液液萃取-高效液相色譜法測定地表水中多環(huán)芳烴

王 穎

（廣東樸華檢測技術有限公司，廣東 梅州 514733）

多環(huán)芳烴是指含兩個或兩個以上苯環(huán)的芳烴[1]，簡稱PAHs，主要有兩種組合方式，一種是非稠環(huán)型，其中包括聯(lián)苯及聯(lián)多苯和多苯代脂肪烴；另一種是稠環(huán)型，即兩個碳原子為兩個苯環(huán)所共有[2]。多環(huán)芳烴的來源分為自然源和人為源。自然源主要來自陸地、水生植物和微生物的生物合成過程，另外森林、草原的天然火災及火山的噴發(fā)物和化石燃料、木質素及底泥中也存在多環(huán)芳烴；人為源主要是由各種礦物燃料（如煤、石油和天然氣等）、木材、紙以及其他含碳氫化合物的物質不完全燃燒或在還原條件下熱解形成[2]。PAHs由于具有毒性、遺傳毒性、突變性和致癌性[3]，可對人的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷，對肝臟、腎臟造成損害[4]，被定為影響人類健康的主要有機污染物[3]。

1 多環(huán)芳烴的檢測方法

目前多環(huán)芳烴的檢測方法主要是氣相色譜-質譜聯(lián)用法和高效液相色譜法。環(huán)境監(jiān)測水中的多環(huán)芳烴檢測方法為《水質 多環(huán)芳烴的測定 液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》（HJ 478-2009）[5]，但其中16種多環(huán)芳烴的分離效果不佳。本文通過參考該方法優(yōu)化洗脫程序，成功分離16種多環(huán)芳烴后，對方法進行驗證。

2 實驗部分

2.1 試劑和材料

乙腈（CH3CN）：液相色譜純；甲醇（CH3OH）：液相色譜純；二氯甲烷（CH2Cl2）：液相色譜純；正己烷（C6H14）：液相色譜純；硫代硫酸鈉（N2S2O3·5H2O）；無水硫酸鈉（Na2SO4）：在400℃下烘烤2 h，冷卻后，貯于磨口玻璃瓶中密封保存；氯化鈉（NaCl）：在400 ℃下烘烤2 h，冷卻后，貯于磨口玻璃瓶中密封保存；多環(huán)芳烴標準貯備液（200 μg/mL）：含16種多環(huán)芳烴的乙腈溶液，貯備液于4 ℃以下冷藏；弗羅里硅土柱：1 000 mg/6.0 ml。

2.2 儀器和設備

賽默飛U3000型高效液相色譜儀：配備紫外檢測器，具有梯度洗脫功能；色譜柱：填料為5 μm ODS，柱長250 mm，內徑4.6 mm的反相色譜柱；濃縮裝置：上海全浦QP-D0Y-24Y圓形水浴氮吹儀和上海精密RE-201D 旋轉蒸發(fā)儀；聚四氟乙烯分液漏斗：2 000 mL。

2.3 樣品的采集與保存

樣品必須采集在預先洗凈烘干的采樣瓶中，采樣前不能用水樣預洗采樣瓶，防止樣品的沾染或吸附；采樣瓶要完全注滿，不留氣泡；若水中有殘余氯存在，要在每升水中加入80 mg硫代硫酸鈉除氯；樣品采集后應避光于4 ℃以下冷藏，在7 d內萃取，萃取后的樣品應避光于4 ℃以下冷藏，在40 d內分析完畢[5]。

2.4 樣品前處理

2.4.1 萃取

搖勻水樣，量取1 000 mL水樣，倒入2 000 mL的分液漏斗中，加入30 g氯化鈉，再加入50 mL二氯甲烷，振搖5 min，靜置分層，收集有機相，放入250 mL接收瓶中，重復萃取兩遍，合并有機相，加入無水硫酸鈉至有流動的無水硫酸鈉存在；放置30 min，脫水干燥[5]。若萃取過程中出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，可使用攪動、離心、用玻璃棉過濾等方法破乳，也可使用冷凍的方法破乳[5]。

2.4.2 濃縮

用旋轉蒸發(fā)儀濃縮至1 mL，加入適量正己烷至5 mL，重復此濃縮過程3次，最后濃縮至1 mL，待凈化[5]。

2.4.3 凈化

將弗羅里硅土柱固定在凈化裝置上；先用4 mL二氯甲烷/正己烷（1+1）混合溶液沖洗凈化柱，再用10 mL正己烷平衡凈化柱，當2 mL正己烷流過凈化柱后，關閉活塞，使正己烷在柱中停留5 min；將濃縮后的樣品溶液加到柱上，再用約3 mL正己烷分3次洗滌裝樣品的容器，將洗滌液一并加到柱上，棄去流出的溶劑；被測定的樣品吸附于柱上，用10 mL二氯甲烷/正己烷（1+1）洗滌吸附有樣品的凈化柱，收集洗脫液于濃縮管中，當2 mL洗脫液流過凈化柱后關閉活塞，讓洗脫液在柱中停留5 min；用水浴氮吹儀將其濃縮至0.5 mL～1.0 mL，加入3 mL乙腈，再濃縮至1 mL以下，最后準確定容到1 mL待測[5]。若預處理過程中溶劑轉換不完全，即有殘存正己烷或二氯甲烷，在樣品分析時會出現(xiàn)保留時間漂移、峰變寬或雙峰的現(xiàn)象[5]。

