地表水超痕量苯并(a)芘的檢測及空白干擾消除

羅燁

(遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，貴州 遵義 563000)

地表水超痕量苯并(a)芘的檢測及空白干擾消除

羅燁

(遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，貴州 遵義 563000)

采用液液萃取-超高效液相色譜儀接熒光檢測器測定地表水中超痕量的苯并(a)芘，并對方法空白的干擾因素進(jìn)行探討。研究發(fā)現(xiàn)，該法的空白干擾主要來自于溶劑二氯甲烷，溶劑經(jīng)蒸餾提純后可消除干擾。以重新蒸餾提純的二氯甲烷為提取劑，方法的檢測限為0.05 ng/L，加標(biāo)回收率為87.4%～132%，且空白測定值低于方法檢出限，可滿足地表水中超痕量苯并(a)芘檢測的需求。

苯并(a)芘；超高效液相色譜；空白干擾；超痕量

苯并(a)芘是日常生活或工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，具有致癌、致突變和生殖毒性[1-2]，為多環(huán)芳烴中毒性最大的強(qiáng)致癌物，被列為我國地表水水源地80項特定檢測項目之一[3]。由于熒光法測定苯并(a)芘特別靈敏，目前大多采用液相色譜接熒光檢測器分析苯并(a)芘，但報道的方法檢出限多在0.4 ng/L以上[4-5]。李敏等[6]建立的高效液相色譜接熒光檢測器檢測苯并(a)芘法雖然方法檢出限為0.012 ng/L，但在進(jìn)行方法性能評價時，加標(biāo)回收率測試的加標(biāo)濃度過高(最低加標(biāo)質(zhì)量濃度為4 ng/L，為方法檢出限的300多倍)，不符合回收率檢驗的一般要求。目前，有關(guān)地表水中苯并(a)芘的本底值鮮有報道，主要還是因為分析方法的檢出限達(dá)不到超痕量檢測要求，無法對清潔地表水中的超痕量苯并(a)芘進(jìn)行定量檢測。為解決地表水超痕量苯并(a)芘檢測的不足，現(xiàn)對影響液液萃取-超高效液相色譜儀(UHPLC)接熒光檢測器法測定水中苯并(a)芘的空白干擾因素進(jìn)行研究，通過消除空白干擾，降低方法檢出限，為地表水中超痕量苯并(a)芘的定量檢測提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

帶熒光檢測器的H-Class超高效液相色譜系統(tǒng)(Waters公司，美國)；FYC2000X6型液液萃取裝置(北京國環(huán)高科自動化技術(shù)研究院)；R-215旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(BUCHI公司，瑞士)。

甲醇和二氯甲烷均為色譜純(HPLC級)，購自美國Thermo公司；甲醇中苯并(a)芘(100 mg/L，Accustandard公司，美國)；氯化鈉(重慶川東化工有限公司)和無水硫酸鈉(利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司)均為分析純；實驗用超純水由艾柯AKSW-V-16生物細(xì)胞型超純水器制備。

1.2 液相色譜分析條件

流動相：V甲醇/V水=92:8；流量為0.2 mL/min；色譜柱為C18柱(2.1 mm×50 mm)；柱溫為35 ℃；樣品溫度為15 ℃；樣品進(jìn)樣量為1～10 μL；熒光激發(fā)波長為290 nm，發(fā)射波長為430 nm。

1.3 水樣采集和保存

參照《HJ 478—2009》[4]。

1.4 樣品的濃縮處理

取1 000 mL水樣于2 L分液漏斗中，加入30 g氯化鈉，用150 mL二氯甲烷分3次萃取，合并萃取液，萃取液用無水硫酸鈉脫水后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干，然后用2 mL甲醇溶解并轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶中，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器性能

