本发明属于稳定同位素示踪环境中有机物来源的分析方法领域，公开了一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法及其应用。该方法是将水中的溴代苯酚通过液‑液萃取至有机相中，采用硅烷衍生化试剂BSTFA:TMCS在30～70℃进行衍生化反应，生成溴苯氧基三甲基硅烷后在常温下稳定；再利用GC/C/IRMS测定溴苯氧基三甲基硅烷的碳稳定同位素比值，通过公式计算出溴代苯酚的单体碳同位素比值，实现溴代苯酚的单体碳稳定同位素的测定。本发明实现了对溴代苯酚的单体碳稳定同位素的分析测定，比传统气相色谱质谱仪显著提高了单体碳稳定同位素分析的最低检测线、准确性和精确性，为该技术示踪环境中溴代苯酚的来源提供新的有效方法。
1.一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将溴代苯酚标样加入超纯水溶液中溶解，同时加入氢氧化钠溶液促溶，得到弱碱性的溴代苯酚溶液；所述溴代苯酚标样包含一溴代苯酚、二溴代苯酚、三溴代苯酚、四溴代苯酚和五溴代苯酚；所述的一溴代苯酚为2‑溴苯酚、3‑溴苯酚、4‑溴苯酚；所述的二溴代苯酚为2,3‑二溴苯酚、2,4‑二溴苯酚、2,5‑二溴苯酚、2,6‑二苯溴酚、3,4‑二溴苯酚、3,5‑二溴苯酚；所述的三溴代苯酚为2,3,4‑三溴苯酚、2,3,6‑三溴苯酚、2,4,5‑三溴苯酚、2,4,6‑三溴苯酚、3,4,5‑三溴苯酚；所述的四溴代苯酚为2,3,4,5‑四溴苯酚、2,3,4,6‑四溴苯酚、2,3,
S2.将溴代苯酚溶液用正己烷和二氯甲烷混合溶剂分别在pH值2～7、7和7～10萃取，离心分离弃去水层，收集多次萃取得到的有机层；所述正己烷与二氯甲烷的体积比为(1～4):
S3.将有机层用旋转蒸发仪旋转蒸发至1～2mL，加入无水Na2SO4除水，转移至液相瓶中，再用高纯N2吹干；
S4.将液相瓶中的有机相吹干后再加入正己烷定容，同时加入硅烷衍生化试剂BSTFA:
TMCS，在30～70℃进行衍生化反应，生成溴苯氧基三甲基硅烷后在常温下稳定一段时间；再利用GC/C/IRMS测定溴苯氧基三甲基硅烷的单体碳稳定同位素比值，通过公式计算出溴代苯酚的单体碳同位素比值，实现溴代苯酚的单体碳稳定同位素的测定；
所述GC/C/IRMS方法设置，气相色谱参数为：不分流模式，进样量10～20μL，进样口温度设置为250～280℃，传输线温度为200～300℃，高纯氦气流速为1.0～1.2mL/min；升温程序设置为：初始温度60℃，保留1～2min，12～15℃/min升温至120～150℃，再以8～10℃/min升温至280～300℃，保留5min，色谱柱为5％苯基‑甲基聚硅氧烷毛细管柱，所述毛细管柱的尺寸为30m×0.32mm×0.25μm；燃烧炉参数为：燃烧炉中氧化管为陶瓷管，管内填料为Ni、Cu和Pt三种金属混合物，气相色谱与燃烧炉接口温度设置为250～350℃，燃烧氧化温度设置为950℃，样品线氦气压力设为1.5psi；质谱离子源参数为：加速电压为3800～4100V，提取电压为70～100％AV，陷阱电流为150～600μA，磁电流为3000～4000mA。
2.根据权利要求1所述的测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法，其特征在于，步骤S1中所述氢氧化钠溶液浓度为0.5～1mol/L；所述弱碱性的溴代苯酚溶液的pH值为7～9。
3.根据权利要求1所述的测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法，其特征在于，步骤S2中所述离心的转速为5000～10000rpm。
4.根据权利要求1所述的测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法，其特征在于，步骤S4中所述衍生化反应的时间为2～4h，所述稳定的时间为10～15h。
