溴化衍生-气相色谱法测定地表水中丙烯酰胺

张凤菊，金玲仁，李红莉，张 慧，朱 晨

（山东省环境监测中心站，山东 济南 250101）

丙烯酰胺是一种不饱和酰胺 （C3H5NO），是生产聚丙烯酰胺的原料。丙烯酰胺具有潜在的神经毒性、遗传毒性和致癌性，主要通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等途径进入人体。为了及时监测分析水中丙烯酰胺的浓度水平及污染现状，建立准确、灵敏、快速及简便的分析方法尤为重要。目前水中丙烯酰胺的检测方法主要有：溴化衍生-气相色谱法[1-3]、高效液相色谱法[4]、固相萃取-气相色谱法[5]、固相萃取-液相色谱法[6，7]、气相色谱-质谱法[8]、超高效液相色谱-质谱法[9]和离子色谱-质谱法[10]等。水中丙烯酰胺的含量很低，通常选用溴化衍生丙烯酰胺转化成α，β-二溴丙酰胺检测分析。笔者研究α，β-二溴丙酰胺溶液不同制备方法对其校准曲线的影响，实验结果表明溴化衍生丙烯酰胺生成α，β－二溴丙酰胺工作曲线线性范围宽，灵敏度高；优化了样品前处理实验条件，利用电子捕获检测器（ECD）对水中丙烯酰胺进行检测分析。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：配有μ-ECD检测器的HP 6890N气相色谱仪；氮吹仪；垂直振荡器。

试剂：乙酸乙酯，色谱纯；KBr，分析纯；H2SO4，分析纯；Na2S2O3，分析纯，配制成1mol/ L溶液；KBrO3，分析纯，配制成0.1 mol/L溶液；无水Na2SO4，分析纯，400℃加热处理4 h，冷却密封保存；100μg/mlα，β－二溴丙酰胺标准溶液；1 000μg/ml丙烯酰胺标准溶液。

1.2 气相色谱条件

色谱柱：HP-INNOWax（30.0m×530μm×1.0 μm）毛细管柱；气化室温度：250℃；检测器温度：300℃；程序升温：柱箱起始温度80℃，以25℃/min速率升至180℃，保持2.0min，然后以25℃/ min速率升至220℃，并保持1.0min。

1.3 样品前处理

1.3.1 溴化衍生

准确量取100 ml水样置于250 ml碘量瓶中，加入6.0 ml H2SO4溶液，混匀，置于4℃冰箱中30 min。从冰箱中取出试样，加入15 g KBr溶解后加入10.0 mlKBrO3溶液，混匀，置于4℃冰箱中30 min。再次从冰箱中取出试样，然后加入1.0 ml Na2S2O3溶液移入250 ml分液漏斗中。

1.3.2 萃取浓缩

将锥形瓶中溶液倒入250ml分液漏斗中，加入20 ml乙酸乙酯，萃取5 min后分离有机层。下层水相中加入10 ml乙酸乙酯再次萃取，合并两次萃取液经无水Na2SO4除水后，氮吹浓缩至5.0 ml，取1ml萃取液装入进样小瓶供分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

本实验比较酸性改性色谱柱HP-FFAP（30 m×250μm×0.25μm）） 和中性改性色谱柱HPINNOWax（30m×530μm×1.0μm）。实验结果表明，在上述色谱条件下，HP-INNOWax色谱柱对丙烯酰胺能够很好分离，并避免其他物质的干扰，仪器响应良好。α，β－二溴丙酰胺出峰时间为4.198min，故选择HP-INNOWax色谱柱进行以下实验研究。丙烯酰胺的气相色谱图如图1所示。

图1 丙烯酰胺的色谱图

2.2 校准曲线配制方法的选择

2.2.1 使用α，β－二溴丙酰胺标准溶液绘制标准曲线

使用α，β－二溴丙酰胺标准储备液配制10 μg/L、20μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L 5种不同浓度的α，β－二溴丙酰胺溶液，并根据α，β－二溴丙酰胺浓度与峰面积绘制标准曲线，可得到其线性回归方程为y=2.744 3x-5.797 5，相关系数r为0.999 6。其标准曲线具体见图2：

