气相色谱质谱法测定地表水中硝基氯苯

赵雅芳 孙延昭 丁增辉 徐敏敏

(江苏康达检测技术股份有限公司，苏州 215002)

硝基氯苯有3种异构体，均为黄色晶体，是重要的基础石油化工有机原料，广泛应用于染料、颜料、医药、农药、橡胶助剂、工程塑料等化工领域。硝基氯苯是一种可导致畸形、基因突变及引发癌症的有毒污染物，在工业生产过程中会随废物排放到环境中，对地表水和地下水造成污染，危害人类的生存环境[1]。硝基氯苯是我国环境地表水质量优先控制的污染物指标之一，因此准确测定地表水中硝基氯苯的残留具有一定的现实意义。

地表水中硝基氯苯残留浓度一般很低，在测定前都需要进行分离、富集前处理；液液萃取法前处理操作较简便，但试剂用量大，易造成二次环境污染；固相萃取法具有富集效率好、检测灵敏度高等优点，但也存在试剂用量大和耗时长的问题[2-4]。分散液液微萃取法具有操作简便快速、富集效率高、试剂用量低和环境污染小的优点，近年来已得到广泛应用[5]。本实验建立了一种分散液液微萃取方法对地表水中硝基氯苯化合物进行提取、富集，气相色谱-质谱法定量检测的分析方法。实验表明，该方法具有简单快速，测定结果准确，可以用于地表水中硝基氯苯化合物残留的监测。

1 实验部分

1.1 主要试验仪器和试剂

Agilent 7890B/5975C型气相色谱-质谱联用仪；Agilent DB-1MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)；Neofuge 18R台式高速冷冻离心机(Heal Force力康生物医疗科技控股有限公司)；N-EVAP型氮吹仪(美国Organonation)；安捷伦微量注射器；萃取容器为10mL尖底玻璃离心管；超纯水机：VPT-Ⅱ-20T型超纯水器。

邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯标准溶液(浓度均为100mg/L，甲醇)购自北京坛墨质检科技有限公司；甲醇、丙酮、二氯甲烷、二硫化碳、四氯化碳、氯苯，均为色谱纯，美国TEDIA公司。

1.2 仪器工作条件

色谱参数：进样口温度为250℃；载气为高纯氦气(纯度99.999%)，流量为1.0mL/min；色谱柱升温程序，初始温度50℃，保持1min，以20℃/min升至170℃，再以30℃/min升至280℃，保持3min；分流进样，分流比10∶1，进样体积1.0μL。

质谱参数：EI离子源；离子源温度为200℃；电子轰击能量70eV；四极杆温度150℃；色谱质谱接口温度270℃；溶剂延迟时间2.5min；检测方式为选择离子监测模式，硝基氯苯化合物的定量离子和定性离子见表1。

表1 硝基氯苯化合物的保留时间和监测离子

1.3 水样前处理

预处理：收集地表水样1000mL, 先用漏斗粗滤后再用0.45 μm滤膜过滤。考虑到水样的酸碱度对硝基氯苯化合物稳定性可能产生影响，将过滤后的水样用酸(0.1mol/L的盐酸)或碱(0.1mol/L的氢氧化钠)调至近中性，备用。

准确移取5mL水样至10mL尖底玻璃离心管，用微量注射器快速注入600μL甲醇和80μL氯苯，加塞轻摇30S，形成乳状液后置于离心机中以6000r/min离心3min破乳。离心后萃取剂氯苯沉积以试管底部，弃去上层水相，用注射器吸取1μL氯苯沉积相直接进行气相色谱质谱分析。

1.4 标准曲线的配制

准确移取100μL邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯标准溶液于10mL容量瓶中，用甲醇定容至标线，配制成1.00mg/L的硝基氯苯混合储备液。硝基氯苯混合储备液用甲醇稀释成浓度为3.00、6.00、15.0、20.0、30.0、50.0μg/L的标准系列工作液。

2 结果与讨论

2.1 萃取剂的选择和用量

分散液液微萃取中选择萃取剂的种类是影响萃取结果的重要因素之一。本实验考察了二氯甲烷、二硫化碳、四氯化碳、氯苯对含有一定浓度的硝基氯苯化合物进行前处理后进行气相色谱质谱分析，考察对四种萃取剂水样中硝基氯苯混合物的萃取能力。实验结果表明，氯苯因具有与待测物类似的苯环结构，相容性较好，从而对硝基氯苯化合物具有较高的萃取率，见表2。因此，本实验选用氯苯作为萃取剂。