5.权利要求1‑4任一项所述的测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法在稳定同位素示踪环境中有机物来源解析方面的分析方法领域中的应用。
一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于稳定同位素示踪环境中有机物来源的分析方法领域，更具体地，涉及一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法及其应用。
背景技术
[0002] 溴代苯酚(Brominated phenols，BPs)是苯酚上一个或多个氢原子被溴原子取代形成的一类化合物。由于其高的流动性、亲脂性和水溶性等优点而被广泛使用，导致地表水、废水、沉积物和土壤中普遍检测到。溴代苯酚本身具有持久性、生物积累性和生物毒性等，其在环境中转化成羟基多溴联苯醚等，对生物体毒性更大，对生物体的皮肤、神经系统和甲状腺产生严重破坏和影响，进而危害人体健康。因此，溴代苯酚的环境来源示踪成为环境领域的研究热点。
[0003] 目前，国内外研究中对有机物环境来源示踪主要基于传统质谱技术对有机物分子标记物和特征代谢产物进行分析，阐明其环境来源进行示踪分析，但是该方法受吸附、扩散、挥发等物理过程以及不同底物可能产生相同的代谢产物的影响，而无法准确有效对环境中污染物来源进行示踪。单体稳定同位素分析(CSIA)技术可以有效克服传统质谱技术在污染物来源示踪方面的局限性，有效识别有机物来源、示踪污染物转化过程、阐明原位生物修复及修复量化，因此，近年来成为环境中有机物来源示踪的有力工具。但由于CSIA技术应用于环境领域只是近三十年，受各种因素(仪器准确度、精确度、同位素参考标准品、氧化效率等)的影响，有机物稳定同位素的分析测定方法需要研究开发。基于以上背景与技术局限性，本发明利用气相色谱接口燃烧氧化炉串联稳定同位素比值质谱仪实现了溴代苯酚单体碳稳定同位素的分析测定，用于满足研究工作中对溴代苯酚类污染物来源示踪的需要。
发明内容
[0004] 为了解决上述现有传统质谱技术在有机物来源示踪存在的局限性，本发明目的在于提供一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供溴代苯酚的单体碳稳定同位素测定方法的应用。
[0006] 本发明上述目的通过下述技术方案予以实现：
[0007] 一种测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法，包括如下具体步骤：
[0008] S1.将溴代苯酚标样加入超纯水溶液中溶解，同时加入氢氧化钠溶液促溶，得到弱碱性的溴代苯酚溶液；
[0009] S2.将溴代苯酚溶液用正己烷和二氯甲烷混合溶剂分别在pH值2～7、7和7～10萃取，离心分离弃去水层，收集多次萃取得到的有机层；
[0010] S3.将有机层用旋转蒸发仪旋转蒸发至1～2mL，加入无水Na2SO4除水，转移至液相瓶中，再用高纯N2吹干；
[0011] S4.将液相瓶中的有机相吹干后再加入正己烷定容，同时加入硅烷衍生化试剂(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺:三甲基氯硅烷(BSTFA:TMCS)，在30～70℃进行衍生化反应，生成溴苯氧基三甲基硅烷后在常温下稳定一段时间；再利用GC/C/IRMS测定溴苯氧基三甲基硅烷的碳稳定同位素比值，通过公式计算出溴代苯酚的单体碳同位素比值，实现溴代苯酚的单体碳稳定同位素的测定。
[0012] 优选地，步骤S1中所述溴代苯酚标样包含一溴代苯酚、二溴代苯酚、三溴代苯酚、四溴代苯酚和五溴代苯酚。
