固相萃取-GC-MS法測定水中四氯聯(lián)苯

劉敏（泰安市環(huán)境保護監(jiān)測站，山東泰安 271000）

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固相萃取-GC-MS法測定水中四氯聯(lián)苯

劉敏
（泰安市環(huán)境保護監(jiān)測站，山東泰安 271000）

建立全自動固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測水中微量四氯聯(lián)苯的方法。采用全自動固相萃取裝置配有C18固相萃取盤富集濃縮水中四氯聯(lián)苯后，用乙酸乙酯和二氯甲烷洗脫，以CD-5MS毛細管色譜柱分離，氣相色譜質(zhì)譜法測定水中四氯聯(lián)苯的含量。對水樣的洗脫劑、萃取流速、pH值、甲醇加入量等進行了優(yōu)化試驗，四氯聯(lián)苯PCB52，PCB77，PCB81的質(zhì)量濃度在5.00～50.0 μg/L范圍內(nèi)與色譜峰面積呈良好的線性，檢出限分別為0.002，0.003，0.002 μg/L；加標回收率分別為90.9%，92.7%，95.4%；測定結果的相對標準偏差均小于3%（n=7）。該方法靈敏度高，適用于水樣中痕量四氯聯(lián)苯的監(jiān)測。

固相萃取；氣相色譜質(zhì)譜法；四氯聯(lián)苯；水

多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯環(huán)碳原子上的氫被氯取代的一種弱極性有機化合物，四氯聯(lián)苯是多氯聯(lián)苯的一種，在工業(yè)上可作絕緣油、熱交換劑和潤滑油等，也可作為多種工業(yè)產(chǎn)品的添加劑。四氯聯(lián)苯屬于致癌物質(zhì)，能對土壤、水源、空氣造成持續(xù)性污染，極難溶于水而易溶于脂肪和有機溶劑，性質(zhì)穩(wěn)定難以分解，會在生物體脂肪中大量富集并可通過食物鏈對人體的神經(jīng)、生殖及免疫系統(tǒng)造成很大的傷害［1］。四氯聯(lián)苯在水中含量很低，對其進行檢測時需要對水樣進行富集預處理。目前水中多氯聯(lián)苯的測定方法主要是將水樣預處理后再經(jīng)氣相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法等進行測定。水中多氯聯(lián)苯的預處理方法有液液萃取［2-3］、固相萃取和固相微萃?。?-5］等。液液萃取富集水中有機物是實驗室常用的預處理方法，但操作步驟繁瑣，分析過程中有機溶劑的大量使用易對實驗人員和環(huán)境造成危害；固相微萃取雖然操作簡便，萃取效率高，但其成本較高，耗時較長；固相萃取法具有操作簡單、有機試劑用量少等優(yōu)點，已廣泛應用于水中痕量有機物的富集濃縮［6-8］。筆者采用全自動固相萃取裝置，以C18固相萃取盤富集濃縮水中四氯聯(lián)苯，用氣相色譜質(zhì)譜法進行定性、定量分析。該方法操作簡單、檢出限低、有機試劑用量少，測定結果準確可靠。

1　實驗部分

1.1主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜儀：QP2010Plus型，日本島津公司；

全自動固相萃取儀：Auto SPE-06C型，美國?？乒?；

C18固相萃取盤（47 mm）；

全自動氮吹濃縮儀：XT-NS1型，上海新拓分析儀器科技有限公司；

甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、正已烷：色譜純；

四氯聯(lián)苯（PCB52，PCB77，PCB81）標準溶液：10 mg/L，國家標準物質(zhì)研究中心；

無水硫酸鈉：優(yōu)級純，于400℃下烘烤4 h以去除干擾物；

實驗用水為超純水。

1.2色譜條件

色譜柱：CD-5MS石英毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25μm）；升溫程序：起始溫度50℃，保持1 min，以10℃/min升至110℃，保持1 min，以20℃/min升至250℃，保持2 min，以20℃/min升至330℃，保持2 min；進樣口溫度：250℃；載氣：高純氦氣，流量為0.83 mL/min；分流進樣，分流比為10∶1；進樣體積：1 μL。

