气溶胶中多种有机示踪化合物同步分析新方法

It has been demonstrated in literature to utilize organic aerosol tracers to investigate the impacts of biomass burning and fungal spores onto the regional air quality. Levoglucosan, mannosan and galactosan are the stable biomarkers for biomass burning emissions; while ergosterol, arabitol and mannitol are good tracers for fungal spore and biogenic aerosols. No single analytical method has so far been reported for one-step simultaneous measurement of the abovementioned 6 organic tracers. This project is to develop a new HPLC-ESI-MS/MS method to analyze these 6 polar organic compounds in aerosols without any derivatization pre-treatment to greatly reduce sample preparation time. The new method will then be validated by comparison with traditional and mature GC-MS analysis. In addition, accelerated solvent extraction (ASE) process will be optimized to extract these 6 tracers from aerosols at one step efficiently. Lastly, both extraction and analytical methods developed in this project are to be applied to real-world samples collected in different areas to preliminarily study their profiles in aerosols affected by various emission sources.

为较深入地研究生物质燃烧及真菌孢子对区域大气环境的影响，利用特征有机分子示踪物是比较可行的研究方法。左旋葡聚糖、甘露聚糖及半乳聚糖是稳定的生物质燃烧示踪物；甘露醇、阿糖醇及麦角甾醇也可用于确定真菌孢子及生物源挥发对大气气溶胶的相对贡献。对上述6种示踪物，常规方法都需对样品先进行衍生化处理，尚未见报道有单一检测方法可免除衍生化步骤直接进行同步检测。本项目拟利用HPLC-ESI-MS/MS建立对上述6种目标化合物无需经繁杂的衍生化过程即可进行直接同步检测的分析方法；然后，将该方法与传统的气相质谱法进行比较，从而论证该新方法检测效果的可靠性；另外，通过优化快速溶剂萃取仪（ASE）的操作条件，建立对大气气溶胶中上述6种有机示踪物可同时进行快速、高效的提取方法；最后，将该项目建立的提取及分析方法应用于在多个典型外场采样点所采集的气溶胶样品，初步分析该类示踪物在不同排放源气溶胶中的浓度及粒径分布特征。

生物质燃烧以及真菌孢子不仅会影响人体健康，还会对区域大气环境有着重大的影响。但是由于这些排放的污染物成分及其复杂，因此利用特征有机分子示踪物是比较可行的研究办法。左旋葡聚糖以及它的同分异构体甘露聚糖和半乳聚糖是理想的生物质燃烧示踪物；阿糖醇和甘露醇则是广泛采用的真菌孢子示踪物。这五种化合物挥发性及热稳定性较差，一般必须经过衍生化处理才可在高温的检测环境下进行较准确的分析。对于左旋葡聚糖、甘露聚糖和半乳聚糖的分析，有气相色谱-质谱联用的方法，该方法需用有机溶剂进行萃取，检测成本较高，而且样品需要衍生化准备耗时较长，容易造成待分析物的损失。无需进行衍生化的检测方法包括离子色谱-脉冲安培检测、高效液相色谱-脉冲安培检测方法等，不过它们的检测限较高不适合检测较低浓度的气溶胶样品。对阿糖醇和甘露醇的检测分析主要有比色法和色谱法。比色法由于干扰物质多，误差较大；气相色谱法也需要对样品进行衍生化处理，样品准备耗时过长。对于这5种分子示踪物，几乎没有单一的检测方法及参数条件可同步检测。因此，本项目采用高效液相色谱及三重四极杆线性阱质谱（液质联用）经优化测试建立一种新的分析方法，可对上述这多种目标有机示踪物进行直接同步检测，无需衍生化处理，不消耗任何衍生试剂，分析方法快速，而且使用超纯水做提取试剂，不需要有机溶剂。优化得到新的液质联用分析方法后，从它的检测限、线性关系、加标回收率、标准物质样品及外场收集样品的重现性进行测试，分析上述这5种目标有机示踪物的测试效果及准确性，论证新建立的分析方法的可靠性。最后，将该项目新建立的提取和分析方法应用于长三角地区4个代表性的采样点所采集的气溶胶样品，分析这些生物质燃烧示踪物和真菌孢子示踪物在空气颗粒物中的浓度，为较深入地研究生物质燃烧及真菌孢子对区域大气环境的影响提供便捷可靠的提取及分析手段。