LLE-GC/MS和SPE-HPLC在水中烷基酚测定中的差异分析

＊周同娜

（山东省东营生态环境监测中心 山东 257091）

引言

烷基酚类化合物（Alkylphenols，APs）是典型的内分泌干扰物，具有很大的生物破坏性[1-2]。目前测定水中APs含量的方法很多，ASTM和ISO等组织均制定了水中APs的监测标准方法[3-4]。GC/MS法和HPLC法是研究最多的检测方法，但不足之处在于现行的研究对象多限于4-叔辛基苯酚和4-支链壬基酚[5]。然而，近年来随着树脂、化工和液晶工业的发展，更多新型的C4-C9 APs得到了广泛应用，导致上述APs进入环境水体。但国内外同时监测水中C4-C9 APs的标准方法很少[6]。实际水样中APs在提取、富集、分离和检测各个环节存在很多干扰。有机物萃取富集技术中主要有液液萃取和固相萃取两种方法[7-8]。液液萃取法成本低廉但耗费有机溶剂较多，而固相萃取法由于固相萃取柱或萃取盘以及萃取设备成本高昂。

本文采用LLE-GC/MS法和SPE-HPLC分别对地表水和生活污水等实际水样中的9种C4-C9 APs（4-叔丁基苯酚、4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚、4-庚基苯酚、4-支链壬基酚、4-辛基苯酚和4-壬基酚）进行检测，采用配对样品t检验方法比对分析两种方法在水中9种烷基酚含量测定中的显著差异。

1.实验部分

(1)仪器与试剂

气相色谱仪（美国Agilent 7890B型）；质谱仪（美国Agilent 5977B型）；高效液相色谱仪（美国Agilent 1200）；固相萃取仪（中国莱伯泰科公司Sepaths Up型）；旋转蒸发仪（德国Heidolph公司）。

烷基酚贮备液（含9种APs，各物质质量浓度均为1000μg/ml）、萘-d8贮备液（200μg/ml）、菲-d10贮备液（1000μg/ml）、芘-d10贮备液（1000μg/ml）、BPA-d16贮备液（1000μg/ml）均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司；烷基酚工作液（各物质质量浓度为10μg/ml）、内标物工作液（含萘-d8、菲-d10和芘-d10，各物质质量浓度均为1μg/ml）和替代物工作液（BPA-d16，1μg/ml），均由相关贮备液用丙酮稀释制备；二氯甲烷、乙腈、丙酮（农残级，美国Merda公司）；衍生试剂BSTFA（含1% TMCs）（德国Dr.Ehrenstorfer公司）；固相萃取柱（美国3M公司，苯乙烯/二乙烯苯聚合物材质，250mg/6ml）。

(2)色谱、质谱条件

①GC/MS条件色谱柱为HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；进样口温度为300℃；进样方式为不分流进样；进样量为1μl；色谱柱升温程序为初始柱温50℃（恒温2min），以20℃/min速率升至100℃，以10℃/min速率升至200℃，再以20℃/min速率升至300℃（保持5min）；He气压力为程序升压，初始压力为40kPa（保持5min），以2kPa/min速率升至70kPa（保持5min）；离子源温度为230℃；电子能量为70eV；传输线温度为280℃；四极杆温度为150℃；选择离子扫描（SIM）模式；溶剂延迟时间为6min。

②HPLC条件流动相A为乙腈；流动相B为实验用水；柱温为40℃；进样体积为30μl；流速为1.0ml/min；荧光检测器的激发波长为227nm，发射波长为315nm；梯度洗脱程序见表1。

表1 梯度洗脱程序

(3)校准溶液配制

在1ml容量瓶中分别移入一定体积的烷基酚标准工作液，加入内标物工作液和衍生试剂的体积均为100μl，用二氯甲烷定容后衍生1h，获得质量浓度范围为5～1000μg/L的GC/MS校准溶液，利用内标法测定目标物的质量浓度。

