基于金属有机骨架材料的微固相萃取和微波辅助提取联用在可吸入大气颗粒物PPCPs分析中的应用研究

The fog haze weather is becoming more and more serious in China, atmospheric particulate matters such as PM 2.5 often exceeded the air quality standard frequently. Polybrominated-diphenyl, antibiotics and polychorinated biphenyls, etc.as pharmaceutical and personal care products (PPCPs),were emerging poisonous contaminats in atmospheric particulate matters,which can be inhaled in human and had bad effects on health. PPCPs were various, low-content and varied between different compounds. Hence, development of sample preparation techniques that had wide application scope, high enrichment ratio and high resistance to matrix interference, can be a solution to analysis of PPCPs. In this study, microwave-assisted extraction was coupled with micro-solid-phase extraction that was based on metal-organic frameworks. As a result,rapid extraction, mass transfer accelerating of MAE, small molecular penetrable of polypropylene membrane and high adsorption capacity of metal-organic frameworks(MOFs) were combined together, which can achieve extraction-separation-enrichment of trace PPCPs efficiently. The MAE-μ-SPE were coupled with LC-MS/MS for determination of PPCPs contents in atmospheric particulate matters,which would contribute to evaluating the characteristics and the resource of PPCPs pollution on environment.

我国雾霾天气近年来日益严重，PM2.5等可吸入大气颗粒物含量屡屡超标。多溴联苯、抗生素和多氯联苯等作为等作为大气颗粒物中发现的具有生物蓄积性、毒性强的药品和个人护理用品污染物（PPCPs），吸入人体后将对人体健康产生直接影响。要研究这些种类多、含量低、性质差异大的PPCPs含量，样品前处理技术一直是个瓶颈问题。发展适用范围宽，富集倍数高，基质干扰小的样品前处理技术可望解决这些问题。本课题将微波辅助萃取（MAE）与基于金属有机骨架材料（MOFs）的微固相萃取(μ-SPE）技术结合，利用 MAE 的快速提取和加速传质，聚丙烯膜的的小分子透过性，以及MOFs的强大富集作用，可望实现同步提取-分离-富集大气颗粒物中的痕量PPCPs。建立MAE-μ-SPE 前处理技术与LC-MS/MS联用方法，应用于大气颗粒物中PPCPs分析，为探索PPCPs污染水平、特征和来源提供优秀的样品前处理技术和分析方法。

细颗粒污染已成为我国大气污染的主要问题之一。大气颗粒物中发现的具有生物蓄积性、毒性强的药品和个人护理用品污染物（PPCPs），吸入人体后将对人体健康产生直接影响。要研究这些种类多、含量低、性质差异大的PPCPs 含量，样品前处理技术一直是个瓶颈问题。 .按照原研究计划安排，本项目将MOFs 与MP-μ-SPE 及MAE 技术相结合，研制MAE 在线富集装置，发展分离富集复杂基质中多类、痕量目标组分的新型样品前处理技术，建立快速、灵敏的PPCPs 联用分析方法，应用于大气颗粒物中PPCPs 的分析研究。通过对如生活区、工业区及交通中心区等为代表的大气颗粒物样品中PPCPs 含量水平和数据分析结果，揭示污染程度、特征和变化规律。截止项目结题，已成功开发一套微波-微固相萃取在线联用装置，合成了高富集性能的MOFs材料，并应用大气颗粒物中抗生素、邻苯酯类、多氯联苯和芳香醌类物质的分析，方法的检出限达到ng/g..在项目实际实施过程中，则根据新出现的问题与国内外相关研究最新进展，对部分研究计划与内容作了适当的调整。例如，针对合成的MOFs材料对极性低的成分有比较好的吸附效果，探索发展了加速溶剂萃取在线净化为一体的样品前处理方法，并发展了加速溶剂萃取和微固相萃取离线联用的方法，用于食品中抗生素和海产品多氯联苯的提取，极大的减少的样品前处理时间，同时提高了分析方法的灵敏度。其次，针对微固相萃取袋与样品基体溶液分离过程繁琐，容易造成损失的问题，引入了磁性材料四氧化三铁，并首次采用微波超声方法合成了四氧化三铁聚吡咯材料，应用于大气颗粒物中氧化性多环芳烃-芳香醌提取，方法的检出限，精密度令人满意。同时结合新型材料石墨烯，合成了四氧化三铁石墨烯复合材料，用于水体中残余抗生素的吸附，去除率达到98%。同时也将这两种材料应用于食品中微量组分的的萃取分离，取得了良好的效果。.截止目前项目结题，所取得的这些创新性研究成果形成了以第一作者发表在JCA, JSS, AM等期刊8篇,通讯作者已10篇，第二作者1篇，授权发明专利1项。本项目发展的集微波萃取和微固相萃取的新方法，可望为后续开发新的萃取装置，为环境中大为环境中大气颗粒物PPCPs污染水平、特征和来源提供优秀的样品前处理技术和分析方法。