【摘要】 传统的质谱学与色谱分离相结合的方法可用于复杂基质中目标化合物的检测。

褐碳是大气含碳气溶胶研究领域的一个热点。它在近紫外可见光区具有明显的吸收作用，对区域辐射强迫有显著影响，并发挥气候效应。尽管褐碳的组成复杂，但高分辨率质谱仪以其超高的质量分辨率和精确度，使人们能够在分子水平上阐明褐碳有机成分的特征。Jiang[1]等人采用高分辨质谱仪与传统分析方法相结合的方法对褐碳进行了研究。介绍了高分辨质谱学在褐碳分离中的研究进展，以及基于高分辨数据的褐碳的组成分析、来源解析和形成机理。此外，还讨论了高分辨质谱学在褐碳评价中的应用问题和前景。

 

传统的质谱学与色谱分离相结合的方法可用于复杂基质中目标化合物的检测。然而，由于气溶胶样品组成复杂，极地分布范围广，传统的质谱仪质量分辨率不够高。高分辨MS(HR-MS)技术具有高质量分辨率和超高质量精度。HR-MS与各种电离技术相结合，便于在分子水平上对复杂样品进行化学表征，包括天然有机物(如海洋中的溶解有机物、溶解有机氮、云和雨)和各种来源的有机气溶胶。HR-MS可以在窄的分子质量范围内解析数十种化合物，这有助于气溶胶成分的分析和BRC的不同分子标记的识别。通过结合紫外可见光谱等光谱技术，HR-MS可以针对BRC评估进行量身定制。

 

HR-MS与传统MS的区别在于选择器的数量。质谱法具有较高的质量分辨能力和质量精度。根据质量选择器的不同，HR-MS可分为FT-ICR MS、LTQ/Orbitrap MS和TOF MS。一般来说，FT-ICR质谱的质量分辨率最高，其次是LTQ/ Orbitrap质谱，最后是TOF质谱。FT-ICR质谱中使用的质量选择器是离子回旋共振阱。带电粒子被电离进入离子阱后，在宽带射频信号的激励下进行旋流运动，产生与离子电荷质量比成正比的电信号。FT-ICR质谱的质量分辨率非常高，一般几十万到几百万，有时甚至高达千万，其质量误差达到十亿分之一的范围。此外，FT-ICR质谱在很宽的质量范围内具有解析功能。

 

图1 水溶性有机物高分辨质谱(m/z 469.0-469.3)。[1]

 

单一的HR-MS技术通常用于分析含BRC的气溶胶。然而，这些样品中除了含有吸收光的BRC外，还含有其他不吸收光的有机成分。此外，由于质谱对光吸收分子没有选择性，因此必须结合光学仪器来表征BRC。高分辨率气溶胶质谱(HR-AMS)能够在线实时监测大气气溶胶的组成。因此，HR-TOF-AMS的分辨率相对较低，提供的样品成分信息较少。同样，虽然气溶胶的质谱和光学性质可以使用这些组合进行评估，但是，它们不能提供BRC中发色团的信息。

 

图2. 利用ESI(-)-FT-ICR-MS(9T)重建了HULIS在大气(m/z 150-500)中的高分辨质谱图。[1]

 

质谱法以其高质量分辨率和精度被广泛应用于BRC研究。色谱法/UV-vis/HR-MS是评价BRC的首选方法，因为色谱法可以初步分离，光谱分析(如DAD和PDA)结合HR-MS可以测定BRC及其发色团的化学成分。迄今为止，通过HR-MS鉴定的BRC包括硝基芳香族化合物(如硝基酚)和含有氮、氧、硫或其他杂环原子的高度不饱和共轭结构。其中，硝基芳香族化合物是主要的吸光物质。由于HR-MS可以提供分子组成信息，因此可以用于BBA样品中BrC的鉴定。

 

[1] H.-X. Jiang, J. Li, J. Tang, Y.-Z. Mo, G. Zhang, Applications of High-Resolution Mass Spectrometry in Studies of Brown Carbon, Chinese Journal of Analytical Chemistry, 46 (2018) 1528-1538.

 

科学指南针以分析测试为核心，提供材料测试、环境检测、生物服务、模拟计算、科研绘图等多项科研产品，累计服务1800+个高校、科研院所及6000+家企业，获得了60万科研工作者的信赖。始终秉持“全心全意服务科研，助力全球科技创新”的使命，致力于为高校、院所、医院、研发型企业等科研工作者提供专业、快捷、全方位的服务。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。