安益譜 7700 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：水中土臭素與 2 - 甲基異莰醇的精準檢測方法
土臭素（Geosmin，GSM）與 2 - 甲基異莰醇（2-Methylisoborneol，2-MIB）是水環(huán)境中典型的異味物質(zhì)，主要由藍藻、放線菌等微生物代謝產(chǎn)生。這兩種物質(zhì)嗅覺閾值極低（通常僅為 10-100 ng/L），即使在水中含量微量，也會使水體產(chǎn)生 “土腥味”“霉味”，嚴重影響飲用水口感與居民用水體驗，成為水廠水質(zhì)異味管控的核心難題。目前，《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2022）雖未對其設定強制限值，但明確要求飲用水需 “無異味、異臭”，因此建立高效、靈敏的水中 GSM 與 2-MIB 檢測方法，對飲用水安全保障具有重要意義。
安益譜 7700 單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）憑借優(yōu)異的分離效能、高靈敏度檢測能力及穩(wěn)定的定性定量性能，結(jié)合固相萃取（SPE）或頂空 - 固相微萃取（HS-SPME）等前處理技術(shù)，可實現(xiàn)水中 GSM 與 2-MIB 的痕量檢測。本文將系統(tǒng)介紹基于該儀器建立的檢測方法，為水質(zhì)異味物質(zhì)監(jiān)測提供技術(shù)支撐。
安益譜7700單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀
一、檢測背景與方法設計依據(jù)
GSM（化學名稱：1,10 - 二甲基 - 1,2,3,4,5,6,7,8 - 八氫萘 - 1 - 醇）與 2-MIB（化學名稱：1,2,2,4 - 四甲基環(huán)戊烷甲醇）均屬于揮發(fā)性半萜類化合物，具有強疏水性、低沸點（GSM 沸點約 270℃，2-MIB 沸點約 208℃）的特性，傳統(tǒng)檢測方法如氣相色譜 - 火焰離子化檢測器（GC-FID）因靈敏度不足，難以捕捉痕量目標物；而氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）憑借 “色譜分離 + 質(zhì)譜特異性檢測” 的優(yōu)勢，成為兩種物質(zhì)痕量分析的首選技術(shù)。
本方法建立參照《生活飲用水標準檢驗方法 有機物指標》（GB/T 5750.8-2023）中關(guān)于水中異味物質(zhì)的檢測要求，結(jié)合安益譜 7700 GC-MS 的硬件性能（如電子轟擊電離源 EI、單四極桿質(zhì)量分析器、高效毛細管色譜柱適配性），重點解決 “痕量富集” 與 “基質(zhì)干擾排除” 兩大核心問題，確保方法檢出限、精密度與準確度滿足飲用水檢測需求。
二、實驗設計：從樣品前處理到試劑準備
（一）核心試劑與材料
- 標準品與內(nèi)標：土臭素標準品（純度≥98%）、2 - 甲基異莰醇標準品（純度≥98%），用于配制標準溶液；氘代土臭素（D5-GSM，純度≥98%）、氘代 2 - 甲基異莰醇（D3-2-MIB，純度≥98%），作為內(nèi)標物校正基質(zhì)效應與儀器漂移，提升定量準確性；
- 試劑：甲醇（色譜純，用于配制標準溶液與洗脫劑）、二氯甲烷（色譜純，用于固相萃取洗脫）、氯化鈉（優(yōu)級純，用于鹽析效應增強目標物富集）、超純水（電阻率≥18.2 MΩ?cm，經(jīng) Milli-Q 系統(tǒng)制備，用于空白實驗與樣品稀釋）；
- 前處理耗材：固相萃取柱（C18 柱，500 mg/6 mL，用于目標物富集）、固相微萃取纖維頭（PDMS/DVB，65 μm，適用于揮發(fā)性半萜類化合物吸附）、20 mL 頂空瓶（帶聚四氟乙烯襯墊蓋，用于 HS-SPME 進樣）、0.22 μm 有機相濾膜（用于過濾萃取液雜質(zhì)）。
（二）樣品前處理：痕量富集與基質(zhì)凈化
水中 GSM 與 2-MIB 含量極低（通常為 ng/L 級），需通過前處理實現(xiàn) “目標物富集 + 基質(zhì)雜質(zhì)去除”，本方法推薦兩種常用前處理方式，可根據(jù)實驗室條件選擇：
方式 1：固相萃取（SPE）- 適用于大體積水樣富集
- 樣品預處理：量取 1000 mL 水樣于棕色玻璃瓶中，加入 50 g 氯化鈉（鹽析效應，降低目標物在水中溶解度），用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6.0-7.0，加入 10 μL 內(nèi)標混合溶液（D5-GSM 與 D3-2-MIB 濃度均為 1 μg/mL），混勻后靜置 10 min；
