萃取比色法测定水中挥发酚的关注点

薛磊 王少伟 徐淑华

（山东省烟台生态环境监测中心，山东烟台 264000）

1 引言

酚类具有原生质毒性，属于高毒物质，其中以挥发酚的毒性最大，通常认为沸点低于230 ℃的大部分一元酚均可称为挥发酚。它会导致鱼类中毒死亡，灌溉农田会造成农作物枯死或减产，人体摄入一定量会出现急性中毒症状，长期饮用被酚污染的水，可引起头痛、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状［1］，挥发酚因其毒性在环境常规监测中具有重要的指示意义。挥发酚污染主要来自煤洗、炼焦、合成氨、木材防腐、化工冶炼等，特别是在有机污染场地或受化工冶炼废油等危险废物污染场地的地下水体中，挥发酚含量较高且难以去除，对生态修复及平衡容易造成不良影响［2］。

目前，挥发酚测定的主要方法有4－氨基安替比林分光光度法［3］、流动注射法［4］、气相色谱法等，其中4－氨基安替比林分光光度法作为《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书（试行）》［5］以及《国家近岸海域海水水质监测操作技术规程（试行）》［6］中的指定方法，具有灵敏度高、准确度高以及相对稳定等特点，成为日常环境监测中使用最多的经典方法。萃取比色法在日常监测中主要用于低浓度样品的检测，对于浓度大于0.4 mg/L 的挥发酚水样可采用直接分光光度法。

2 水中挥发酚测定过程中的关注点

2.1 采样质量控制

地表水挥发酚采样通常使用1 000 mL 硬质玻璃瓶，海水挥发酚采样瓶为500 mL 硬质玻璃瓶，加磷酸pH＜4，加CuSO4使其浓度为1 g/L 左右，4 ℃下冷藏均可保存24 h。每批样品应抽取不低于10%（不低于2 个）的样品瓶进行空白检验，若结果超出检出限，应重新清洗样品瓶。同时应进行现场平行样的测定，保证数量占样品总量10%以上，平行样应混合均匀后分装于2 个采样瓶中。采样瓶均利用现场水样冲洗3 次以上［6］。

2.2 干扰处理

当样品中含有氧化剂（淀粉—碘化钾试纸变蓝）时，采样后应立即用硫酸亚铁溶液或抗坏血酸溶液去除［5］。

当样品中有黑色沉淀时，可取一滴样品放在乙酸铅试纸上，若试纸变黑色，说明有硫化物存在。可加磷酸酸化生成硫化氢，搅拌曝气使其逸出［3］。

当蒸馏液存在白色浑浊时，说明水样中存在干扰测定的油脂类物质，应先用粒状氢氧化钠调节pH至12～12.5，然后采用四氯化碳等有机溶剂对水样进行萃取后蒸馏，并调节pH 至4.0［7］。

2.3 样品蒸馏

样品蒸馏的主要目的是将挥发酚蒸馏收集用于测定，同时可以消除色度、浑浊、金属离子以及苯胺类物质的干扰［8］。蒸馏前使用甲基橙为指示剂，滴加磷酸（1＋9）调节试样显示橙红色。在蒸馏过程中，纯水添加量应控制在25～50 mL，以保证水样不被蒸干且馏出液体积与待蒸馏水样体积相当。每次蒸馏前后，应清洗蒸馏仪，防止残留物污染待测样品。蒸馏后若发现甲基橙橙红色褪去，应再加1 滴甲基橙指示液［3］。

2.4 仪器选择

分液漏斗对于萃取法实验成败至关重要，应选用聚四氟乙烯活塞的分液漏斗，防止漏液对实验结果产生影响。

2.5 4－氨基安替比林的纯度

根据国家地表水环境质量监测网采测分离的要求，空白吸光度应低于0.08。4－氨基安替比林容易受潮氧化，其纯度对于空白吸光度影响很大，在实际工作中应尽量选用固体颜色较浅的4－氨基安替比林。对于溶液颜色较深或开封一段时间吸附氧化的4－氨基安替比林，按照标准规定利用10 g 60～100 目的硅镁型吸附剂进行吸附后过滤的提纯方法，空白吸光度达不到作业要求，本实验利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取2 种方法来提高4－氨基安替比林的纯度，结果显示，活性炭吸附效果相对稳定。

