苯系物是化工、医药、制革等行业的重要原料和溶剂。由于苯系物具有较强的挥发性，在环境中广泛存在，因其接触途径广，已成为一种重要的职业危害因素^{[1 – 2]}。苯系物对人体造血系统可造成损伤、具有致畸致癌，生殖系统毒性^[3]等。血液作为生物样本成分及理化性质非常复杂。为获得可靠的检测数据，必须严格控制采血、血液保存及检测等一系列过程中的干扰。血液中的苯系物属于痕量有毒有害有机污染物，需要采用高富集效率和高灵敏度的分析测试技术进行检测^[4]。气相色谱–质谱法（gas chromatography-mass spectrometric, GC/MS）可对痕量的未知化合物进行定性定量分析，方法灵敏度高、使用范围广，是目前最重要、应用最多的分析测试技术之一，已被广泛应用于分析水、空气中的挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）^{[5 – 10]}。同位素内标化合物与目标化合物的化学性质几乎完全一样，所以在测试过程中的富集效率、损失程度和基质影响等完全一致，可用来校正分析方法的测试偏差^[9]。本研究采用吹扫捕集（purge-trapping, P&T）/GC/MS联用技术同位素内标法，对生物样本血液中挥发性苯系物（苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯）含量进行定性定量分析，旨在为人体苯系物内暴露检测方法提供科学依据。

TQU03947气质联用仪（美国Thermo Fisher Scientific公司）；吹扫捕集仪、自动进样器、25 mL砂芯式吹扫管（美国Tekmar公司）；DB-624弹性石英毛细管色谱柱（30 m × 0.25 mm × 1.4 μm）（美国Agilent公司）；40 mL内衬聚四氟乙烯膜的棕色进样瓶、5 mL棕色玻璃样品瓶（北京利曼公司）；7 mL玻璃真空采血管（内含肝素钠和氟化钠，山东威高公司）。6种苯系物标准品混合液，1 mg/L（美国AccuStandard公司）；5种同位素内标物混合液，200 μg/L（加拿大CDN isotopes公司）；高纯氦气，纯度 ≥ 99.999 %（太原泰能气体公司）；挥发性有机化合物专用甲醇、Anifoam204消泡剂（美国Sigma公司）。

以氦气（99. 999 %）为吹扫气，吹扫时间：11 min；吹扫流量：40 mL/min；解析温度：250 ℃；解析流量300 mL/min；解析时间：2.5 min；烘烤温度：280 ℃；烘烤流量200 mL/min；烘烤时间：2 min。

DB-624毛细管色谱柱柱温：起始温度40 ℃保持3 min，以10 ℃/min升到150 ℃，保持0.5 min，再以15 ℃/min升到210 ℃，保持4 min；分流进样，分流比：20 : 1；进样口温度：250 ℃；载气：氦气（99.999 ％）；恒流模式，载气流量：1.2 mL/min；离子源种类：EI；离子源温度：250 ℃；传输线温度：280 ℃；电子轰击能量：70 eV；6种苯系物（苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯）的保留时间由全扫描模式确定，分别为4.80、6.89、8.64、8.76、9.42 min，质谱峰顶点值由SIM模式确定。

静脉穿刺收集7 mL血液样本装入真空采血管中，轻轻颠倒混匀20次，使采血管中晶体状的肝素钠/氟化钠充分溶解，最大限度地减少凝血。采样后将真空采血管中样品轻轻倾倒入5 mL棕色螺口样品瓶中，使样品瓶完全充满，用带有白色特氟龙垫片的瓶盖拧紧。样品于4 ℃冷藏保存，在采样10周内完成分析。

取一定量的混标溶液加入到甲醇中，依次逐级倍比稀释，得到浓度为2 197.8、1 098.9、549.4、274.8、137.4、68.6、34.4、17.2、8.6、4.2、0.0 μg/L的标准系列，增加一个空白标准品。取200 μL标准系列溶液加入40 mL进样瓶，加入5 mL血液，同时加入200 μL同位素内标和一滴消泡剂（20滴为1 mL），加20 mL纯水上下震荡20次，加满纯水，密封样品瓶。得到梯度为10.99、5.50、2.75、1.37、0.69、0.34、0.17、0.09、0.04、0.02、0.00 μg/L的标准系列。在超声波振荡器中震荡1 min，上机测定。

