高效液相色譜法精確分析地表水中氯苯的研究

袁靜+張平安+潘暢+錢寶

長江中游水文水資源勘測局益陽分局； 4長江水利委員會水文局）

摘要 以UV-HPLC為監(jiān)測手段，建立了氯苯的高效液相色譜分析法，系統(tǒng)地研究了波長、流動相配比、柱溫以及流速和響應(yīng)值之間的關(guān)系。該方法分析時間短、準確度高、穩(wěn)定性好、操作簡單、數(shù)據(jù)重復(fù)性好，已成功地應(yīng)用于水利部能力驗證考核樣比測和地表水監(jiān)測中。

關(guān)鍵詞 UV-HPLC；氯苯；地表水監(jiān)測；精確分析中圖分類號 O657.7+2；X832 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0158-02

氯苯類化合物是化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的一類有機污染物，不易分解，對環(huán)境和人體有極大危害。氯苯類化合物是我國環(huán)境監(jiān)測優(yōu)先控制污染物，其檢測有重要意義[1-3]。因為氯苯揮發(fā)性強，在水中溶解度小，EPA和國標中對氯苯的測試分別采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS和氣相色譜法ECD-GC或FID-GC。但質(zhì)譜儀MS價格昂貴，一般實驗室配置率不高；ECD-GC則因為氯苯中氯的質(zhì)量占31.6%，比例比較低，其響應(yīng)值明顯弱于其他同系物，在低濃度時常常檢測不到信號，適用性較差。因此，氯苯多采用FID-GC[4-9]，行業(yè)標準為《水質(zhì) 氯苯的測定 氣相色譜法》（HJ T74—2001）[10]。該標準使用較為落后的填充柱分離手段，不能適應(yīng)現(xiàn)階段發(fā)展的需要，在實際工作中，常常用毛細管柱替換，但由于氯苯出峰時間較早，如果試驗條件設(shè)置不當，則不容易與溶劑峰相分離，甚至?xí)霈F(xiàn)在較高濃度下檢測不到氯苯信號峰的情況，給實際監(jiān)測工作帶來影響[11-15]。因此，如何建立一種靈敏、快速、經(jīng)濟、適合批量樣品分析的操作流程，對于保證氯苯調(diào)查評價工作的正常實施和獲取可靠數(shù)據(jù)具有十分重要的意義。

利用高效液相液色譜儀（HPLC）開展了針對氯苯的研究與優(yōu)化，通過控制不同的試驗條件，篩選出最合適的色譜條件，以提高分析效率。該方法簡便易行，適用于批量樣品的分析，與氣相方法相比，本方法具有分離時間短、操作簡便、準確度和精密度高的優(yōu)點，適用于地表水和生活飲用水中氯苯的批量分析測定。

1 材料與方法

1.1 方法原理

用有機溶劑萃取水樣中的氯苯類化合物，萃取液經(jīng)凈化、濃縮、定容后，用帶有紫外檢測器的液相色譜儀（UV-HPLC）進行分析，色譜柱為C18柱，以保留時間定性，外標法定量[16]。

1.2 儀器、標準品與試劑

本試驗采用了美國Thermo公司的 UltiMate3000高效液相色譜儀，配備了Thermo C18不銹鋼色譜柱，4.6 mm×250.0 mm，內(nèi)裝粒徑5 μm，所采用紫外檢測器型號為VWD-3100。

流動相試劑均為色譜純：甲醇（MercK）。采用氯苯標準溶液為水利部水環(huán)境監(jiān)測評價研究中心標準樣品，批號為GBW（E）081026，編號為160821，濃度為100 mg/L；采用的盲樣質(zhì)控為水利部水環(huán)境監(jiān)測評價研究中心的標準樣品，批號為GBW（E）081026，編號為150521和150621，濃度為107、180 mg/L。

1.3 標準溶液配制

按照環(huán)保部氯苯標準溶液的配制方法，樣品采用甲醇稀釋配制，將樣品配成0.02、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、50.00、100.00 mg/L的濃度序列，并將質(zhì)控盲樣稀釋10倍。

1.4 樣品預(yù)處理

液液萃取法：取100 mL水樣置于250 mL分液漏斗中，加5 g氯化鈉振蕩溶解，加入2.0 mL苯，振蕩萃取2 min，靜置分層后有機相經(jīng)無水硫酸鈉干燥，收集1.0 mL于樣品瓶中，不再定容，提取體積以2.0 mL計。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測波長

檢測波長的選擇對各組分是否有明顯的波峰起關(guān)鍵作用，為使檢測物質(zhì)波峰明顯、有較強的響應(yīng)值，通常選擇該物質(zhì)的最大吸收波長作為檢測波長。先采用純甲醇作為流動相，將氯苯標準溶液在190～260 nm波長范圍內(nèi)每隔2 nm進行1次吸光度測試。結(jié)果顯示，在210 nm波長處組分的吸收值最大，并且在210 nm處樣品峰無其他組分干擾吸收，故選擇氯苯的最大吸收波長210 nm為液相色譜分析時的最佳紫外監(jiān)測波長。

2.2 溶劑和流動相

分別采用常用流動相甲醇和水作為載體流動相，測試不同極性大小的載體對樣品分離能力的強弱。在其他色譜柱條件不變的情況下，將不同配比的甲醇和水（80∶20、85∶15、90∶10、95∶5、100∶0）作為洗脫劑在色譜柱上進行分離效果比較，根據(jù)氯苯的出峰時間、峰高、理論塔板數(shù)和峰形挑選甲醇和水的最佳配比。