2.6 萃取显色

依次加入缓冲溶液、4－氨基安替比林及铁氰化钾溶液并摇匀后，需静置10 min 显色。三氯甲烷的添加应使用10 mL 大肚玻璃移液管，密闭，手工剧烈振摇2 min，倒置放气，振摇频率和力度尽量一致，保证数据的稳定性。也可以利用萃取仪进行振荡，本实验使用步琪快速溶剂萃取仪，设置转速在300 r/mim，振荡时间5 min，萃取效果较好，最高点吸光度能够保持稳定。当进行大批量样品分析时，可考虑利用萃取仪代替手工振荡，以提高工作效率。

2.7 危废处理

挥发酚是有机有毒物质，实验过程中需利用三氯甲烷进行萃取，会产生大量有机废液。因此应做好废液收集处置工作，将其置于封闭容器中保存，并及时送至有危废处置资质的单位进行处理，防止对环境造成二次污染。

3 实验分析

3.1 实验仪器及试剂

3.1.1 仪器

盛泰一体化蒸馏仪；步琪快速溶剂萃取仪；聚四氟乙烯活塞分液漏斗（250 mL）；T6 新悦分光光度计。

3.1.2 试剂

4－氨基安替比林（进口、国产）；氯化氨（国药）；氨水（国药）；铁氰化钾（国药）；三氯甲烷（国药）；硅镁型吸附剂（60～100 目）；活性炭；磷酸（国药）；甲基橙（国药）；苯酚标准储备液（100 mg/L，环保部标样所）；挥发酚标准样品（200363，环保部标样所）。

3.2 监测方法和环境质量标准

3.2.1 HJ 503—2009 和GB/T 17378.4—2007 挥发酚萃取分光光度法对比

目前地表水、地下水、饮用水中挥发酚的分析方法为HJ 503—2009《水质 挥发酚的测定4－氨基安替比林分光光度法》中的萃取分光光度法，海水挥发酚测定方法为GB/T 17378.4—2007《海洋监测规范 第4部分：海水分析》［9］。两种方法对比见表1。

表1 2 种分析方法对比

3.2.2 水环境质量常规达标要求

环境质量标准对比见表2。

表2 环境质量标准对比mg/L

3.3 不同4－氨基安替比林提纯方法测定空白吸光度的对比

提纯方法必须以最少的提纯剂达到提纯药品的目的、曲线斜率（曲线最高点吸光度）高和曲线最高点吸光度稳定性3 个条件［7］。齐格其［7］认为，活性炭吸附得到的空白值以及曲线斜率相对稳定。蒙源［10］认为，三氯甲烷萃取的方法可有效降低空白值。本文利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取以后再加入硅镁型吸附剂的方法对4-氨基安替比林进行提纯对比。

3.3.1 活性炭吸附

将配制好的4-氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入2 g 活性炭搅拌静置，双层滤纸过滤，滤液再加10 g 硅酸镁吸附剂搅拌静置，二次过滤，收集淡黄色滤液。经过此种方法提纯的4-氨基安替比林与未提纯吸光度对比结果见表3。由表3 可知，不同厂家的4－氨基安替比林经过活性炭吸附后均能达到作业要求。

表3 不同厂家试剂经活性炭吸附提纯吸光度结果

3.3.2 三氯甲烷萃取

将配好的4－氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入分液漏斗，加入10 mL 三氯甲烷剧烈振荡1 min，倒置放气，静置分层，取上清液，加入10 g 硅酸镁吸附剂搅拌静置，过滤后收集滤液，空白和最高点吸光度见表4。由表4 可知,经三氯甲烷萃取后，空白吸光度能够达到作业要求，但最高点吸光度值偏低。

