质谱检测的方法建立必须考虑其准确性和可重现性,因此在建立方法时需要系统的方法学验证。质谱的方法学验证主要包括:基质效应、线性、检出限、定量限、准确性、重复性、携带效应等。
1、基质效应
基质效应是影响质谱方法准确性和稳定性很重要的一环,但在使用 PY-GC/MS 检测微塑料的方法报道中基质效应的研究几乎没有。绝大多数均采用无基质添加的标准品进行定量,后续应当完善PY-GC/MS 在检测微塑料方面基质效应的研究,以更准确地定量。
2、外标与内标
PY-GC/MS 的独特魅力是能确定样品中微塑料的质量。定量方法是基于使用不同微塑料标准品热裂解后提取的特征离子拟合的校准曲线。该方法类似于 GC/MS 定量化合物的校准曲线。但不像普通化合物分析,每一种化合物只对应几个特征离子。例如,PE 裂解后可以选择其中一两个裂解产物进行定量分析,但定性确证则应通过确认 C7~C41至少5个同源三联体序列实现。标准曲线的配制可以通过精确称量对应微塑料标准品颗粒来实现。其准确性和定量下限受到分析天平的最小称样量和误差的限制。目前采用 PY-GC/MS 进行微塑料研究的报道绝大多数还是采用外标法定量,并未大量使用内标法定量也是基于以上原因。为了更准确地采用 PY-GC /MS 进行微塑料的定量,相关内标的研究工作应当继续进行。
3、仪器分析方法
PY-GC/MS 仪器分析方法包含了热裂解和色谱质谱两大部分。热裂解设备采用 EGA/PY-3030D 占绝大多数。分析微塑料的 PY 的参数差异不大也相对成熟,可根据样品基质复杂程度和检测微塑料种类的多少做适当优化。气相色谱仪以岛津和安捷伦 2 个品牌为主流,其中色谱柱类型的选择决定了目标物峰形以及与杂质分离效果的好坏,直接影响分析结果。目前主要采用弱极性毛细管色谱柱。进样口部分主要有进样模式和进样口温度的设定。在灵敏度足够的情况下均采用分流模式进样,根据样品浓度设定不同的分流比,减小污染,防止过载。进样口温度一般维持在 300 ℃即可满足所有类型微塑料的气化。柱温箱升温程序的设定通常由 50 ℃起始,350 ℃最高,期间的升温速率根据微塑料种类、基质影响灵活调整。目前多采用先以初始温度平衡 1~2 min,随后以 10~20 ℃·min-1的升温速率升温至最高温度,再平衡 10~15 min 的程序进行分析。在最初建立分析方法时可以选用这种方式进行尝试,再根据分离情况进行优化。质谱仪承担色谱分离后流出样品的检测分析,其根据流出物不同的质荷比和保留时间对其进行定性识别,根据峰面积进行定量分析。但实际情况比较复杂,因为不论哪种类型的微塑料均可以在 PY 端热裂解产生多种裂解产物,这些裂解 产物同时进入色谱柱进行分离。有不少微塑料可以产生相同的碎片离子,如果保留时间也一致就无法进行区分,同时自然界中有些物质的裂解也能产生相同的离子碎片,这进一步增加了分析的难度。应当尽可能在前处理阶段除去容易造成干扰的杂质,同时在分析方法建立时能选择互不干扰的离子进行定量。