- SPE 柱活化：將 C18 固相萃取柱安裝于固相萃取裝置上，依次用 5 mL 二氯甲烷、5 mL 甲醇、10 mL 超純水（含 5% 氯化鈉）活化柱子，確保柱填料充分濕潤并激活吸附位點，棄去淋洗液；
- 樣品加載與洗脫：將預處理后的水樣以 5 mL/min 流速通過 SPE 柱，富集目標物；待水樣全部過完后，用 10 mL 超純水（含 5% 氯化鈉）淋洗柱子，去除水溶性雜質(zhì)，隨后用氮氣吹干柱子（約 10 min）；最后用 5 mL 二氯甲烷分兩次洗脫，收集洗脫液于棕色離心管中；
- 濃縮定容：將洗脫液加入無水硫酸鈉（約 2 g）脫水，渦旋混勻后靜置 5 min；取上層清液置于 40℃氮吹儀中緩慢氮吹至 0.5 mL，用甲醇定容至 1 mL，過 0.22 μm 有機相濾膜，轉(zhuǎn)移至進樣小瓶，待 GC-MS 分析。
方式 2：頂空 - 固相微萃取（HS-SPME）- 適用于小體積水樣快速檢測
- 樣品準備：量取 20 mL 水樣于 20 mL 頂空瓶中，加入 3 g 氯化鈉，渦旋至完全溶解；加入 5 μL 內(nèi)標混合溶液（D5-GSM 與 D3-2-MIB 濃度均為 0.1 μg/mL），密封頂空瓶，置于 50℃恒溫水浴鍋中平衡 30 min；
- 纖維頭吸附：將固相微萃取纖維頭插入頂空瓶上部空間，避免接觸水樣，在 50℃下吸附 30 min（期間保持磁力攪拌，轉(zhuǎn)速 500 r/min，加速目標物向頂空擴散）；
- 解吸進樣：吸附完成后，迅速將纖維頭插入安益譜 7700 GC-MS 的進樣口（250℃），解吸 5 min，目標物隨載氣進入色譜柱分離。
兩種前處理方式各有優(yōu)勢：SPE 可通過大體積水樣富集提升檢測靈敏度，適用于低濃度水樣；HS-SPME 操作簡便、無需有機溶劑，適用于批量樣品快速篩查，可根據(jù)實際需求選擇。
三、儀器條件優(yōu)化：適配目標物分離與檢測
（一）氣相色譜（GC）條件設置
為實現(xiàn) GSM 與 2-MIB 的高效分離，結(jié)合安益譜 7700 GC 模塊的控溫精度與色譜柱適配性，優(yōu)化參數(shù)如下：
- 色譜柱：安益譜 DB-5MS 毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，固定相為 5% 苯基 - 95% 二甲基聚硅氧烷），該柱對非極性、弱極性化合物分離效果優(yōu)異，可有效區(qū)分 GSM 與 2-MIB 及基質(zhì)雜質(zhì)；
- 載氣：高純氦氣（純度≥99.999%），恒流模式，流速 1.0 mL/min；
- 進樣口溫度：250℃（SPE 進樣采用分流 / 不分流進樣，不分流時間 1 min，分流比 5:1；HS-SPME 進樣采用不分流進樣）；
- 程序升溫：初始溫度 40℃，保持 3 min；以 5℃/min 升至 100℃，保持 2 min；再以 10℃/min 升至 250℃，保持 5 min（確保高沸點雜質(zhì)完全流出，避免色譜柱污染）；
- 進樣量：SPE 洗脫液進樣量 1 μL；HS-SPME 直接解吸進樣（無需液體進樣）。
通過該色譜條件，GSM 與 2-MIB 可實現(xiàn)基線分離，保留時間分別約為 18.5 min（GSM）、16.8 min（2-MIB），無峰重疊現(xiàn)象，滿足定性定量需求。
（二）質(zhì)譜（MS）條件設置
安益譜 7700 GC-MS 采用電子轟擊電離源（EI）與單四極桿質(zhì)量分析器，通過選擇離子掃描（SIM）模式可精準捕獲 GSM 與 2-MIB 的特征離子，降低基質(zhì)干擾，提升檢測靈敏度，具體參數(shù)如下：
- 離子源溫度：230℃；
- 傳輸線溫度：280℃（與色譜柱出口溫度匹配，避免目標物冷凝）；
- 離子化能量：70 eV（標準 EI 電離能量，生成穩(wěn)定的特征離子碎片）；
- 溶劑延遲：10 min（避免溶劑峰干擾早期流出的雜質(zhì)離子，保護檢測器）。
（三）定量方法：內(nèi)標法定量
采用內(nèi)標法定量（以 D5-GSM 為 GSM 的內(nèi)標，D3-2-MIB 為 2-MIB 的內(nèi)標），可有效校正樣品前處理損失與儀器漂移，提升定量準確性，具體步驟如下：
