乙酸乙酯萃取—高效液相色谱法测定水中阿特拉津

李剑锋,高大文,周博如

(东北林业大学,哈尔滨 150040)

三嗪除草剂阿特拉津 (Atrazine),又称莠去津,是一种选择内吸传导型苗前、苗后除草剂,对防除 1 a生禾本科杂草和阔叶杂草效果显著,是公认的优良除草剂品种[1]。它在环境中较为稳定,具有较大的极性,容易污染地表水和地下水。曾经大量使用阿特拉津的国家已在地表水和地下水中发现有阿特拉津的残留。美国、欧共体和日本等发达国家均把它列入内分泌干扰剂化合物名单[2]。目前环境水样阿特拉津的残留物在世界许多国家和地区的地表水和地下水中已有检出,各国政府也加强了对该化合物的监控。2005年中华人民共和国城镇建设行业供水水质标准中已增加了对阿特拉津监控。

相关文献报道的水中阿特拉津富集方法都用液 -液萃取法[3-5],萃取剂全部为中等毒性的二氯甲烷。国标检测方法中,需要用 20mL的二氯甲烷分两次对水样进行萃取,有机溶剂使用量较大。在进行连续大量检测时会对实验操作人员的健康造成毒害。

二氯甲烷的毒性很早就引起了人民的广泛重视。二氯甲烷是被列在 1974年美国 EPA水环境中126种优先污染物名单中[6]。二氯甲烷也出现在联合国潜在有毒化学品国际登记中心的环境中常见污染物的名单上[7]。另外,在美国公布的航天有害气体中也包括二氯甲烷在内[8]。可见,二氯甲烷对环境造成的污染和其毒性已经引人们的高度重视。

针对 GB/T 5750.9-2006中的相关方法,本实验采用几种低毒性有机溶剂代替二氯甲烷作为萃取剂对水样中的阿特拉津进行富集,并且在新的色谱条件下进行测定,通过萃取效果的对比,找到最佳萃取剂。通过对已知浓度的阿特拉津水样进行检测分析,检测结果的准确度和精密度均达到国家标准的分析要求,以期为测定阿特拉津的操作人员提供一种安全便捷的实验备选方案。

1 材料与方法

1.1 仪 器

Waters 2695高效液相色谱仪:Waters 2996光电二极管矩阵检测器 (PAD)进行检测;色谱柱为 Waters C18反相柱 (15 cm×4 mm粒径 5μm);所用超纯水为 Milli-Q Synthesis超纯水系统提供;申胜 R205旋转蒸发仪;W202 B恒温水浴锅;250 mL分液漏斗;0.45μm有机滤膜;5 mL一次性注射器。

1.2 试 剂

实验所用药品为阿特拉津标准品 (纯度 ＞99.99%);实验所用溶剂为:正辛烷,乙酸乙酯,二氯甲烷,正己烷和甲醇;阿特拉津标准贮备溶液的配置:称取 0.0100 g阿特拉津标准样品,用甲醇溶解后,转移到 100 mL棕色容量瓶中,用甲醇准确定容,该溶液为 100μg/mL标准贮备溶液。在 4℃冰箱中保存。

1.3 色谱条件

C18反相柱 15 cm×4 mm粒径 5μm;柱温25℃;以甲醇和水做为流动相,甲醇和水的体积比为 80∶20(经 0.45μm有机滤膜过滤后脱气);流动相的流速为 1 mL/min;光电二极管检测器检测波长为 222 nm;进样量 10μL;标样浓度为5.0 mg/L。阿特拉津色谱图如图 1所示。

图1 阿特拉津标样色谱图Fig.1 Chromatogram of standard atrazine sample

由图 1可以看出,阿特拉津保留时间约 1.55 min,色谱峰面积为 558 628μv◦s,峰高为 86 568 μv,整个测定时间为 5 min。

1.4 样品的处理

取 100 mL水样于 250 mL分液漏斗中,加入5 g氯化钠,溶解后加入 20 mL萃取剂萃取一定时间,注意及时放气,静置分层后转移出有机相到圆底烧瓶中,用旋转蒸发仪 (水浴温度控制在 40℃左右)将有机相蒸去,冷却至室温,加入甲醇蒸发至近干,然后定容至 1 mL。经 0.45μm孔径有机相滤膜过滤,入高效液相色谱 (HPLC)以上面色谱条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的绘制

按照国标方法中的浓度梯度,把阿特拉津标准储备液稀释成 0.0 mg/L、0.05 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L和 5.0 mg/L系列标准使用液。在上述色谱条件下,各浓度的标准样品峰面积重复测定 5次,根据 5次测定的平均值,以阿特拉津溶液的浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标作标准曲线。结果表明在 0～5 mg/L范围内阿特拉津具有良好的线性关系。具体结果见表 1。