2.5 色譜條件

進樣量：10 μL；柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；流動相A：乙腈；流動相B：水。梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序

紫外檢測器的波長為254 nm、220 nm和295 nm，16種多環(huán)芳烴在紫外檢測器上對應的最大吸收波長見表2。

表2 用紫外檢測器檢測多環(huán)芳烴時對應的波長

2.6 標準曲線的繪制

2.6.1 標準使用液的制備

準確吸取50 μL多環(huán)芳烴標準貯備液于1 mL棕色容量瓶中（容量瓶內預先加入少量乙腈，標準物質應加入液面下），用乙腈定容至刻度，混勻后轉移到棕色小瓶中保存，該多環(huán)芳烴標準使用液濃度為10 μg/mL。

2.6.2 標準系列的制備

取5個1 mL棕色容量瓶，瓶內預先加入少量乙腈，往容量瓶內依次加入多環(huán)芳烴標準使用液（10 μg/mL）4 μL、10 μL、50 μL、100 μL 和200 μL，用乙腈定容至刻度，制成多環(huán)芳烴質量濃度分別為0.04 μg/mL、0.10 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL 和2.00 μg/mL的標準系列，貯存在棕色小瓶中，用封口膜密封，于冷暗處存放。

2.6.3 標準樣品的色譜圖

圖1為在本文規(guī)定的色譜條件下，紫外檢測器串聯(lián)的16種多環(huán)芳烴標準色譜圖。

圖1 16種多環(huán)芳烴標樣的紫外色譜圖

3 結果與討論

3.1 色譜條件優(yōu)化

由于16種多環(huán)芳烴中的苊烯無法產生熒光，本文采用紫外檢測器對多環(huán)芳烴進行定性定量檢測。鑒于16種多環(huán)芳烴在紫外檢測器上對應的最大吸收波長各不相同，選取254 nm，220 nm 和295 nm作為最佳檢測波長。為確定合適的洗脫溶劑和洗脫程序，分別采用甲醇-水（80%甲醇+20%水，保持20 min，以1.2%甲醇/min的增量至95%甲醇+5%水，保持至出峰完畢）和乙腈-水（65%乙腈+35%水，保持27 min，以2.5%乙腈/min的增量至100%乙腈，保持至出峰完畢）作為流動相進行實驗，結果顯示乙腈-水作為流動相分離效果較好。根據(jù)多環(huán)芳烴各組分極性和理化性質的不同，逐步調整乙腈和水的比例，使16種多環(huán)芳烴實現(xiàn)完全分離，最終確定的梯度洗脫程序見表1；在優(yōu)化好的色譜條件下對標準溶液檢測得到16種多環(huán)芳烴色譜圖（見圖1）。

3.2 線性和檢出限

將多環(huán)芳烴標準系列通過自動進樣器注入高效液相色譜儀，進樣量為10 μL，得到不同濃度的多環(huán)芳烴色譜圖。以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。16種多環(huán)芳烴的回歸方程和相關系數(shù)見表3，由此可知，多環(huán)芳烴在濃度為0.04～2.00 μg/mL范圍內相關系數(shù)R2值在0.999以上，均呈現(xiàn)很好的線性關系。使用低濃度多環(huán)芳烴標準溶液平行測定7次，根據(jù)公式MDL=3.143×S計算檢出限，結果見表3。由此可見，按照本文介紹的液相色譜條件，16種多環(huán)芳烴可以取得較高的靈敏度，滿足日常地表水的監(jiān)測需求。

表3 16種多環(huán)芳烴的回歸方程、相關系數(shù)和檢出限

3.3 精密度與準確度

3.3.1 精密度

取不含多環(huán)芳烴的純水樣品添加多環(huán)芳烴標準貯備液（200 μg/mL），使用液液萃取法萃取后凈化濃縮，最終樣品溶液濃縮定容至1.00 mL，分別測定7次，測定結果見表4。

表4 16種多環(huán)芳烴的精密度（n=7）

3.3.2 準確度

取不含多環(huán)芳烴的純水和地表水樣品添加多環(huán)芳烴標準貯備液（200 μg/mL），使用液液萃取法萃取后凈化濃縮，最終樣品溶液濃縮定容至1.00 mL，分別測定3次，測定結果見表5。由表4、表5可見，加標的純水樣品中，16種多環(huán)芳烴相對標準偏差均小于10%，加標的純水和地表水樣品中，16種多環(huán)芳烴的回收率為85.0%～103%，方法精密度、準確度均滿足水中16種多環(huán)芳烴的檢測要求。

表5 16種多環(huán)芳烴的準確度

4 結論

本文成功建立了液液萃取-高效液相色譜法測定地表水中多環(huán)芳烴的分析方法。在對洗脫程序進行優(yōu)化后，該方法具有較低的檢出限、較寬的線性范圍、較高的準確度、良好的精密度和加標回收率；滿足相關規(guī)范要求，簡單、快捷、穩(wěn)定性好，準確、靈敏、可靠，適用于水中16種多環(huán)芳烴的檢測。