本实验分别使用40μL、60μL、80μL和100μL氯苯按1.3步骤进行前处理，考察氯苯使用量对硝基氯苯化合物回收率的影响。实验结果表明，使用40μL、60μL氯苯不能完全萃取待测物，3种硝基氯苯化合物回收率较低；当氯苯为80μL时硝基氯苯化合物的萃取效率明显提高，且测定回收率超过90%。进一步提高氯苯的使用量至100μL，回收率继续呈增加趋势，但较为平稳，可能是过多的萃取剂用量会降低富集倍数。因此，本实验选用氯苯的最佳使用量为80μL。

表2 不同萃取剂对硝基氯苯的回收率影响

2.2 分散剂的选择和用量

分散液液微萃取法中的分散剂需与萃取剂和水都能混溶。本实验选用甲醇、丙酮作为分散剂对实验结果进行了对比。在离心管中注入5mL含有一定浓度的硝基氯苯化合物溶液、80μL氯苯和600μL分散剂，经过前处理后进行分析。实验结果表明，使用甲醇作为分散剂时，待测物的萃取效率高于丙酮。因此，选择甲醇作为分散剂对待测物进行萃取。

本实验分别以200μL、400μL、600μL、800μL甲醇作为分散剂按上述步骤进行萃取。结果表明，甲醇用量低于400μL时不能形成较稳定的乳状分散体系，使用600μL和800μL甲醇时都能形成稳定均一的乳状液，因此能得到很好的回收率。不同体积甲醇作为分散剂的对应的回收率如表3。考虑到甲醇用量较多时会增大硝基氯苯化合物在水相中的溶解度，因此本实验选用甲醇的用量为600μL。

表3 不同体积甲醇对硝基氯苯的回收率影响

2.3 方法线性范围及检出限

在1.2仪器工作条件下，对硝基氯苯标准系列工作液从低浓度到高浓度进行气相色谱质谱分析，以各目标的质量浓度为横坐标, 峰面积响应值为纵坐标,进行线性回归。以3倍信号与噪声比(S/N)计算方法的检出限[6]，方法线性范围、线性方程、相关系数和方法检出限见表4，3种硝基氯苯类物质标准样品的色谱图见图1。

表4 线性范围、线性方程、相关系数及检出限

图1 3种硝基氯苯类物质的色谱图1.间硝基氯苯；2.对硝基氯苯；3.邻硝基氯苯

2.4 方法精密度试验

在1.2仪器工作条件下，对浓度为5.00μg/L和15.0μg/L的3种硝基氯苯物质进行气相色谱质谱分析，每个浓度做7个平行试验，进行方法精密度试验。从表5可以看出，3种硝基氯苯的RSD为1.50%～2.78%，能够满足分析要求。

表5 方法精密度试验结果

2.5 样品加标回收率试验

采用本方法测定了3份地表水试样，每份水样中均未检出硝基氯苯化合物。以该地表水试样为基体，进行了5.00、10.0和20.0μg/L共3个浓度点的加标回收试验，见表6。由实验结果可以看出，标准加入量20.0μg/L时，3种硝基氯苯化合物回收率分别为103.5%，101.5%，105.0%，均大于100%，对该浓度的回收试验重新按照1.3处理样品，进行测试，测试结果发现，第1次试验20μg/L点的加入方式为刻度移液管，更换胖度移液管后，回收率在95.0～100.0%之间。3个浓度点试样的加标回收率在90.8%～105.0%之间，符合分析测试规范要求。

表6 加标回收率试验

3 结论

建立了分散液液微萃取-气相色谱质谱法测定地表水中邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯的方法。实验结果表明，3种硝基氯苯化合物在3.00～50.0μg/L范围内具有较好的线性关系，相关系数均大于0.999，测定结果的相对标准偏差均小于3%(n=7)，硝基氯苯化合物加标回收率在90.8%～105.0%间。本方法前处理操作简单，样品和有机试剂用量较少，测定结果准确度和精密度较好，检出限低，可用于地表水中微量硝基氯苯化合物的测定。