固相膜萃取-高效液相色谱法测定水中的8种多环芳烃

陈茜 江珊珊 付渝森(国家城市供水水质监测网重庆监测站，重庆 400000)

0 引言

多环芳烃(PAHs)，含有一个苯环以上的芳香化合物，迄今为止已发现有200多种PAHs。其中有相当部分具有致癌性，如苯并(a)芘，苯并(a)蒽等。因其具有极强的致癌、致畸、致突变性，所以是比较受关注的一类环境污染物，已被列入优先控制污染物名单[1]。PAHs广泛的分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，曾有大量文献报道多环芳烃普遍存在于水体中，在水中有检出[2-3]，但通常含量很低，因此对水体中痕量PAHs 进行快速准确的检测是十分必要的。本文主要采用固相膜萃取联用高效液相色谱法进行水中8种多环芳烃的检测。方法灵敏度高，分析时间短，检出限低，精密度高，准确度高，完全满足日常检测工作的需要。

1 实验部分

1.1 仪器和主要试剂

液相色谱仪(Waters e2695)带荧光检测器；全自动固相萃取仪：盛康E9000；超纯水(由超纯水器制备)；甲醇、二氯甲烷、丙酮：色谱纯；Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜；多环芳烃16种混合标准溶液：浓度均为200mg/L；硫代硫酸钠：分析纯。

1.2 色谱条件

色谱柱：Waters PAH C18(150×4.6mm，5um)；流量：1.0mL/min；柱温：35℃；进样量：10uL。荧光检测波长如表1所示，流动相梯度洗脱程序如表2所示。

表1 荧光检测器波长

表2 梯度洗脱程序

1.3 标准曲线的配制

精密量取多环芳烃类化合物标准溶液(200mg/L)1.00mL于10.00mL容量瓶中，加甲醇稀释至刻度，定容即得20.0mg/L的标准储备溶液，4℃避光保存。精密吸取一定量的标准储备溶液，采用甲醇逐级稀释成多环芳烃混标标准系列，浓度依次为0.1、0.3、0.5、1.0、2.0、2.25、2.5、3.0mg/L。

1.4 样品预处理

用棕色玻璃瓶取1000mL水样，对较混浊水样用定性滤纸过滤，当采集含有余氯等氧化剂的水样时，每升水中至少加入25mg硫代硫酸钠脱氯。再向水中加入20mL丙酮作为基体改性剂。水样应于0～4℃避光冷藏保存，在24h内尽快进行预处理。用5mL甲醇、5mL超纯水活化固相萃取膜，将1000mL水样接入已活化的萃取膜，以50mL/min流量通过萃取膜富集。待水样富集完毕后，以5.0mL蒸馏水淋洗，氮吹至干。用4.0mL二氯甲烷(分2次，每次2mL)洗脱，洗脱液氮吹至干用甲醇定容体积为1.0mL，待测定。

1.5 测定方法

采用外标法进行计算，根据水样谱图中相应色谱峰的峰面积，在标准曲线上查出相应多环芳烃的质量浓度，按式(1)计算水样中多环芳烃的质量浓度：

式中：ρ为水样中多环芳烃的质量浓度(mg/L)；ρ1为标准曲线中对应多环芳烃的质量浓度(mg/L)；V1为定容体积(mL)；V为水样体积(mL)。

2 结果与讨论

2.1 分析条件选择

参考HJ 478—2009色谱条件II，采用甲醇和水作为流动相，比较流速分别为1.0mL/min、1.2mL/min，结果1.0mL/min能够更好的对16种PAHs进行分离。调整流动相梯度洗脱的比例，使得各PAHs的分离度能够达到1.5，最终得到表2的梯度洗脱程序。由于16种多环芳烃荧光属性不同，参考HJ 478—2009的荧光检测器波长范围，得到初步的激发波长和发射波长，再根据时间的改变，对荧光参数进行设定，最后得到表1的荧光参数。上述色谱条件，能够在40min内能实现15种PAHs的基线分离(二氢苊无荧光属性)，得到的PAHs标准溶液荧光色谱图如图1所示。

图1 15种多环芳烃标准色谱图

2.2 固相萃取条件选择

2.2.1 萃取方式的选择

对固相萃取小柱和固相萃取膜进行了比较，采用SUPELCO ENVI-18柱、Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜对水样进行处理，其中用SUPELCO ENVI-18柱进行上样处理时，上样流速为5mL/min，采用Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜进行水样的上样处理时，上样流速为50mL/min，对于富集1000mL水样，Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜仅用20min即可完成上样处理，而用SUPELCO ENVI-18柱需要200min才能完成上样处理，相比之下可以节约更多时间。

2.2.2 萃取流速的选择

用Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜进行上样流速的比较，分别使用40mL/min、50mL/min、60mL/min的上样流速，其中60mL/min的上样流速时，处理部分浑浊样品时，固相萃取膜会被堵塞，而采用40mL/min和50mL/min的上样流速比较，两者无明显区别，而50mL/min的上样流速会更加高效。

2.2.3 萃取方式对回收率的影响

采 用SUPELCO ENVI-18柱、Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜进行水样的回收率实验，结果Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜回收率在52.8%～82.3%，SUPELCO ENVI-18固相萃取柱回收率在23.9%～74.4%，综上考虑，选择Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜进行测定，更加快速，同时回收率更高。选用甲醇、二氯甲烷、甲醇/二氯甲烷(V:V/1:1)作为洗脱溶剂进行回收率实验，二氯甲烷的到的回收率最高。综合考虑，最终采用Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜和二氯甲烷进行测定。

2.3 线性关系和检出限

按照上述条件测定，以物质的峰面积为纵坐标，以响应的质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，结果如表3所示。检测结果表明，此8种多环芳烃在0.1～3.0mg/L范围内的线性较好，相关系数r均大于0.999。

表3 8种多环芳烃实验结果数据

本方法的检出限(MDL)由多次重复测定的标准偏差乘t值得到，即MDL=st(n-1, 1-α=0.99) (s为重复实验的标准偏差，n为重复实验的次数，t(n-1, 1-α=0.99)为自由度为n-1置信水平为99%时的t值)，得到的PAHs检出限在0.01～0.03μg/L。

2.4 回收率和精密度

在地下水、地表水、自来水样品中分别添加0.1mg/L的PAHs，取6份平行测定，计算回收率和精密度，见表3。结果表明，此8种多环芳烃的平均回收率在60.2%～121%，精密度RSD<20%。

2.5 实际水样分析

按照该检测方法，对不同的地下水，地表水及饮用水进行检测，苊、芴、菲、蒽、芘、苯并(a)蒽、䓛、二苯并(a、h)蒽八种多环芳烃均为未检出。

3 结语

采用固相膜萃取联用高效液相色谱法进行多环芳烃的测定，该方法的样品前处理时间能有效缩短，且回收率能大幅提高，同时精密度好，灵敏度高，能够快速准确的检出水中的残留的微量的PAHs，适用于地下水，地表水及饮用水的苊、芴、菲、蒽、芘、苯并(a)蒽、䓛、二苯并(a、h)蒽八种多环芳烃的检测。