GC和HPLC测定水中苦味酸的比较

翟有朋，顾云，张宗祥，杨文武，张永兵

(泰州市环境监测中心站，江苏 泰州 225300)

·监测技术·

GC和HPLC测定水中苦味酸的比较

翟有朋，顾云，张宗祥，杨文武，张永兵

(泰州市环境监测中心站，江苏 泰州 225300)

建立了气相色谱法(GC)和高效液相色谱法(HPLC)测定水中苦味酸的分析方法，并对2 种方法进行比较。GC法检出限为0.000 4 mg/L，线性范围为0.0～0.050 mg/L，加标回收率为92.3%～94.1%，相对标准偏差为4.6%～8.9%。HPLC法检出限为0.02 mg/L，线性范围为0.10～5.00 mg/L，加标回收率为93.7%～96.5%，相对标准偏差为1.3%～2.0%。2种方法相比，GC法灵敏度较高，可用于痕量分析，但操作烦琐，不能有效地将苦味酸与硝基酚类干扰物分离；而HPLC法虽然灵敏度较差些，但简单、快速、稳定性好、准确度高，可有效地将苦味酸与硝基酚类干扰物分离。

苦味酸；气相色谱法；高效液相色谱法；水；比较

Abstract： Two analysis methods of picric acid in water were established by gas chromatography and high performance liquid chromatography, and the advantages and disadvantages of two methods were compared.The method detection limit of GC was 0.000 4 mg/L, the linear range was 0.0～0.050 mg/L, the recovery of standard addition was 92.3% to 94.1%, the relative standard deviation was 4.6% to 8.9%. The method detection limit of HPLC was 0.02 mg/L, the linear range was 0.10～5.00 mg/L, the recovery of standard addition was 93.7% to 96.5%, the relative standard deviation was 1.3% to 2.0%. GC had higher sensitivity and was suitable for trace analysis, but its operation was complex, and it couldn't separate picric acid and other nitrophenolic distractors effectively. HPLC was simple and rapid,it had good stability and high accuracy, picric acid and other nitrophenolic distractors could be separated effectively by this method.

Keywords： Picric acid; Gas chromatography; High performance liquid chromatography; Water;Comparison

苦味酸(Picric acid)又称2,4,6- 三硝基苯酚，俗称黄色炸药，是军事上最早使用的一种烈性炸药[1]。苦味酸广泛应用于工农业生产中，在医药上用作消毒剂，在农业上用作杀菌剂[2]，在环保上用作溶解白色垃圾的良好溶剂。苦味酸会对人的眼睛、皮肤、呼吸道和消化道产生危害，长期接触会引起头晕、头痛、记忆力下降等症状。

苦味酸作为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的集中式生活饮用地表水源地80个特定项目之一，其标准限值为0.5 mg/L[3]。目前测定水中苦味酸常见的方法有气相色谱法[4]、高效液相色谱法[5-6]、气相色谱-质谱联用法[7]和液相色谱-质谱联用法[8-9]等。我国推荐的方法为《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750.8—2006)[10]中规定的气相色谱法，检出限为1 μg/L，暂时还没有标准推荐的高效液相色谱法。

现采用气相色谱法-电子捕获检测器(GC-ECD)和高效液相色谱法-紫外检测器(HPLC-UV)分别测定水中的苦味酸，并对2种方法进行比较，为高效、快速测定水中苦味酸提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

6890N型气相色谱仪(美国Agilent公司)，配有电子捕获检测器；Waters2695高效液相色谱仪(美国Waters公司)，配有紫外检测器。

苦味酸标准溶液(溶剂为乙腈和甲醇)、对硝基苯酚标准溶液(溶剂为甲醇)、2，4-二硝基苯酚标准溶液(溶剂为甲醇)、4，6-二硝基邻甲酚标准溶液(溶剂为甲醇)、氯化苦标准溶液(溶剂为甲醇)均为100 mg/L,购自百灵威公司。乙腈、甲酸、甲醇、二氯甲烷、正己烷为农残级，购自上海安谱实验科技股份有限公司。无水硫酸钠、氢氧化钠、浓硫酸、次氯酸钠为分析纯，购自恒泰玻化有限公司。

1.2 样品处理

气相色谱法：量取20 mL水样于100 mL分液漏斗中，加入2 mL饱和次氯酸钠溶液，于25℃恒温水浴反应60 min，取出后加入2 mL正己烷，振荡萃取5 min后静置分层，弃去下层水样，保留上层有机相，取1.0 mL有机相到进样小瓶中，待测。

高效液相色谱法：待测水样经0.22 μm聚四氟乙烯亲水滤头过滤后，直接取1.0 mL过滤水样到进样小瓶中，待测。

1.3 色谱分析条件

气相色谱条件：色谱柱为DB-5石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm)；流速为1.0 mL/min；进样口温度为200℃；进样方式为分流进样，分流比为10∶1；检测器温度为300℃；程序升温：初始温度50℃，保持4 min，以10℃/min升至150℃，保持2 min，再以30℃/min升至220℃；进样体积为1.0 μL。

高效液相色谱条件：色谱柱为Symmetry C18柱(4.6 mm×250 mm，粒径5 μm)；流速为1.0 mL/min；检测器波长为357 nm；进样体积为40 μL。

2 结果与讨论

2.1 条件的选择及优化

2.1.1 气相色谱法

《GB/T 5750.8—2006》中苦味酸的测定以苯作为萃取溶剂，而苯的毒性较大，对分析人员危害大。研究表明：正己烷和苯对地表水、生活污水及工业废水中的苦味酸的萃取效率均较高，加标回收率均达90.0%以上，萃取效率无显著差异，但正己烷的毒性要远低于苯，所以本方法选用正己烷作为萃取溶剂。