1.3質(zhì)譜條件

電子轟擊源（EI源），電子能量70 eV；傳輸線溫度：250℃；離子源溫度：200℃；四極桿溫度：150℃；選擇離子掃描模式進行定量。

1.4固相萃取盤的活化

先用10 mL乙酸乙酯活化固相萃取盤C18萃取膜，再用10 mL二氯甲烷通過萃取膜以活化萃取劑，使C18的長鏈處于伸展狀態(tài)有利于與分析物緊密接觸，然后用10 mL甲醇置換二氯甲烷，最后用10 mL去離子水通過萃取盤去除甲醇，以保證疏水性的萃取劑表面與樣品水溶液有良好的接觸以提高樣品萃取效率［9-11］。

1.5采樣及水樣處理

用玻璃儀器采集地表水樣，用定性濾紙過濾去除水中的懸浮生物和泥沙，再用0.45μm微孔濾膜過濾［12］。在1 L玻璃樣品瓶中裝入500 mL水樣，加入10 mL甲醇進行樣品改性，用鹽酸溶液（1∶1）將水樣調(diào)節(jié)至pH值為5左右，在真空作用下以4.0 mL/min流速通過C18固相萃取盤，依次用15 mL乙酸乙酯、10 mL二氯甲烷作為洗脫液對C18萃取膜進行洗脫。由于收集后的洗脫液中含有一定的水分，因此經(jīng)無水硫酸鈉脫水后，置于全自動氮吹濃縮儀上進行氮吹濃縮近干，用正已烷定容至1 mL，進行儀器分析。

2　結果與討論

2.1水樣pH值的影響

水樣酸堿度可以改變一些化合物的存在狀態(tài)，對水樣固相萃取的選擇性和萃取效率影響較大。本實驗用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)水樣的pH值分別為3，5，7，9，加入10 μg/L的四氯聯(lián)苯，在1.2和1.3條件下分析測定，考察pH值對樣品溶液中四氯聯(lián)苯在C18固相萃取盤上萃取效率的影響。試驗結果表明，四氯聯(lián)苯的萃取效率隨pH值的增大而降低，當pH值在3～5范圍內(nèi)時四氯聯(lián)苯的回收率良好，考慮到C18萃取膜的適用范圍，在上樣前用鹽酸調(diào)節(jié)水樣的pH值為5。

2.2甲醇加入量的影響

由于多氯聯(lián)苯極易溶解于非極性的有機溶劑和生物油脂，在水中的溶解度較小。在水樣中加入甲醇可降低水的表面張力，減少痕量分析物在樣品瓶壁或管路的吸附，又對萃取膜的活性起到保護作用，提高回收率。實驗考察了在500 mL水樣中四氯聯(lián)苯加入量20 μg/L，甲醇加入量為0，3，5，10，15，20 mL時四氯聯(lián)苯的萃取效率。試驗結果表明，四氯聯(lián)苯回收率隨著甲醇用量的增加先增大后降低，500 mL水樣中加入10 mL甲醇時四氯聯(lián)苯（PCB52，PCB77，PCB81）萃取效率最高，因此實驗選擇500 mL水樣中加入10 mL甲醇。

2.3洗脫液的選擇

洗脫液的選擇直接影響到待測組分的回收率，四氯聯(lián)苯為非極性化合物，洗脫液極性太弱會導致四氯聯(lián)苯不能完全洗脫；洗脫液極性太強會將一些更強保留的雜質(zhì)組分洗脫下來，因此洗脫時應盡量選擇弱極性或非極性的溶劑作為洗脫液。C18萃取膜主要常見的洗脫劑有正已烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮。二氯甲烷對含氯較低的多氯聯(lián)苯洗脫效率比正已烷和乙酸乙酯高，乙酸乙酯對對稱性弱的多氯聯(lián)苯回收率比正已烷和二氯甲烷略高，因此本實驗選擇乙酸乙酯和二氯甲烷為洗脫劑。