图2 α，β-二溴丙酰胺标准曲线

2.2.2 溴化衍生生成α，β－二溴丙酰胺溶液的工作曲线

取丙烯酰胺标准储备液按照“1.3.1”及“1.3.2”部分的步骤进行水溶液的溴化衍生反应实验，配制0.20μg/L、0.50μg/L、1.0μg/L、5.0 μg/L、10μg/L 5个浓度梯度的α，β－二溴丙酰胺使用溶液，并根据α，β－二溴丙酰胺浓度与响应峰面积绘制工作曲线，可得到其线性回归方程为：y=424.717 5x-25.738 6，相关系数r为0.999 5。其工作曲线具体如图3所示：

在相同的色谱条件下，使用两种方法配制α，β－二溴丙酰胺标准使用溶液，并绘制校准曲线。从上述图2和图3校准曲线的线性范围及峰面积响应值很直观地可以看出，使用溴化衍生反应生成α，β－二溴丙酰胺的工作曲线线性范围更宽，在ECD检测器上具有较高的响应值，该方法具有更高的灵敏度及更好的精密度。进而选择溴化衍生方法配制α，β-二溴丙酰胺溶液做以下方面的研究。若用α，β-二溴丙酰胺标准溶液绘制标准曲线，容易产生定量上的偏差，因此绘制工作曲线以消除复杂的前处理过程对定量结果的影响。

图3 α，β-二溴丙酰胺的工作曲线

利用溴化衍生-气相色谱法测定水中丙烯酰胺，通常采用标准曲线[1-3]对丙烯酰胺进行定量分析。实验结果显示，首先利用溴化衍生制备α，β-二溴丙酰胺溶液并绘制工作曲线，进而采用工作曲线对地表水中丙烯酰胺进行定量分析，具有更宽的线性范围及较高的灵敏度。

2.3 方法检出限

根据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》（HJ168-2010）的相关要求，在100ml空白水样中加入一定量的α，β-二溴丙酰胺标准使用液，配置成0.20μg/L的溶液，按照上文所述的溴化衍生-气相色谱法进行分析测定，进行7次平行测定，计算标准偏差S为0.011，并按照MDL=t（n-1，0.99）× S来计算检出限，其中，t（n-1，0.99）为置信度99%、自由度（n-1）时的t值，当重复样品数n=7时，t（n-1，0.99）为3.143。测试结果表明，水样为100ml时，方法的检出限为0.03μg/L，测定下限为0.20μg/L，满足《生活饮用水卫生规范》规定的地表水中丙烯酰胺的含量限值0.5μg/L的要求。

2.4 方法准确度和精密度

取某水库及河流水样，每个水样分别加入低浓度 （0.50μg/L）和高浓度 （5.0μg/L）的α，β-二溴丙酰胺标准使用液，分别平行进样6次，其加标回收率检测结果如表1所示。由表1可知，该方法的平均加标回收率为87.6%～97.8%，相对标准偏差（RSD）为2.03%～5.31%。

2.5 实际样品测定

采用气相色谱法对自来水、某企业污水处理站的进口、膜处理设施排口、总排口水样中的丙烯酰胺进行检测分析。结果显示，自来水及该污水处理站的进口、膜处理和总排口水样均未检出丙烯酰胺。

表1 水中痕量丙烯酰胺的加标回收试验 n=6

3 结论

笔者采用两种方法配制α，β-二溴丙酰胺溶液并绘制校准曲线，并利用工作曲线对α，β-二溴丙酰胺进行定量测定，该方法灵敏度更高，线性范围更宽。优化了样品前处理实验条件，建立了快速、操作简便、检出限低的溴化衍生-气相色谱法检测分析地表水中丙烯酰胺。该方法成功应用于自来水及某企业污水处理站进出口水样中丙烯酰胺的测定。

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