[0013] 更为优选地，所述的一溴代苯酚为2‑溴苯酚、3‑溴苯酚、4‑溴苯酚；所述的二溴代苯酚为2,3‑二溴苯酚、2,4‑二溴苯酚、2,5‑二溴苯酚、2,6‑二苯溴酚、3,4‑二溴苯酚、3,5‑二溴苯酚；所述的三溴代苯酚为2,3,4‑三溴苯酚、2,3,6‑三溴苯酚、2,4,5‑三溴苯酚、2,4,6‑三溴苯酚、3,4,5‑三溴苯酚；所述的四溴代苯酚为2,3,4,5‑四溴苯酚、2,3,4,6‑四溴苯酚、2,3,5,6‑四溴苯酚；所述的五溴代苯酚为五溴苯酚。
[0014] 优选地，步骤S1中所述氢氧化钠溶液浓度为0.5～1mol/L。
[0015] 优选地，步骤S1中所述弱碱性的溴代苯酚溶液的pH值为7～9。
[0016] 优选地，步骤S2中所述离心的转速为5000～10000rpm。
[0017] 优选地，步骤S2中所述正己烷与二氯甲烷的体积比为(1～4)：1。
[0018] 优选地，步骤S4中所述衍生化反应的时间为2～4h，所述稳定的时间为10～15h。
[0019] 优选地，步骤S4中所述GC/C/IRMS方法设置，气相色谱参数为：不分流模式，进样量10～20μL，进样口温度设置为250～280℃，传输线温度为200～300℃，高纯氦气流速为1.0～1.2mL/min；升温程序设置为：初始温度60℃，保留1～2min，12～15℃/min升温至120～
150℃，再以8～10℃/min升温至280～300℃，保留5min，色谱柱为5％苯基‑甲基聚硅氧烷毛细管柱，所述毛细管柱的尺寸为30m×0.32mm×0.25μm；燃烧炉参数为：燃烧炉中氧化管为陶瓷管，管内填料为Ni、Cu和Pt三种金属混合物，气相色谱与燃烧炉接口温度设置为250～
350℃，燃烧氧化温度设置为950℃，样品线氦气压力设为1.5psi；质谱离子源参数为：加速电压为3800～4100V，提取电压为70～100％AV，陷阱电流为150～600μA，磁电流为3000～
4000mA。
[0020] 所述的测定溴代苯酚的单体碳稳定同位素的方法在示踪环境中有机物稳定同位素来源领域中的应用。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0022] 1.本发明将水中的溴代苯酚通过液‑液萃取至有机相中，采用硅烷衍生化试剂(BSTFA:TMCS)进行衍生化处理，利用气相色谱/燃烧/稳定同位素比值质谱(GC/C/IRMS)对测定溴苯氧基三甲基硅烷的碳稳定同位素比值，通过公式计算出溴代苯酚的单体碳同位素比值，实现溴代苯酚的单体碳稳定同位素的测定，比传统气相色谱质谱仪显著提高了单体碳稳定同位素分析的最低检测线、准确性和精确性。
[0023] 2.本发明采用的样品前处理方法对样品稳定同位素值不产生分馏影响，保证样品稳定同位素在处理前后保持一致。
[0024] 3.本发明实现了溴代苯酚单体碳稳定同位素的分析测定，实现了溴代苯酚来源示踪，解决了传统质谱技术对溴代苯酚来源示踪的技术局限性。
附图说明
[0025] 图1为实施例1中溴代苯酚的单体碳稳定同位素测定的GC/C/IRMS色谱图。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0027] 本发明实施例中使用的溴代苯酚包含18种溴代苯酚(一溴代苯酚3种：2‑溴苯酚、3‑溴苯酚、4‑溴苯酚；二溴代苯酚6种：2,3‑二溴苯酚、2,4‑二溴苯酚、2,5‑二溴苯酚、2,6‑二苯溴酚、3,4‑二溴苯酚、3,5‑二溴苯酚；三溴代苯酚5种：2,3,4‑三溴苯酚、2,3,6‑三溴苯酚、
2,4,5‑三溴苯酚、2,4,6‑三溴苯酚、3,4,5‑三溴苯酚；四溴代苯酚4种：2,3,4,5‑四溴苯酚、
2,3,4,6‑四溴苯酚、2,3,5,6‑四溴苯酚；五溴代苯酚1种：五溴苯酚)。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例水环境样品来自于溴代苯酚溶液在模拟光照下降解形成
