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化学毒剂的生产、存储和使用给国家和公共安全带来了重大问题,快速、准确提取化学毒剂是防化侦察的基本要求,因此开展以化学毒剂及其水解产物为目标物的样品前处理方法研究也是防化和反恐领域的重点方向。近年来,样品前处理技术发展迅速,相关研究朝着小型化、便捷化、自动化和绿色环保的方向不断深入。填充吸附剂微萃取技术（Microextraction by Packed Sorbent,MEPS）是基于固相萃取的原理,在固相萃取基础上改进的更加便捷的萃取方式,具有快速、高效、绿色等优势。目前已广泛应用于临床药物分析、食品安全及环境监测等多个领域,但针对化学毒剂所开发的MEPS方法还未见报道。本研究将MEPS与气相色谱-质谱（Gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS）相结合,成功建立了MEPS-GC-MS方法,实现了水体中有机磷酸酯、沙林、梭曼及沙林水解产物甲基膦酸和沙林酸的快速检测。同时在无需衍生化的条件下,将MEPS与纳升电喷雾电离质谱（Nano electrospray ionization mass spectrometry,Nano-ESI-MS）相结合,建立了MEPS-Nano-ESI-MS方法并成功应用于甲基膦酸和沙林酸的检测。将目标物拓展于芥子气水解产物,建立了MEPS-Nano-ESI-MS方法成功实现了芥子气水解产物硫二甘醇的快速灵敏检测。本研究主要取得以下进展:1.建立MEPS-GC-MS方法用于有机磷酸酯、沙林及梭曼的检测（1）以磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯和甲基磷酸二乙酯为目标化合物,建立了MEPS-GC-MS方法并详细优化了影响提取效率的八个因素。当采用提取-丢弃模式的上样方式、C18为吸附剂、1000μL的样品体积（每个循环上样体积为100μL,连续上样10次）、5μL/s的样品循环速度、30μL氯仿为洗脱溶剂、5μL/s的洗脱速度（循环4次）时可获得最佳萃取效果。整个萃取过程仅需8 min即可完成。方法经验证得到磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、甲基磷酸二乙酯的检测限分别为10 ng/m L、5 ng/m L、1 ng/m L和5 ng/m L,对自来水和地下水两种实际水样中存在的基质效应进行评估,基质因子范围为0.80～1.30,表明基质效应可以忽略,相对标准偏差（RSD）≤4.50%,洗脱步骤所用有机溶剂仅为30μL,符合绿色化学的发展要求。（2）以沙林、梭曼为目标化合物,建立了MEPS-GC-MS方法,并针对萃取过程中的四个主要影响因素进行优化,结果表明以C18为吸附剂,将1000μL的样品以5μL/s的流速流经吸附剂部分,淋洗溶剂为50μL超纯水,洗脱步骤选择40μL氯仿循环5次时可获得最佳萃取效果。方法经验证得到沙林及梭曼的检测限为1～2ng/m L,对自来水和雨水两种实际水样中存在的基质效应进行评估,基质因子范围为0.80～1.10,表明基质效应可以忽略,RSD≤8.00%。同时探索了已建立的前处理方法用于野外现场的可行性。模拟野外试验条件,实验结果表明用已建立的MEPS方法可快速提取水中有机磷毒剂原体并在吸附剂中有效保存3天以上,有效解决了沙林短时间内因水解过快而无法随时测定原体的问题。2.建立MEPS-MS方法检测沙林水解产物（1）合成了新型耐水衍生化试剂1-（重氮甲基）-3,5-双（三氟甲基）苯,并从试剂的现场方便储备性及是否适用于GC-MS仪器原位检测的角度,在步骤方法上将其与双（三甲基硅基）三氟乙酰胺（BSTFA）和三甲基苯基氢氧化（PTMAH）铵进行比较,结果表明,进样口热解甲基化反应所需时间短、试剂易于储备,更具现场操作性。建立了MEPS（PTMAH）-GC-MS方法用于检测水体中存在的沙林酸,经验证该方法可在短时间有效提取水体中的沙林酸。（2）以沙林水解产物甲基膦酸和沙林酸为目标分析物,建立了MEPS-Nano-ESI-MS方法,针对萃取过程中的影响因素优化了吸附剂种类和洗脱溶剂种类两个因素,结果表明以石墨化碳黑为吸附剂,以甲醇/水（v/v,1:1）为洗脱溶剂可获得最佳萃取效果。两种目标物方法检测灵敏度均为1 ng/m L,对自来水和雨水两种实际水样中存在的基质效应进行评估,基质因子范围为1.10～9.70,两种基质均具有不同程度的增强效果,RSD≤7.40%。该方法不需经过色谱分离和衍生化即可快速提取分析染毒水样,从而实现现场化学毒剂污染的快速证实。3.建立MEPS-Nano-ESI-MS方法检测芥子气水解产物建立了MEPS-Nano-ESI-MS方法用于芥子气水解产物硫二甘醇的提取与检测。同时合成了石墨烯量子点功能化纳米材料,并作为吸附剂填充于自制的MEPS设备中,对所合成材料与多种商业吸附材料如C18等在吸附效果上进行了比较,结果表明石墨烯量子点功能化材料表现出针对硫二甘醇更佳的吸附性能。采用单因素轮换试验和中心复合设计方法优化评估影响因素。在最佳测定条件下,所建立方法具有较低的检测限（1 ng/m L）,对自来水和雨水两种实际水样中存在的基质效应进行评估,基质因子均为1.00,表明基质效应可以忽略,RSD≤5.40%。方法仅需少量有机溶剂和样品量,提取与检测仅在5 min之内即可完成,证实了MEPS-Nano-ESI-MS是测定水体环境中芥子气水解产物的有效方法。