2.1.1 苯并(a) 芘色譜圖與標(biāo)準(zhǔn)曲線

苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)樣品熒光檢測色譜圖如圖1所示，線性范圍及相關(guān)系數(shù)結(jié)果見表1。結(jié)果表明，苯并(a)芘熒光檢測色譜峰峰形較好，低濃度和高濃度范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線均線性良好。

圖1 苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖

表1 苯并(a)芘線性范圍和標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.2 儀器檢出限和精密度

取0.02 μg/L的苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，其對應(yīng)峰面積為15 874，苯并(a)芘出峰附近基線最大噪音峰面積為1 240，以3倍信噪比確定儀器檢出限，得儀器檢出限為0.005 μg/L。

取1 μg/L的苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定7次，得相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%，說明儀器穩(wěn)定性好，滿足分析要求。

2.2 樣品前處理干擾排除

2.2.1 空白干擾

將超純水按1.4方法進(jìn)行處理，檢測其中的苯并(a)芘，得超純水空白值為1.42～2.12 ng/L，相對于地表水中超痕量的苯并(a)芘來說，空白值過高，無法滿足超痕量分析的要求。

2.2.2 溶劑對空白的干擾

由于苯并(a)芘普遍存在于環(huán)境中，影響實驗室空白的干擾因素較多，如實驗室環(huán)境、儀器設(shè)備、玻璃器皿[7]等。此外，在有機(jī)物分析中液液萃取和固相萃取過程溶劑用量較大(尤其是液液萃取)，即使溶劑中含有極少量的苯并(a)芘也會對超痕量分析產(chǎn)生重大干擾。通過UHPLC-紫外檢測和氣相色譜-質(zhì)譜法對二氯甲烷(HPLC級，美國Thermo公司)濃縮樣品進(jìn)行驗證分析，對比UHPLC-熒光檢測法的分析結(jié)果，確定樣品濃縮提取劑二氯甲烷中存在的干擾物為苯并(a)芘。為確定提取劑二氯甲烷對空白的干擾，現(xiàn)直接旋蒸150 mL二氯甲烷(HPLC級，美國Thermo公司)，蒸干后用2 mL甲醇溶解，超高效液相色譜法測定。結(jié)果顯示，濃縮75倍的二氯甲烷中苯并(a)芘的質(zhì)量濃度為0.717 μg/L(見表2)，即150 mL二氯甲烷中苯并(a)芘的含量基本等于1 000 mL超純水按1.4方法濃縮后的苯并(a)芘含量，說明空白干擾主要來自于二氯甲烷。

與進(jìn)口二氯甲烷相比，國產(chǎn)二氯甲烷(天津利安隆)中苯并(a)芘中含量則更高(結(jié)果未列出)。除了二氯甲烷，有機(jī)分析中常用的其他試劑中也都普遍含有苯并(a)芘(見表2)。

表2 常用溶劑濃縮75倍后的苯并(a)芘質(zhì)量濃度

2.2.3 干擾的排除

為消除溶劑對空白的干擾，將二氯甲烷進(jìn)行重新蒸餾提純。取經(jīng)蒸餾提純的二氯甲烷150 mL，蒸干后用2 mL甲醇溶解，超高效液相色譜法測定。結(jié)果未檢出苯并(a)芘，說明采用重新蒸餾提純基本可以消除二氯甲烷對空白的干擾。

2.3 方法性能

2.3.1 方法加標(biāo)回收率及檢出限

向1 000 mL超純水中加入指定劑量的苯并(a)芘，以提純過的二氯甲烷為提取劑，按1.4方法進(jìn)行濃縮后測定，每個樣品平行測定7次，結(jié)果見表3。由表3可見，回收率為87.4%～132%，滿足痕量分析的要求。

取苯并(a)芘加標(biāo)量為0.1 ng的純水樣品，以提純過的二氯甲烷為提取劑，測定7次，得相對標(biāo)準(zhǔn)差(S)為0.013 ng/L，根據(jù)MDL=t(n-1. 0.99)×S計算方法檢出限[8]，其中t=3.143，計算得方法檢出限為0.05 ng/L，可以滿足地表水中超痕量苯并(a)芘的分析。

