水中苯系物测定方法的研究

焦伟

摘 要：目的建立用顶空进样毛细管柱气相色谱测定水中苯系物的方法。方法采用顶空进样，当顶空瓶中的苯系物在气液两相达到动态平衡时取顶部的气体进样，经毛细管柱分离和氢火焰离子检测器检测，对水中苯、甲苯、邻位二甲苯、间位二甲苯、对位二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯等7种苯系物进行测定；结果在一定浓度范围内方法线性相关性良好，线性相关系数 r>0.9991，相对标准偏差（RSD）均<2.0% ，加标回收率98.5% ～103.0%；结论顶空毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物，线性相关性好、精密度高、回收率合理，具有简单、快速、准确的优点，是水中苯系物测定的理想方法。

关键词：顶空；气相色谱；苯系物；回收率；精密度；RSD

苯系物为无色或浅黄色透明的油状液体，具有强烈的芬芳气味，易挥发为蒸汽、易燃、为环境中一类常见的有机物。主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等化合物，都是煤焦油分馏或者石油裂解的产物，虽然广泛应用于各种化工行业，但是具有较大的毒性，目前苯系物已经被世界卫生组织列为严重致癌物质[1]。因为具有易挥发、易燃等特别，容易挥发成气体后被人体吸入，因此人如果在短时间内吸入高浓度的苯系物时，可对中枢神经系统有麻醉作用，轻则头晕、恶心、头痛、乏力、胸闷等，重则导致昏迷以致窒息、循环衰竭而死亡[2]，如果长时间接触苯类物质则会引起慢性中毒，可致头痛、失眠、神经衰弱、记忆力减退等症状，严重可致癌等严重影响人体身体健康[3]，特别是苯，其毒性极大，长期接触可致白血病等严重疾病。

因此水中苯系物因为对人体具有危害，以及作为水体污染的先兆指标越来越受到关注，测定水质中的苯系物，对保证人们的健康具有十分重要的意义[4]。水体中苯系物的含量一般较低，传统的分析方法都是将这些物质通过前处理后富集，进行分析，但是这些方法操作繁琐，时间长，需要耗用有机溶剂，且对人体可能有一定的危害，安全性低。吹扫捕集法自1974年由T.A.Bellar等[5]人提出后，由于不需要前处理，不需要使用任何有机溶剂和富集等特点，获得了较快的发展，是测定水中苯系物的方法之一。然而其需要特定设备方可测定，且设备价格昂贵，基层单位很难实现，而顶空气象色谱法是分析样品中低熔点，易挥发组分的常见方法，因此本研究利用苯系物易挥发的特点，运用顶空气相色谱仪，建立了一种测定水中苯、甲苯、乙苯、二甲苯（对位、间位、邻位）、异丙苯、苯乙烯等多种苯系物的方法，并测定两种未知浓度水质中的苯系物，取得了较为理想的检结果，现将研究报告如下。

1材料和方法

1.1仪器与耗材

购自日本岛津公司的型号为GC-2010 Pro的气相色谱仪；FID检测器；CP-2014C石英毛细管色谱柱（30m×0.320mm×0.25?m）；DK-S12型恒温水浴锅；40mL顶空瓶，配有聚四氟乙烯硅橡胶垫和塑料螺旋帽密封；1mL微量注射器；购自国家标准物质研究中心的色谱纯标准物质；优级纯氯化钠；购自默克公司的色谱纯甲醇；实验室自制纯化水；纯度99.999%氮气；纯度99.99%氢气；经净化的压缩空气。

1.2实验条件

检测器温度为250℃，汽化室温度为150℃，柱温为50℃，载气流量为氮气1.5mL/min，氢气40mL/min，空气400mL/min，分流比10：1，尾气吹扫气流量30mL/min。

1.3标准曲线绘制

1.3.1混合标准液的配制如下

室温下分别吸取色谱级标准苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯一定量体积于10mL的容量瓶中，并加入甲醇稀释至刻度。取稀释液125?L于100mL容量瓶中，并加纯水定容至刻度，即为标准液，内含标准物质浓度分别为：苯1.000mg/mL，甲苯1.000mg/mL，鄰二甲苯1.000 mg/mL，对二甲苯1.000 mg/mL，间二甲苯1.000 mg/mL，乙苯1.000mg/mL，异丙苯1.000mg/mL，苯乙烯1.000mg/mL。

1.3.2标准曲线的制定

取5个100mL的容量瓶，加适量纯化水，分别取混合标准液加入 0.5mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10.0mL，纯化水定容至刻度。分别将上述系列标准液装满顶空瓶，再从各顶空瓶吸出25mL，使待测液体积15mL，加入4g氯化钠，立即盖上瓶盖并摇匀，氯化钠溶解后，60℃水浴加热30min，分别抽取顶空瓶内液上空间气体800?L注入色谱仪。以峰面积作为纵坐标，浓度作为横坐标，绘制标准曲线。

2结果

2.1标准曲线和方法检出限

在选定条件下，系列苯系物中各组分的校正曲线、相关系数和检出限结果见表1。

2.2精密度测定

用苯系物配制一样品，按同样的分析方法，连续测3次，得结果的相对标准偏差在0.27%～1.77%间，符合方法学要求，结果见表2。

2.3加标回收实验

取2.2中配制的样品置于100mL容量瓶中，加入标准液2mL，用2.2配制的样品定容至刻度，测定，结果见表2。从表3结果可知回收率为90.0～106.0%之间，符合方法学规定。

3结论

目前测定水中苯系物的方法主要有固相萃取法、吹脱捕集法等方法，但均要求有专业设备，而本法仅用气相色谱仪即可，经济成本低，操作简单，结果可靠性较好，是开展水中苯系物监测的途径之一。

据文献报道，水中加入氯化钠量对灵敏度影响较大，因此氯化钠配制要准确；提高平衡温度可使更多苯系物从水相中气化，有助于响应值增加，提高灵敏度，但不宜太高，否则水蒸气进入色谱系统。二硫化碳具有较大的毒性，本方法不需要用二硫化碳萃取，因此毒性小，不易造成职业危害，更加安全。此外本法测定的多种苯系物（苯、甲苯、邻位二甲苯、间位二甲苯、对位二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯）的线性相关性良好，相关系数均大于0.9990，RSD均<2.0%，回收率9，0.0%～106.0%之间，说明线性范围、精密度和回收率均较理想，值得推广。

结果表明，顶空毛细管色谱法测水质中的苯系物操作简单，分析时间短，灵敏度高，无需有机溶剂萃取，毒性小，安全性高。此外改法的线性曲线相关性、检出限、回收率结果均较好，是一种测定水中苯系物的可靠方法，且运用该方法测得的自来水和待测水样中的7种苯系物含量，自来水中未检出，待测水样也未检出苯系物，说明本水样中苯系物极低。

参考文献：

[1]李琳.化工行业苯系物接触作业人员职业健康状况分析[J].当代医学，2014（30）：163-164.

[2]赵慧琴，刘斌，张燕.吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定水中苯甲醚和8种苯系物的多组分分析方法验证[J].医学动物防制，2015，11（7）：818-820.

[3]李欣欣，梁学凯，冯国栋，郇延富.水中苯系物的测定方法[J].现代仪器与医疗，2007，13（1）：14-18.

[4]俞发荣，李登楼，谢明仁.苯污染对人类健康影响研究进展[J].生态科学，2016（2）：195-199.

[5]杨勋兰，李玉洪，王玥劼等.吹扫捕集-气相色谱法快速分析水中苯系物和氯苯类化合物[J].水资源保护，2012，28（3）：72-74.