高效液相色谱-二极管阵列检测器测定水中的阿特拉津

董凤娟， 王筱梅， 杨坤， 姚海燕， 许昶磊

（1.山东省枣庄生态环境监测中心， 山东 枣庄 277000； 2.枣庄市环境保护科学研究所有限公司，山东 枣庄 277000）

阿特拉津（Atrazine）是一种三氮苯类除草剂，因其价格低廉， 除草效果好， 在世界范围内得到广泛应用［1］。 阿特拉津在土壤中迁移性强， 具有土壤淋溶性， 易被降水、 淋溶、 灌溉、 径流迁移入水体， 造成地下水及地表水的污染。 其残留周期长，难降解， 毒性大， 在环境问题中日益突出［2］。 目前， 阿特拉津已成为评价水体有机污染物的重要指标， 被列为国际环境优先控制污染物［3］。 在环境监测工作中， 阿特拉津成为地表饮用水水质每月例行监测项目［4］。

目前， 阿特拉津的检测方法主要有气相色谱法［5－7］、 液相色谱法［8－10］、 气相色谱－质谱联用法［11－12］、液相色谱－质谱联用法［13］等。 质谱法灵敏度较高，但也易受杂质干扰， 且仪器操作繁琐， 使用维护费用较高。 本研究采用耐高压高效液相色谱－二极管阵列检测器建立了一种水中阿特拉津的测定方法，通过对检测波长、 流动相及色谱柱等色谱指标的优化， 确立了阿特拉津的最佳检测条件， 以乙腈－水体系作为流动相、 使用窄内径、 细颗粒色谱柱， 实现了在较低流动相流速下的快速分析。 由于乙腈的紫外吸收截止波长较甲醇低， 在低波长处， 乙腈－水体系背景吸收较弱， 采用乙腈－水体系作为流动相可得到较低的检出限， 本方法的检出限与质谱法检出限接近［11］。 与传统液相色谱法（HJ 587—2010《水质 阿特拉津的测定 高效液相色谱法》［14］）相比，该方法具有较低的检出限， 在较低流速下实现了阿特拉津的快速检测， 减轻了对环境造成的二次污染， 为水中阿特拉津的测定提供了依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器： 耐高压高效液相色谱仪-二极管阵列检测器， 耐高压四元泵， 自动进样器， 二极管阵列检测器， OpenLab CDS 2.3 工 作 站， Agilent InfinityLab Poroshell 120 EC－C18（3.0×150 mm， 2.7 μm）色谱柱，旋转蒸发仪， 分液漏斗振荡萃取器， 0.45 μm 滤膜。

试剂： 色谱纯乙腈， 色谱纯甲醇， 色谱纯二氯甲烷， 超纯水（自制）， 分析纯硫酸钠， 阿特拉津标准品（（100±3）μg／mL）， 甲醇中的阿特拉津（（87.1±9.3）μg／mL）。

1.2 色谱分析条件

色谱柱为Agilent InfinityLab Poroshell 120 ECC18（3.0×150 mm， 2.7 μm）， 流动相为乙腈-水体系（V乙腈∶V水＝60 ∶40）， 流速为0.3 mL／min， 进样量为10 μL， 柱温为30 ℃， 紫外吸收波长为222 nm， 参比波长为360 nm。

1.3 样品预处理

取100 mL 水样于250 mL 分液漏斗中， 用20 mL 二氯甲烷置于分液漏斗振荡萃取器， 分2 次萃取， 每次10 mL， 每次萃取5 min， 萃取过程注意放气。 静置分层后， 将有机相分离至磨口瓶中， 加入干燥的无水硫酸钠干燥有机相。 将干燥后的有机相用旋转蒸发仪浓缩至近干， 用甲醇定容至1 mL，保存在4 ℃冰箱内。 如果水中阿特拉津的浓度在曲线范围内， 可用微孔滤膜过滤后直接进样。

2 结果与讨论

2.1 紫外吸收波长的选择

阿特拉津紫外波长扫描结果显示， 阿特拉津在222 nm 处有最大吸收。 因此， 确定检测波长为222 nm， 参比波长为360 nm。

2.2 色谱柱及流动相的选择与优化

采用C18（4.6×150 mm， 5 μm）色谱时， 流动相中有机相比例较高， 使用流速较大； 使用窄内径、 细粒径色谱柱C18（3.0×150 mm， 2.7 μm）时，使用有机相比例较小的流动相， 较小的流速， 即可达到同等效果的分离。 在有机相选择方面， 乙腈的紫外吸收截止波长较甲醇低， 在222 nm 的检测条件下， 乙腈－水体系背景吸收较弱， 可得到较低的检出限， 且乙腈洗脱能力较强［15］， 因此， 选择乙腈－水体系作为流动相。

当乙腈与水体积比为70 ∶30、 65 ∶35 时， 标准溶液中的阿特拉津峰与前面的杂质峰不能有效分离； 当乙腈与水体积比为45 ∶55、 50 ∶50 时， 实际水样中的杂质对阿特拉津色谱峰均存在不同程度的干扰； 当乙腈与水体积比为60 ∶40 时， 标准溶液中的阿特拉津在约4.2 min 处出峰， 与前面的杂质峰分离度为2.3， 达到有效分离， 结果见图1。 在此条件下对实际水样进行检测， 实际水样在约3.8 min 处有一大的杂质峰， 该杂质峰与阿特拉津色谱峰分离度为2.0， 达到有效分离， 试验结果见图2、图3。 由图2、 图3 可知， 当乙腈与水体积比为60 ∶40 时， 杂质峰对阿特拉津的测定干扰可消除。