取5 mL样品加入40 mL进样瓶，同时加入200 μL同位素内标和一滴消泡剂，加20 mL纯水上下震荡20次，加满纯水，密封样品瓶。在超声波振荡器中震荡1 min，上机测定，每次进样25 mL。血液中苯系物浓度公式如下：

Ci = Cis × 40/5

式中：Ci：实际样品中待测组分浓度，μg/L；Cis：标准曲线算得待测组分浓度，μg/L。

选择11 min作为吹扫时间，对吹扫流速进行优化。选取34、36、38、40、42 mL/min为流速梯度，取同浓度的混合标准溶液（6种苯系物浓度均为200 μg/L）进行分析，比较不同吹扫流速下各色谱峰面积变化。结果显示，在36～40 mL/min范围内，随着吹扫流速增大，色谱峰面积逐渐增大；当吹扫流速为40 mL/min时，色谱峰面积达到最大值；吹扫流速大于40 mL/min后，色谱峰面积出现下降。因此，选择吹扫流速为40 mL/min。

图 1

图 1 吹扫流速对色谱峰面积影响

选取20、25、30、35、40 ℃为温度梯度，取同浓度的混合标准溶液（6种苯系物浓度均为200 μg/L）进行分析，比较不同吹扫温度下各色谱峰面积变化。结果显示，色谱峰面积随着吹扫温度升高而增大。考虑到血液中基质复杂，40 ℃以上温度可能导致部分蛋白质发生变形，甚至堵塞管路，因此，选择吹扫温度为40 ℃。

图 2

图 2 吹扫温度对色谱峰面积影响

选取220、230、240、250、260 ℃为温度梯度，取同浓度的混合标准溶液（6种苯系物浓度均为200 μg/L）进行分析，比较不同解析温度时各色谱峰面积变化。结果显示，在220～250 ℃范围内，随着解析温度升高，色谱峰面积逐渐增大；250 ℃以后色谱峰面积趋于平稳。为保护捕集阱和吸附剂，选择解析温度为250 ℃。

图 3

图 3 解析温度对色谱峰面积影响

选取1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 min为时间梯度，取同浓度的混合标准溶液（6种苯系物浓度均为200 μg/L）进行分析，比较不同解析时间下各色谱峰面积变化。结果显示，在解析时间为1.0～2.5 min范围内，随着解析时间延长，色谱峰面积逐渐增大；2.5 min以后色谱峰面积趋于平稳。为保护吸附剂，选择解析时间为2.5 min。

图 4

图 4 解析时间对色谱峰面积影响

试验中发现，设定清洗循环为3次后，可明显减少仪器堵塞现象。烘烤温度为280 ℃，烘烤时间为2 min，可降低仪器本底值。

浓度为1.563 μg/L的混标溶液的选择离子谱图显示，各物质的保留时间为：苯4.80 min，甲苯6.89 min，乙苯8.64 min，间/对二甲苯8.76 min，邻二甲苯9.42 min；除间/对二甲苯未分离开外，5种苯系物均得到了良好分离。

图 5

注：1～5：苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯、邻二甲苯。 图 5 标准品选择离子扫描色谱图

配制6种浓度标准系列，按照上述实验条件进行平行测定。以浓度C（μg/L）为横坐标，以峰面积比值（Y）为纵坐标，绘制标准曲线。以信噪比响应值测得各化合物的检出限。结果显示，6种苯系物标准曲线线性范围在0.021～10.99 μg/L，相关系数均 > 0.990 0，检出限为0.002～0.011 μg/L。

表 1

表 1 各种苯系物线性方程、相关系数和检出限 苯系物 线性方程 线性范围（μg/L） 相关系数 检出限（μg/L） 苯 Y = 3.080 67X + 0.707 520 0.021～10.99 0.998 7 0.002 甲苯 Y = 4.690 02X – 0.230 455 0.043～10.99 0.998 8 0.006 乙苯 Y = 2.496 57X – 0.587 005 0.043～10.99 0.994 6 0.011 间/对二甲苯 Y = 2.190 72X – 0.280 281 0.043～10.99 0.996 0 0.011 邻二甲苯 Y = 3.820 36X – 0.448 839 0.043～10.99 0.999 1 0.006