表1 阿特拉津标准曲线Tab.1 Atrazine standard curve

2.2 不同萃取剂萃取阿特拉津的效率

在现有的环境质量标准中,前苏联车间空气中有害物质的最高允许浓度正辛烷和正己烷都是300 mg/m3,二氯甲烷的最高允许浓度为50 mg/m3。乙酸乙酯是存在与许多水果中的天然化合物,其毒性低,是一种绿色环保溶剂,可以避免测定过程中对环境造成二次污染,减少对操作人员的健康危害[9]。正己烷、正辛烷和乙酸乙酯这 3种有机溶剂的毒性都比二氯甲烷低,因此选用这 3种有机溶剂作为萃取剂。因为用国标法作为参照,所以试验中也选择了二氯甲烷作为对比。

在加盐量和萃取时间一定的条件下,对 0.5 mg/L的阿特拉津标准溶液进行测定,每种萃取剂做 3个平行样,测定结果取平均值。对比回收效果见表 2。

表2 不同萃取剂萃取阿特拉津的回收率Tab.2 Extraction recoveries of atrazine with different extractant

阿特拉津在正己烷中的溶解度 (25℃)为0.11 g/L,因此在使用相同量萃取剂的条件下,其回收率最低。乙酸乙酯中的溶解度为24 g/L,在二氯甲烷中为 28 g/L,正辛烷为 8.7 g/L,在萃取水环境中的微量阿特拉津时,这 3种有机溶剂对阿特拉津的萃取效率相差不大。从表 2中可以看出,同等条件下,这 4种萃取剂中的乙酸乙酯和二氯甲烷的回收率最高,他们对阿特拉津标准溶液的测定回收效果基本一样。由于考虑到二氯甲烷的毒性可能对操作人员造成危害,所以本实验选取乙酸乙酯作为萃取剂。

2.3 方法的精密度

按上述试验方法,对 0.2 mg/L的阿特拉津标准溶液连续测定 6次,其测定结果见表 3。

表3 精密度Tab.3 Precision degree

由表 3可以看出,利用该方法测定阿特拉津水溶液的标准偏差 (SD)为 9.8μg/L,相对标准偏差 (RSD%)为 5.2%。GB/T 5750.9-2006中的相关方法对阿特拉津水质样品测定的相对标准偏差为 1.6%～6.9%,可见方法的重现性良好。

2.4 回收率和检测限

采用稀释法测得该方法检测限为 0.0 002 mg/L。在不同浓度的 100 mL阿特拉津水样中加入100 mg/L的标准样 0.1 mL做加标回收试验,加标回收率范围 84.5% ～104.3%。GB/T 5750.9-2006中的相关方法中,若取 100 mL水样测定,则最低检测质量浓度为0.000 5 mg/L,加标回收率为84.6%～96.9%。可见本实验方法满足国家标准的测定要求。

3 结 论

目前国内外有很多测定阿特拉津的方法,本方法参照 GB/T 5750.9-2006中的有关标准进行试验。以毒性较低的乙酸乙酯代替二氯甲烷为萃取剂,采用液液萃取的提取技术路线,光电二极管矩阵检测器 (PAD)对阿特拉津进行定性、定量,获得良好的线性和重复性。方法检测限为0.0002mg/L,加标回收率范围 84.5%～104.3%。满足该方法安全简便,快速准确,能够满足测定环境水中微量阿特拉津的要求。整个测量过程不超过10 min,测定成本较固相萃取低,适合大量连续的检测。

[1]王焕民,张子明.新编农药手册 [M].北京:农业出版社,1989.

[2]任 晋,蒋 可,周怀东.官厅水库中阿特拉津残留的分析及污染来源 [J].环境科学,2002,23(1):126-128.

[3]国家环保税局.水和废水监测分析方法 (第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2005.

[4]GB 5750.9-2006,生活饮用水标准检验方法农药指标 [S].

[5]卜 伟,陈 军.水中除草剂阿特拉津的测定 [J].安全与环境工程,2007,14(3):22-24.

[6]中国环境优先监侧研究课题组.环境优先污染物 [R].北京:中国环境科学出版社,1989.

[7]郑乃彤译,环境中常见污染物第二辑 [R].北京:中国环境科学出版社,1986.

[8]Ralph C.Toxicology of the air in closed spaces[M].Washington D C:NASA,1975.

[9]梅允富,班丽娜.乙酸乙酯合成技术进展 [J].广州化工,2008,36(2):12-13.