：要用去活的玻璃衬管（比如硅烷化处理），避免吸附二恶英——要是衬管没去活，极性的二恶英会粘在衬管内壁，导致回收率下降。衬管里加一点玻璃棉（去活的），能把样品中的颗粒物挡住，避免堵塞柱子。

进样量控制在1-2μL——太多会导致柱超载，峰型变成宽峰或分叉峰；太少的话，信号太弱，检测不到。进样针要选气密性好的（比如哈美顿针），避免进样时漏液，影响重复性。

数据采集：“准确定性定量”的关键

数据采集的第一步是设置保留时间窗口——得先跑标准品，记录每个二恶英同系物的保留时间，比如2,3,7,8-TCDD的保留时间是15分钟，八氯二恶英是25分钟，采集时间就设从0到30分钟，覆盖所有目标组分。要是保留时间漂移（比如柱子老化后，保留时间变长），得重新跑标准品，调整保留时间窗口。

定量用内标法——内标选C13标记的二恶英（比如C13-2,3,7,8-TCDD），在提取前加进去（比如每个样品加10pg）。内标能校正提取、浓缩、进样过程中的损失：比如提取时索氏提取没提干净，内标会跟着损失，最后计算时用“样品中目标物的峰面积/内标的峰面积”，再乘以内标的浓度，就能得到准确的结果。

定性要满足三个条件：目标物的保留时间和标准品相差不超过0.1分钟；特征离子的丰度比和标准品相差不超过15%（比如m/z 322和m/z 320的丰度比，标准品是3:1，样品里得在2.55-3.45之间）；至少有两个特征离子符合要求——这样才能确定样品中确实有目标二恶英，避免假阳性。

质量控制：避免“错误结果”的防线

质量控制是最后一道防线，得做三个样：空白样、平行样、加标回收样。空白样用试剂代替样品，跟着样品一起做前处理——要是空白样中检测到二恶英，说明试剂或器皿被污染了，得重新换试剂或清洗器皿。

平行样每批做10%（比如10个样品做1个平行样），相对偏差要小于15%——要是偏差太大，说明前处理或进样有问题，得重新做。加标回收样是在样品中加已知量的二恶英标准品（比如加10pg 2,3,7,8-TCDD），回收率要在70%-130%之间——回收率太低，说明前处理有损失；太高，说明有污染或基质增强效应。

还有仪器的稳定性检查：每天开机后，先跑标准品，看峰型、保留时间、响应值有没有变化——比如标准品的峰面积变异系数超过5%，就得调质谱参数（比如离子源温度、电子能量），或者老化柱子。

干扰消除：“去伪存真”的技巧

二恶英检测中常见的干扰有三种：基质干扰、同位素干扰、柱流失干扰。基质干扰比如脂肪、色素，前面说过用GPC和硅胶柱能去掉；同位素干扰比如五氯二苯并呋喃（PCDF）的m/z 348和六氯苯的m/z 348，这时候用高分辨率质谱就能分开——高分辨率能区分m/z 348.875和m/z 348.900的差异，避免误判。

柱流失干扰是柱子老化不好导致的，比如硅氧烷碎片离子（m/z 207、281），这时候得重新老化柱子——把柱子连到进样口，通氦气，升到300℃保持4小时，把柱子里的残留硅氧烷赶出去。要是老化后还有干扰，就得换柱子了。

还有一种干扰是“记忆效应”——比如上一个样品是高浓度的二恶英，下一个样品会检测到残留。避免的方法是：每做10个样品，跑一个空白溶剂（正己烷），把柱子里的残留冲出去；要是空白溶剂里有信号，就多跑几个空白，直到信号消失。