2.4水樣上樣流量的選擇

試驗了水樣的上樣流量為2，4，8，10 mL/min時四氯聯(lián)苯的富集效果。結果表明，水樣在2，4 mL/min的流量下四氯聯(lián)苯的回收率較高，流量越大回收率依次遞減，表明水樣在經(jīng)過固相萃取裝置時的流量過高會導致四氯聯(lián)苯富集效果較差，但流量過低又會影響樣品處理時間。因此實驗根據(jù)四氯聯(lián)苯的富集效果和樣品分析效率選擇當水樣體積為500 mL時流量為4 mL/min。

2.5線性方程和檢出限

用微量注射器分別移取0，5，15，30，40，50 μL四氯聯(lián)苯（PCB52，PCB77，PCB81）標準溶液至10 mL容量瓶中，用正己烷定容至標線，配制含有各單組分質(zhì)量濃度分別為0，5，15，30，40，50 μg/L的系列混合標準工作溶液。在優(yōu)化的實驗條件下，對系列混合標準工作溶液由低濃度到高濃度依次進樣分析。以目標化合物的色譜峰面積（Y ）為縱坐標，待測物的質(zhì)量濃度（X ）為橫坐標進行線性回歸，線性方程、相關系數(shù)見表1。

在500 mL超純水中加入一定濃度的四氯聯(lián)苯標準溶液，配制成含有0.5 μg/L四氯聯(lián)苯的樣品溶液，按全流程連續(xù)測定7次，計算測定結果的相對標準偏差。按MDL=st（n-1，0.99）計算檢出限，當n=7時，t值取3.143［13］，檢出限結果列于表1。

表1　線性回歸方程、相關系數(shù)及方法檢出限

2.6加標回收及精密度試驗

在500 mL超純水中加入一定量的四氯聯(lián)苯標準溶液，配制含有四氯聯(lián)苯10.0 μg/L的水樣，各平行7份，在優(yōu)化的實驗條件下進行萃取、濃縮、上機測定，計算平均加標回收率以及測定結果的相對標準偏差，結果見表2，加標樣品的色譜圖見圖1。由表2可知，本方法測定四氯聯(lián)苯的加標回收率在90.9%～95.4%之間，7組水樣測定結果的相對標準偏差均低于3%，滿足分析測試質(zhì)量控制要求。

圖1　加標樣品色譜圖

表2　加標回收及精密度試驗結果

3　結論

建立了水中四氯聯(lián)苯的固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法檢測方法。采用Sepaths UP全自動固相萃取儀裝置、C18固相萃取盤（47 mm）萃取水樣，對水樣的洗脫劑、pH值、萃取流速、甲醇加入量對分離富集效果的影響進行了研究并優(yōu)化。該方法具有高效、靈敏、準確可靠、低污染等優(yōu)點，方法的加標回收率和精密度均滿足分析質(zhì)量控制要求，檢出限低于集中式飲用水中多氯聯(lián)苯限制域值，滿足水中痕量四氯聯(lián)苯的監(jiān)測要求。

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Determination of Four PCBs in Water by Solid Phase Extraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Liu Min
（Taian Municipal Environmental Protection Monitoring Station， Taian 271000， China）

Automatic solid phase extraction-gas chromatography mass spectrometry was set up to detect four polychlorinated biphenyls（PCBs） in water. Four PCBs were enriched and concentrated by automatic solid-phase extraction plant equipped with C18， eluted by using ethyl acetate and dichloromethane，then separated by CD-5 MS capillary chromatographic column， the content of four PCBs was detected by gas chromatography mass spectrometry. The elution agent of water，extraction of water flow rate，pH value，the amount of methanol and other conditions were studied and optimized. The concentration of four PCBs such as PCB52，PCB77，PCB81 was linear with chromatographic peak area in the range of 5.00-50.0 μg/L， the detection limits were 0.002，0.003，0.002 μg/L， respectively. The average recovery rate of PCB52，PCB77，PCB81 were 90.9%，92.7%，95.4%， respectively， and the relative standard deviation of determination results was less than 3%（n=7）. This method is suitable for trace monitoring of four PCB in water with high sensitivity.

solid phase extraction； gas chromatography-mass spectrometry； four polychlorinated biphenyls； water

O657.7

A

1008-6145（2016）04-0081-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.04.022

聯(lián)系人：劉敏；E-mail: 602974780@qq.com

2016-04-12