表4 不同厂家试剂经三氯甲烷萃取后吸光度结果

由实验结果可知，上述两种方法都能够有效降低空白吸光度，但是经三氯甲烷萃取后最高点吸光度偏低，曲线斜率偏低，可能对实验结果产生影响。原因可能在于三氯甲烷在去除杂质的同时萃取了4－氨基安替比林的一部分有效成分，使提纯效果不够稳定。因此实验中可采取2 g 活性炭吸附＋10 g 硅镁型吸附剂或者多次过滤的方式，对不符合空白值要求的4－氨基安替比林进行提纯。

3.4 萃取仪振荡与手工振荡结果对比

3.4.1 萃取过程

在分液漏斗中按顺序加入标准样品和各种试剂静置10 min 以后，加入10 mL 三氯甲烷，密塞后振荡。萃取仪参数设置为转速300 r/min，振荡时间5 min；手工振荡时间2 min，尽量保证频率一致。

3.4.2 校准系列

利用2 种方法分别验证标准曲线、数据精密度以及准确度等，比较其可替代性。配置苯酚标准使用液浓度为1 mg/L，其中HJ 503—2009 标准系列的标准物质添加量分别为0，0.25，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0 μg/L，GB/T 17378.4—2007 标准系列的标准物质添加量分别为0，0.50，1.00，2.00，4.00，7.00，10.0 μg/L。

3.4.3 结果对比

利用萃取仪对挥发酚进行萃取，分别采用2 种方法制作的标准曲线见表5。

表5 萃取仪振荡萃取标准曲线

利用标准样品配置浓度为0.004 0，0.020 0 mg/L的实际样品进行精密度检验，结果见表6。

表6 萃取仪振荡精密度检验结果

使用编号为200363 的标样进行准确度检验，结果见表7。

表7 萃取仪振荡准确度检验结果

从表6-7 可以看出，利用萃取仪振荡能够取得相对稳定的分析结果，精密度和准确度均取得理想结果，萃取仪可以同时萃取多个样品，对于大批量样品监测具有一定的优势。同时用2 种监测方法分别分析了烟台市芝罘区某饮用水水源地以及莱州湾附近海域水质，结果见表8，挥发酚均未检出。

表8 实际样品挥发酚分析结果L

采用手工振荡对挥发酚进行萃取，分别采用2种方法制作的标准曲线见表9。

表9 手工振荡萃取标准曲线

利用标准样品配置浓度为0.040 0 ，0.020 0 mg/L的实际样品进行精密度检验，结果见表10。

表10 手工振荡精密度检验结果

利用编号为200363 的标样进行准确度检验，结果见表11。

表11 手工振荡准确度检验结果

由表9 可以看出，2 种方法得到的标准曲线斜率相差不大，利用萃取仪萃取得到的曲线斜率稍高，其精密度和准确度测试能够取得理想结果。同时分析烟台芝罘区某饮用水水源地以及莱州湾附近海域水质，结果见表12，挥发酚均未检出。

表12 挥发酚实际样品分析结果L

以上数据结果显示，2 种方法对于测定低浓度样品均具有良好的可行性，由于海水监测方法取样量少、试剂使用量小，虽然检出限（0.001 1 mg/L）相比地表水监测方法（0.000 3 mg/L）稍高，但本文认为在常规的达标环境质量监测以及污水监测中，可以使用海水方法对地表水、地下水和海水进行监测。

4 结论

挥发酚分析过程比较繁琐，需要注意的地方很多，由于三氯甲烷毒性大，应尽量减少操作失误。本文对挥发酚萃取分光光度法进行全过程的梳理总结，在采样、保存、干扰去除、前处理以及实验室分析萃取过程中，找出容易影响数据准确性的关键点，提前预防实验中可能出现的问题，减少三氯甲烷的损耗，同时提高数据的可信度。本文利用地表水和海水2 种方法对实际水样进行测定，证明2 种方法对于低浓度样品都具有较好的适应性，GB/T 17378.4—2007 海水挥发酚的分析方法可满足大部分日常挥发酚监测需求。对于大批量样品，还可以采用萃取仪振荡进行萃取来减轻工作量。