分别移取适量烷基酚标准工作液，用乙腈溶液逐级稀释，配制质量浓度范围为5～1000μg/L的HPLC校准溶液，利用外标法测定目标物的质量浓度。

(4)样品前处理

按照《环境监测分析方法标准制订技术导则》（HJ 168）[9]要求采用配对样品t检验判定两种方法的测定结果是否具有显著差异，采用基体加标的方式获得7组配对测定数据。地表水和生活污水中9种目标物的加标质量浓度均为0.40μg/L。

使用液液萃取法富集水样中目标物时，在分液漏斗中移入500ml水样，加入10g氯化钠和100μl替代物使用液，待氯化钠溶解后，用30ml二氯甲烷萃取2次，有机相脱水后用浓缩装置浓缩至不超过0.5ml，分别加入100μl内标物使用液和衍生试剂，用二氯甲烷定容至1ml，衍生1h。

使用固相萃取法富集水样中目标物时，依次用10ml正己烷、二氯甲烷、甲醇和实验用水活化固相萃取柱。水样以3ml/min流速通过固相萃取柱。上样结束后，用10ml甲醇溶液淋洗固相萃取柱后用氮气吹干固相萃取柱，再以2ml/min流速分别用2ml甲醇和5ml二氯甲烷洗脱，收集洗脱液。用浓缩装置浓缩到1ml以下，加入3ml乙腈再浓缩至约1ml，重复3次，用乙腈定容至1ml。

2.结果与讨论

(1)地表水中方法差异性比对分析

两种方法测定地表水中目标物本底值、测定平均值、回收率和t值见表2。从表中可见，4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚和4-壬基酚等3种目标物t值分别为3.534、-2.619和7.643，其绝对值均大于2.447，2种方法之间存在显著性差异。除此之外，其余6种目标物t值绝对值均小于2.447，2种方法之间不存在显著性差异。对比分析2种方法可知，GC/MS法中4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚和4-壬基酚的回收率为91.3%、83.8%和94.8%，而HPLC法中的回收率较低（85.1%、90.0%、77.6%），较大差异的回收率导致上述目标物使用2种方法比对时存在显著性差异。

表2 配对测定记录表

续表

(2)生活污水中方法差异性比对分析

两种方法测定污水中目标物的相关数据见表3。4-己基苯酚和4-庚基苯酚的t值绝对值小于2.447，说明2种方法之间不存在显著性差异。其余7种目标物的t值绝对值均大于2.447，2种方法之间存在显著性差异。GC/MS法中除4-己基苯酚回收率较低（85.4%）外，其余8种目标物回收率在92.8%～108%。HPLC法中除4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-庚基苯酚和4-支链壬基酚的回收率在81.4%～86.8%外，其余5种目标物回收率均在62.2%～78.8%。

(3)差异性原因分析

地表水中存在方法显著性差异的目标物数量少于生活污水。导致此种情况的原因在于目标物在不同水质中加标回收率不同，整体而言，SPE-HPLC中目标物的加标回收率低于LLE-GC/MS法，对基质复杂的生活污水此种降低率更为明显。而造成两种方法目标物回收率差异较大的原因较多。

GC/MS法由于采用SIM模式，抗干扰强，精度高，目标物附近均没有明显干扰峰。HPLC法中存在较多干扰峰，较强干扰对目标物的定性和定量形成不利影响。比对实验加标浓度为GC/MS法测定下限的10～40倍，但仅为HPLC法测定下限的2倍左右，较低加标浓度对比对方法中目标物的准确定量也存在一定影响。综合考虑水质状况、仪器设备精度、方法检出限、前处理步骤、耗材等因素，认为目标物在2种方法间的存在显著性差异是合理的。

通过实验结果分析，建议针对目标物含量很低且基质较为洁净的地表水，上述2种分析方法的测定结果基本相当，差异性较小。对于基质复杂的生活污水，优先采用LLE-GC/MS法测定目标物含量。

3.结论

（1）比对分析LLE-GC/MS法和SPE-HPLC，地表水中存在方法显著差异的烷基酚目标物数量少于生活污水。

（2）同类水中2种方法分析烷基酚目标物浓度存在显著差异的原因在于2种方法中目标物回收率存在较大差异。而此种差异来源于水质状况、仪器设备精度、方法检出限、前处理步骤、耗材等多种因素作用。