表3 2種濃度下的加標(biāo)回收率

2.3.2 空白分析

以提純過的二氯甲烷為提取劑，用超純水進(jìn)行6次空白試驗，測得空白值為(0.04±0.01)ng/L，RSD為25%，平均值低于方法檢出限(0.05 ng/L)，空白合格。

2.4 實際水樣分析

對某市多個河流和水庫的水樣進(jìn)行分析，在各河流和水庫中均檢出苯并(a)芘，苯并(a)芘的質(zhì)量濃度為0～1.5 ng/L，雖都未超地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值(2.8 ng/L)[3]，但說明地表水體中確實普遍存在超痕量的苯并(a)芘。通過近一年的持續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)苯并(a)芘存在明顯的季節(jié)性差異，具體表現(xiàn)為冬季高夏季低，這可能與秋冬季大量燃燒作物秸稈、燒煤取暖、燒柴煙熏臘肉和燃放煙花爆竹等人為活動以及氣象因素有關(guān)。

3 結(jié)語

采用超高效液相色譜接熒光檢測器測定苯并(a)芘，儀器檢出限為0.005 μg/L。由于色譜純二氯甲烷含有少量苯并(a)芘，會對超痕量分析產(chǎn)生干擾，須經(jīng)過提純處理后使用。使用重新蒸餾提純后的二氯甲烷濃縮水樣中的苯并(a)芘，方法檢出限為0.05 ng/L，可滿足地表水中超痕量苯并(a)芘檢測的需求。

[1] 伯鑫, 李時蓓, 吳忠祥,等. 基于反演模型的焦?fàn)t無組織苯并[a]芘排放因子研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016, 36(5):1340-1344.

[2] 冀曉瑩, 高美麗. 苯并(a)芘神經(jīng)毒性研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報, 2016, 11(3):47-52.

[3] 環(huán)境保護(hù)總局. 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):GB 3838—2002[S]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[4] 環(huán)境保護(hù)部. 水質(zhì) 多環(huán)芳烴的測定 液液萃取和固相萃取高效液相色譜：HJ 478—2009[S]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2009.

[5] 劉明延. 高效液相色譜法測定水中苯并(a)芘[J]. 潔凈煤技術(shù), 2016, 22(5):127-129.

[6] 李敏, 蔡伊莎, 韓寶武, 等. 高效液相色譜法測定水中痕量苯并芘的研究[J]. 四川環(huán)境, 2015, 34(4):71-74.

[7] 范艷春, 李誠. 水樣中苯并(a)芘前處理中污染的排除方法[J]. 華北國土資源, 2016(1)：82-83.

[8] 環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則：HJ 168—2010[S]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2010.

欄目編輯 胡偉

聲 明

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Determination of Ultra-trace Benzo(a)pyrene in Surface Water and Elimination of Blank Interference

LUO Ye

(EnvironmentalProtectionMonitoringCenteralStationofZunyi,Zunyi,Guizhou563000,China)

This research adopts the liquid-liquid extraction /ultra high performance liquid chromatography coupled with fluorescence detector for the determination of ultra-trace benzo(a)pyrene in surface water. And the interference factors of blank are discussed. The research shows that dichloromethane containing a small amount of benzo(a)pyren is the main factor leading to blank interference，and solvent redistillation can remove interference. By using the purified dichloromethane, the detection limit is 0.05 ng/L, and the recovery rate was 87.4%～132%. The blank value was lower than the detection limit. The method can be used for the quantitative detection of ultra trace amounts of benzo(a)pyrene in water.

Benzo(a)pyrene; UHPLC; Blank interference; Ultra-trace

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.03.009

2017-01-14；

2017-02-15

羅燁(1988—)，男，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測工作。

X832；O657.7+1

B

1674-6732(2017)03-0041-003