表 1 各种苯系物线性方程、相关系数和检出限

取空白血样分别作高浓度（2.747 μg/L）和低浓度（0.687 μg/L）2个浓度的空白加标回收试验，每个浓度做6个平行样测定精密度。结果显示，低浓度回收率范围为69.14 %～81.03 %，相对标准偏差（relative standard deviation, RSD）为3.47 %～6.07 %；高浓度回收率范围为82.27 %～109.09 %，RSD为3.67 %～7.36 %。提示，检测方法RSD满足小于20 %的要求，回收率满足在70 %～130 %的要求。

表 2

表 2 回收率与精密度（%， $\bar x \pm s$ ，n = 6） 苯系物 本底值（μg/L） 检测值（μg/L） 低浓度（0.687 μg/L） 高浓度（2.747 μg/L） 苯 0.10 81.03 ± 5.98 109.09 ± 6.40 甲苯 0.15 72.78 ± 3.79 85.67 ± 3.67 乙苯 0.26 78.12 ± 3.47 83.97 ± 7.36 间/对二甲苯 0.23 69.14 ± 6.07 82.27 ± 7.16 邻二甲苯 0.15 78.12 ± 4.03 92.71 ± 6.33

表 2 回收率与精密度（%， $\bar x \pm s$ ，n = 6）

本研究采用P&T技术高效富集血液中的挥发性苯系物，不仅可降低分析方法检出限，而且不需有机溶剂和萃取基质，可有效避免有机试剂与血液样本中某些成分的相互作用而产生的二次污染。吹扫流速和吹扫温度是吹扫捕集过程的重要参数。在一定范围内，吹扫流速越大，吹扫效率越高。但如果吹扫流速过大，会将捕集在冷阱中的待分析组分吹落或吹散，降低吹扫效率和结果的重现性。本研究结果表明吹扫时间为11 min时，选择吹扫流速为40 mL/min可达到最大吹扫效率。升高吹扫温度可提高吹扫效率，并且缩短吹扫时间。尤其在吹扫高水溶性化合物时，吹扫温度对吹扫效率的影响更大。但是吹扫温度如果过高，会导致血液中的蛋白质发生变性，而且吹扫出的水蒸气过多，不利于待测组分在冷阱中的吸附。另外，高水分会导致中极性气相色谱柱的分离效率下降，并损害其使用寿命。本研究结果表明吹扫温度为40 ℃可获得较高吹扫效率，而且不会引起蛋白质变性。

解析温度和解吸时间是吹扫捕集技术的另一关键参数。当完成吹扫后，解析器迅速加热捕集管，使捕集阱表面吸附的化合物脱离出来，并随载气吹入气相系统。解析温度越高，捕集管加热时间越短，解析越完全，即吹扫效率越高，而且高解析温度有利于形成尖锐对称的色谱峰。但解析温度过高会降低捕集阱和吸附剂的寿命。本研究结果表明解析温度为250 ℃时可达到较高吹扫效率，且利于保护捕集阱和吸附剂。在一定范围内，解析时间越长，解析越完全，吹扫效率越高。但过长的解析时间会导致色谱峰拖尾，并降低吸附剂使用寿命。本研究结果表明解析时间为2.5 min时可达到较高吹扫效率，且色谱峰尖锐对称。

血液中成分复杂，含有大量血凝块、絮状蛋白质和血细胞等。血液中的各种物质极易堵塞吹扫捕集仪的传输管路和各电磁阀。增加清洗循环次数，可减少仪器堵塞现象。随着实验进行，仪器本底值越来越高，可能影响结果准确性。设定较高的烘烤温度和较长的烘烤时间，可减少残留在仪器内的挥发性物质。选择烘烤温度为280 ℃，烘烤时间为2 min可获得最佳效果。

综上所述，本方法能同时测定血液样本中6种苯系物的含量，分离情况良好，准确度和精密度能满足分析测试的要求，结果可靠；方法具有操作简便、快速、准确、灵敏度高等特点，可以满足生物样本中苯系物含量测定需求。