采用石英毛细管柱取代《GB/T 5750.8—2006》中使用的填充柱，能够更好地分离目标化合物。

2.1.2 高效液相色谱法

选取乙腈和甲醇进行流动相有机溶剂试验。结果表明：当流动相有机溶剂为乙腈时，苦味酸无法从色谱柱上洗脱下来，目标化合物无响应；当流动相有机溶剂为甲醇时，目标化合物有较好的响应值，故而流动相有机溶剂选定为甲醇。当流动相中甲醇与水的比例选定为70∶30时，色谱峰形匀称，基线平稳。为了进一步改善峰型，在甲醇与水中均添加0.1%甲酸。

选取30，35及40℃进行柱温试验。结果表明：当柱温为30℃时，峰型极不对称，峰宽较宽；当柱温为35或40℃时，苦味酸响应值相差不大，但40℃时峰型较为匀称、尖锐，基线较为平缓，故柱温选定为40℃。

2.2 干扰物的分离

2.2.1 气相色谱法

气相色谱法测定水中苦味酸的原理为：水中苦味酸与次氯酸钠反应生成氯化苦，用正己烷萃取，萃取液经GC-ECD检测，以产物氯化苦来定量。由于与苦味酸结构相似的硝基酚类(如对硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、4,6-二硝基邻甲酚等)均能与次氯酸钠反应生成氯化苦，因而采用气相色谱法测定水中的苦味酸时，无法有效地将苦味酸与硝基酚类化合物分离，从而无法准确定量。

2.2.2 高效液相色谱法

按照1.3中的液相色谱条件进行分析，发现液相色谱法能将样品中的苦味酸及与其结构相似的3种硝基酚类化合物有效地分离(见图1)。

图1 2 mg/L苦味酸与3种硝基酚类高效液相色谱图

2.3 色谱图与校准曲线

苦味酸的气相色谱图与高效液相色谱图分别见图 2与图3。气相色谱法与高效液相色谱法的色谱峰形均对称尖锐、分离效果好，但气相色谱法的出峰时间较高效液相色谱法短。

图2 0.02 mg/L苦味酸氯化产物(氯化苦)气相色谱图

图3 2.0 mg/L苦味酸标准高效液相色谱图

用超纯水配制苦味酸标准溶液系列，其中气相色谱法为0.0，2.5，5.0，10.0，20.0和50.0 μg/L，高效液相色谱法为0.10，0.20，0.50，1.00，2.00和5.00 mg/L，按照 1.3条件进行测定。以苦味酸的质量浓度为横坐标，对应的仪器响应值(峰面积)为纵坐标，绘制标准曲线。得气相色谱法和高效液相色谱法测定苦味酸的标准曲线分别为y=194 570.63x-1 814.43和y=47.6x-189，2种方法的标准曲线线性范围均较宽，相关性好，相关系数均为0.999 9。

2.4 方法检出限、精密度和准确度

选择产生仪器信噪比2 ～ 5倍响应值所对应浓度的样品，重复平行测定7 次，计算测定结果的标准偏差，按照公式 MDL=t(n-1,0.99)×S计算方法检出限[11]，得气相色谱法和高效液相色谱法测定苦味酸的检出限分别为0.000 4和0.02 mg/L。

结合标准曲线线性范围，用超纯水分别配制低、中、高3个浓度水平的苦味酸水溶液，各平行测定 6 次，计算方法的相对标准偏差，用于考察方法的精密度，结果见表1。

以地表水、生活污水、工业废水为介质，分别配制低、中、高3个浓度水平的苦味酸水溶液，平行测定6次，计算方法的平均回收率，用于考察方法的准确度，结果见表1。其中，地表水、生活污水及工业废水中均无苦味酸检出。

表1 方法精密度和准确度

由表1可知，气相色谱法的平均加标回收率相对较低，相对标准偏差相对较大，说明气相色谱法适合于水中苦味酸的痕量分析，不过方法稳定性上没有高效液相色谱法好。

3 结语

建立的测定水中苦味酸的气相色谱法和高效液相色谱法均能满足《GB 3838—2002》的监测要求。

气相色谱法测定水中苦味酸的灵敏度较高，适合样品的痕量分析；用正己烷代替毒性较大的苯作为萃取溶剂，减轻了对分析人员身体的伤害；采用石英毛细管柱，能够更好地分离目标化合物。但气相色谱法样品前处理较为烦琐，涉及衍生化、萃取等步骤，耗时长；同时也不能有效地将苦味酸与硝基酚类干扰物分离，无法准确定量。

高效液相色谱法虽然检出限较高，灵敏度较低，但水样无须萃取、浓缩，分析方法简单、快速、稳定性好，准确度高。同时也可有效地将苦味酸与硝基酚类干扰物分离，能够准确定量。

[1] ALBRIGHT R.Cleanup of Chemical and Explosive Munitions[M].Newyork: Elsevier B.V, 2007.

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ComparisonofUsingGCandHPLCtoDeterminePicricAcidinWater

ZHAI You- peng, GU Yun, ZHANG Zong- xiang, YANG Wen- wu, ZHANG Yong- bing

(TaizhouEnvironmentalMonitoringCenter,Taizhou,Jiangsu225300，China)

10.3969/j.issn.1674- 6732.2017.05.004

X832

B

1674-6732(2017)05-0013-03

2017-05-22；

2017-08-03

翟有朋(1984—)，男，工程师，硕士，从事环境监测工作。