在HJ 587—2010 中， 流动相流速采用0.8 mL／min， 阿特拉津保留时间约为5.1 min。 本方法流动相流速采用0.3 mL／min， 阿特拉津保留时间约为4.2 min， 可在低流速、 低有机相含量下实现阿特拉津的快速检测， 减轻了流动相对环境造成的二次污染。

图1 V乙腈∶V水= 60 : 40 时阿特拉津标准溶液色谱Fig. 1 Atrazine standard solution chromatogram when Vacetonitrile ∶Vwater ＝60 ∶40

图2 V乙腈： V水＝60 : 40 时水样色谱Fig.2 Water sample chromatogram when Vacetonitrile ∶Vwater ＝60 ∶40

图3 V乙腈： V水= 60 : 40 时水样加标色谱Fig. 3 Water sample added standard chromatogram when Vacetonitrile ∶Vwater ＝60 ∶40

2.3 方法的检出限及定量限

以信噪比为3 时计算方法的检出限， 取100 mL 水样时， 方法的检出限为0.03 μg／L。 以信噪比为10 时计算方法的定量限， 取100 mL 水样时， 方法的定量限为0.1 μg／L。 HJ 587—2010 中， 阿特拉津的检出限为0.08 μg／L， 定量限为0.32 μg／L。 因此， 本试验方法与传统液相色谱法相比， 具有较低的检出限及定量限。

2.4 标准曲线绘制

将100 μg／mL 的阿特拉津标准溶液用乙腈稀释为10 μg／mL。 采用乙腈稀释10 μg／mL 阿特拉津标准溶液， 配制成质量浓度为0.01、 0.05、 0.1、 0.5、1.0 μg／mL 的标准系列。 根据所确定的色谱条件， 采用外标法测定， 以阿特拉津的浓度对峰面积绘制标准曲线。 线性回归方程为y ＝290.564 52 x－0.134，相关系数r ＝0.999 99。 标准曲线系列见表1 及图4。

表1 标准曲线系列Tab. 1 Standard curve series

图4 标准曲线Fig. 4 Standard curve

2.5 方法的精密度与准确度

分别配制质量浓度约为0.01、 0.1、 1.0 μg／mL低、 中、 高3 个浓度的阿特拉津标准溶液， 分别连续进9 针， 计算其日内精密度； 对3 个浓度的阿特拉津标准溶液， 连续测定3 d， 每天连续进样3 次， 计算其日间精密度。 结果表明， 低、 中、 高3 个浓度的日内精密度相对标准偏差分别为0.0%、 0.0%、 0.15%，日间精密度相对标准偏差分别为0.0%、 0.5%、 0.26%。因此， 该方法具有较高的精密度及重复性。

2.6 方法的准确度

在上述条件下， 分析检测质量浓度为（87.1 ±9.3）μg／mL 的标准溶液， 测定结果为87.1 μg／mL，相对偏差为0.0%。 在空白样中加入低、 中、 高3个浓度的阿特拉津标准溶液， 将样品浓缩处理后进样， 检测阿特拉津的浓度， 计算空白加标回收率，结果见表2。 在周村水库水样中加入低、 中、 高3个浓度的阿特拉津标准溶液。 将样品浓缩处理后进样， 测定阿特拉津的含量， 计算实际样品加标回收率， 结果见表3。 由表2、 表3 可知， 空白加标回收率在89.0%～109.4%之间， 实际样品加标回收率在82.6%～90.0%之间。 该方法具有较高的准确度。

表2 空白加标回收率Tab. 2 Standard addition recoveries of blank markup

表3 实际样品加标回收率Tab. 3 Standard addition recoveries of actual samples

2.7 实际水样的测定

分别采集我市周村水库（地表水源地）、 十子河（地表水）、 丁庄水源（地下水源地） 3 个点的水样，萃取浓缩后进行检测， 结果表明， 3 个点位的阿特拉津均为未检出， 与传统液相色谱法的检测结果一致。

3 结论

在方法摸索过程中， 阿特拉津最大紫外吸收波长较低， 比较接近溶剂的紫外吸收截止波长。 而乙腈较甲醇具有较低的紫外吸收截止波长， 且其洗脱能力较强， 因此选用乙腈－水体系作为流动相， 使该方法具有较低的检出限。 观察二极管阵列检测器光图谱， 空白及实际水样对阿特拉津均存在干扰，通过调整流动相比例及流速， 可有效避免水样中其他有机物对阿特拉津的干扰， 且具有较宽的线性范围， 较高的准确度， 良好的精密度和加标回收率。 同时， 本研究采用内径及填料粒度较小的色谱柱， 在低流速、 低有机相含量的条件下， 可实现阿特拉津与杂质峰快速、 有效分离， 较大地减轻了分析过程中有机相对环境造成的二次污染， 为水环境中阿特拉津的检测提供了一个准确、 快速、 有效的方法。