- 標準溶液配制：分別稱取 GSM 與 2-MIB 標準品，用甲醇配制成 1000 μg/mL 的單標儲備液；取適量單標儲備液，用甲醇稀釋成濃度為 1 ng/mL、5 ng/mL、10 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL 的混合標準工作液，同時加入內(nèi)標溶液，使 D5-GSM 與 D3-2-MIB 濃度恒定為 50 ng/mL；
- 標準曲線繪制：將混合標準工作液按上述 GC-MS 條件進樣分析（SPE 前處理方式需同步對標準液進行萃取，HS-SPME 方式直接頂空吸附），以 “目標物濃度” 為橫坐標（x），“目標物與內(nèi)標物的峰面積比” 為縱坐標（y），采用最小二乘法擬合線性回歸方程，要求 GSM 與 2-MIB 的線性相關(guān)系數(shù)（R2）均≥0.995；
四、方法驗證：確保檢測結(jié)果可靠
為驗證方法的有效性與適用性，對線性范圍、檢出限（LOD）、定量限（LOQ）、精密度與準確度進行系統(tǒng)驗證，結(jié)果如下：
- 檢出限與定量限：以 SPE 前處理方式為例，通過測定低濃度標準溶液的信噪比（S/N）確定，當 S/N=3 時，GSM 與 2-MIB 的 LOD 均≤5 ng/L；當 S/N=10 時，LOQ 均≤15 ng/L，遠低于兩者的嗅覺閾值（10-100 ng/L），可精準捕捉水中微量異味物質(zhì)；
- 精密度：選取空白水樣，分別添加 20 ng/L、50 ng/L、100 ng/L 三個水平的 GSM 與 2-MIB 標準品，每個水平進行 6 次平行測定，計算相對標準偏差（RSD）。結(jié)果顯示，GSM 的 RSD 為 2.5%-4.2%，2-MIB 的 RSD 為 2.8%-4.5%，均≤5%，表明方法重復性優(yōu)異；
- 準確度：采用加標回收實驗驗證，上述三個加標水平的回收率在 85%-110% 之間（GSM 88%-105%、2-MIB 85%-110%），符合飲用水有機物檢測方法對準確度的要求（回收率 80%-120%），證明方法可靠。
五、方法優(yōu)勢與應用場景
基于安益譜 7700 GC-MS 建立的水中 GSM 與 2-MIB 檢測方法，具有顯著技術(shù)優(yōu)勢，可廣泛應用于水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域：
- 高靈敏度與低檢出限：結(jié)合 SPE 大體積富集或 HS-SPME 高效吸附，配合 GC-MS 的 SIM 模式檢測，LOD 低至 5 ng/L，可精準捕捉水中微量異味物質(zhì)，滿足水廠早期異味預警需求；
- 分離效能優(yōu)異：DB-5MS 色譜柱與優(yōu)化的程序升溫條件，確保 GSM 與 2-MIB 實現(xiàn)基線分離，避免基質(zhì)雜質(zhì)干擾，定性準確性高；
- 靈活適配不同前處理：可根據(jù)水樣體積、濃度水平選擇 SPE 或 HS-SPME 前處理，兼顧高靈敏度與快速檢測需求，適用于實驗室常規(guī)分析與應急檢測；
- 操作簡便與穩(wěn)定性強：安益譜 7700 GC-MS 配備智能化工作站，可自動完成標準曲線繪制、數(shù)據(jù)采集與結(jié)果計算，降低操作難度；儀器長期運行穩(wěn)定性好，連續(xù)進樣 10 次的 RSD≤3%，保障批量樣品檢測的一致性。
該方法的核心應用場景包括：
- 飲用水廠水質(zhì)管控：對原水、沉淀池出水、出廠水進行 GSM 與 2-MIB 監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異味物質(zhì)超標，調(diào)整工藝（如活性炭吸附、臭氧氧化），保障飲用水口感；
- 環(huán)境監(jiān)測部門篩查：對湖泊、水庫等飲用水源地水體進行周期性監(jiān)測，評估水體富營養(yǎng)化導致的異味風險，為水源地保護提供數(shù)據(jù)支撐；
- 應急異味事件處置：當居民反饋自來水異味時，快速檢測水中 GSM 與 2-MIB 含量，定位污染來源（如藻類爆發(fā)、底泥釋放），指導應急處置措施。
結(jié)語
安益譜 7700 單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀憑借優(yōu)異的分離與檢測性能，結(jié)合優(yōu)化的前處理技術(shù)，成功建立了水中土臭素與 2 - 甲基異莰醇的痕量檢測方法。該方法不僅檢出限低、精密度與準確度高，還具備操作靈活、適配性強的特點，為飲用水水質(zhì)異味管控提供了可靠技術(shù)工具。未來，隨著水質(zhì)監(jiān)測需求的不斷升級，該方法將在水源地保護、水廠工藝優(yōu)化、應急異味處置等場景中發(fā)揮更重要作用，助力保障居民飲用水安全與用水體驗。