結(jié)果顯示，甲醇的比例越低，出峰時間越晚，分離度越好。這是因為甲醇與水相比，水的極性較強，C18為反相色譜柱，極性越強其洗脫能力反而越弱。因此，需要低極性的溶劑才能洗脫吸附在固定相上的溶質(zhì)。當甲醇比例過大時，會出現(xiàn)氯苯與甲醇水峰難分離的現(xiàn)象。但是隨著甲醇比例降低，峰形擴展，柱效降低，分離效果變差。綜合比較，最后確定用甲醇∶水=90∶10作為流動相配比進行樣品分離。

2.3 柱溫和流速

柱溫升高，組分在兩相之間達到分配平衡的速度將加快，分析時間縮短。另外，隨著柱溫的升高，流動相的黏度將降低，并降低柱入口處的壓力，減輕給色譜柱帶來的負擔(dān)。但柱溫若太高，一方面柱內(nèi)填料在流動相中溶解度將增大，縮短柱子的使用壽命；另一方面各組分的分離選擇性也將隨之變差。若柱溫過低，峰形將變寬，柱效下降，分析時間延長。故本試驗柱溫的合適溫度控制在35 ℃。

流速與柱溫類似，過高的流速會導(dǎo)致整個儀器系統(tǒng)壓力增大，增加儀器損壞風(fēng)險；長時間高流速會使柱子填料疏松，分離效果變差，使用壽命大大降低，故本試驗采用常規(guī)流速1.0 mL/min。endprint

最終色譜條件確定為流動相為甲醇∶水=90∶10，流速為1.0 mL/min，溫度35 ℃，檢測波長為210 nm。分離色譜圖見圖1。

2.4 外標法測定氯苯含量

在上述方法確定的最佳色譜操作條件下定量進樣，通過回歸分析得到峰面積與氯苯標準樣品序列之間的標準曲線方程（表1）。本試驗濃度序列相關(guān)系數(shù)達到0.999 9，線性關(guān)系良好，線性方程為Y=0.367 8X+0.030 1。

2.5 方法檢出限

向高純水中加入待測物，配制7個較低濃度的加標樣品，使其濃度為0.010 mg/L，約為預(yù)估MDL的1～5倍。用與樣品相同的前處理步驟和分析步驟分析檢測7個加標空白。根據(jù)美國EPA及水利行業(yè)標準《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》[16]（SL 219—2013）對方法檢出限規(guī)定。

方法檢出限計算公式：

MDL=SD×t（n-1，1-α=0.99）（1）

式中：SD為n次測量的標準偏差；t為自由度為n-1、置信度為99%的t值；n為樣品重復(fù)測量的次數(shù)；1-α為置信水平。

如果重復(fù)測定7次，置信水平為99%，查t值后，公式可以簡化為MDL=3.14SD=0.000 21 mg/L，則氯苯的檢出限為0.21 μg/L。

測定下限又稱檢測限或測量限，是指在限定誤差能夠滿足預(yù)定要求的前提下，用特定的方法能夠準確定量測定被測物質(zhì)的最低濃度或含量。以4MDL（檢出限）為測定下限（RQL），即以4倍檢出限濃度作為測定下限。根據(jù)式（1）可知，RQL=4MDL=4×0.000 21=0.000 84 mg/L。由此可知，氯苯的測定下限為0.000 84 mg/L。

2.6 精密度

將質(zhì)控盲樣稀釋10倍后測定7次，測定結(jié)果見表2。

7次測定平均值為10.709、18.031 mg/L，因樣品為稀釋10倍后測定，故原樣品濃度應(yīng)為107.09、180.31 mg/L，測定值在真值范圍內(nèi)，測定值準確有效。通過計算，標準偏差為0.077 8、0.058 5 mg/L，變異系數(shù)為0.727%、0.325%。

總體來說，該方法靈敏度高、重現(xiàn)性好、響應(yīng)快、檢測限低、線性范圍寬、易于操作、穩(wěn)定性較好，能夠滿足測定的要求。

2.7 實際樣品測定

2.7.1 加標回收率試驗。用本試驗方法測定陸水水庫三線三點實際水樣中的氯苯類物質(zhì)，并做了雙加標試驗，測定結(jié)果如表3所示。

對實際水樣陸水水庫2采用雙加標方法測定回收率，加標質(zhì)量濃度為1.0、2.0 mg/L，然后進行3次平行測定，測定結(jié)果見表4。由結(jié)果可知，3次加標回收率平均值為105.1%，符合生產(chǎn)要求。

2.7.2 能力驗證樣品測定。采用該方法對2016年水利部

能力驗證樣品進行方法比測，已順利通過考核。測得結(jié)果見表5。與標準方法相比，本文結(jié)果具有較好的一致性，且穩(wěn)定性更高。

3 結(jié)論與討論

本試驗經(jīng)多次控制變量法確定高效液相法測定氯苯的最佳色譜條件：流動相為甲醇∶水=90∶10，流速1.0 mL/min，溫度35 ℃，檢測波長210 nm，進樣體積10 μL。本條件下高效液相色譜法測定氯苯具有操作簡便、快捷、準確度和精密度較高、線性關(guān)系良好等優(yōu)點。氯苯類化合物的響應(yīng)值高，對測試條件要求不高，適合于在普通實驗室推廣，是分析氯苯的理想方法。

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