[0030] 1.将18种溴代苯酚(一溴代苯酚3种：2‑溴苯酚、3‑溴苯酚、4‑溴苯酚；二溴代苯酚6种：2,3‑二溴苯酚、2,4‑二溴苯酚、2,5‑二溴苯酚、2,6‑二苯溴酚、3,4‑二溴苯酚、3,5‑二溴苯酚；三溴代苯酚5种：2,3,4‑三溴苯酚、2,3,6‑三溴苯酚、2,4,5‑三溴苯酚、2,4,6‑三溴苯酚、3,4,5‑三溴苯酚；四溴代苯酚4种：2,3,4,5‑四溴苯酚、2,3,4,6‑四溴苯酚、2,3,5,6‑四溴苯酚；五溴代苯酚1种：五溴苯酚)加入氢氧化钠促进溶解，分别配成浓度为10mol/L的弱碱性的溴代苯酚溶液(pH为7～9)，然后分别进行光降解反应，溴苯酚的光降解是在配置有50ml石英管的光化学反应仪(BL‑GHX‑V上海比朗仪器制造有限公司)中进行反应，仪器功率为100～200W，电流0.5～1A，温度保持在25±1℃。光照为全光谱，定时取样。
[0031] 2.利用分液漏斗将不同时间光降解的50mL的溴代苯酚溶液样品用10mL正己烷/二氯甲烷(2：1)混合溶剂分别在pH值2、7和10条件下各萃取一次，以8000rpm离心5min，弃去水相层，收集合并有机相层；
[0032] 3.将得到的有机相用旋转蒸发仪旋转蒸发至2ml左右，加入无水Na2SO4除水，转移至液相瓶中，再用高纯N2缓慢吹干(润洗2次)。
[0033] 4.将液相瓶中的有机相吹干后再加入0.4mL正己烷定容，同时加入100μL的硅烷衍生化试剂(BSTFA:TMCS)进行衍生化，生成溴苯氧基三甲基硅烷。
[0034] 利用气相色谱‑燃烧‑稳定同位素比值质谱技术(GC/C/IRMS)对所得的已经经过处理的溴酚光解不同时间的样品进行单体碳稳定同位素的分析测定。GC/C/IRMS是气相色谱(GC)、中间连接装置(C)和同位素质谱仪(IRMS)三部分组成。C代表联结在GC和IRMS之间的高温燃烧(氧化)炉或高温裂解(还原)炉。单体碳稳定同位素测定标准采用国际原子能机构13
发布的Vienna Pee Dee Belemnite(VPDB)海洋石灰石为同位素标准(C5(δ C＝‑27.19‰)、
13
C8(δ C＝‑31.75‰))进行校正，气相色谱条件：不分流模式，进样量20μL，进样口温度设为
280℃，传输线温度为300℃，高纯氦气流速1.0mL/min，升温程序设置初始稳定为60℃保留
1min，15℃/min升温至150℃，再以10℃/min升温到300℃，保留5min，色谱柱为5％苯基‑甲基聚硅氧烷毛细管柱，尺寸为30m×0.32mm×0.25μm。燃烧氧化炉条件为：燃烧炉中氧化管为陶瓷管，氧化管内填料为Ni、Cu和Pt三种金属混合物，气相色谱与燃烧炉接口温度设置为
350℃，燃烧温度为950℃，样品线氦气压力为1.5psi。同位素比值质谱离子源设置为：加速电压为3800～4100V，提取电压为70～100％AV，陷阱电流为150～600μA，磁电流为3000～
4000mA。
[0035] 因此，溴代苯酚的单体碳稳定同位素比值可以计算得到，溴代苯酚及其衍生化试剂BSTFA的质量平衡方程如式：
[0036] δ13Cderivatives＝fBFRSδ13CBFRs+fBSTFAδ13CBSTFA
[0037] 式中，fBFRs代表衍生化产物中酚类溴代阻燃剂所占碳摩尔比例，fBSTFA代表衍生化13
产物中衍生化试剂所占碳摩尔比例，δ CBSTFA＝‑32.00±0.14％，经实验室元素分析仪与同位素比质谱仪联用(EA/IRMS)测得。
[0038] 图1为实施例1中溴代苯酚的单体碳稳定同位素测定的GC/C/IRMS色谱图。(a)为4‑溴代苯酚的单体碳稳定同位素测定的GC/C/IRMS色谱图，(b)为3，4‑二溴代苯酚的单体碳稳定同位素测定的GC/C/IRMS色谱图。从图1中可知，该方法可以成功测定水中溴代苯酚中单体碳稳定同位素。
[0039] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
