高效液相色譜法測(cè)定飲用水中苯并芘研究

吳祥宗

高效液相色譜法測(cè)定飲用水中苯并芘研究

吳祥宗

福州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站

為準(zhǔn)確測(cè)定飲用水中苯并芘的含量，采用高效液相色譜—熒光檢測(cè)器分析，采用液液萃取方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理。分別改變流動(dòng)相、熒光檢測(cè)器波長(zhǎng)、流速等參數(shù)，在優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)條件下，苯并芘在0～1000 μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.9997，樣品加標(biāo)回收率為78.6%～89.4%，精密度為2.5%～5.1%，效果良好，適用于飲用水中苯并芘的定性定量測(cè)定。

苯并芘 高效液相色譜法 飲用水

多環(huán)芳烴是較重要的環(huán)境和食品污染物，全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了200多種多環(huán)芳烴物質(zhì)，苯并芘是公認(rèn)致癌物之一，空氣中的苯并芘是由天然氣、石油、煤炭燃燒引起，水中的苯并芘一般是工業(yè)“三廢”、管道涂層、蓄水槽污染等引起，人以及動(dòng)物攝入苯并芘，容易誘發(fā)皮膚疾病、消化道疾病以及腫瘤等，嚴(yán)重威脅生命安全[1]。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于苯并芘的測(cè)定方法很多，包括液相色譜法、紫外光度法和熒光分光光度法等[2-3]，由于苯并芘在飲用水中含量較低，從飲用水中濃縮苯并芘顯得尤為必要，目前主要采用固相萃取、液相萃取等技術(shù)[4-5]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)采用液相萃取測(cè)定飲用水中苯并芘的研究較少，而檢測(cè)飲用水中苯并芘具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文研究采用液液萃取濃縮技術(shù)結(jié)合高效液相色譜法測(cè)定飲用水中苯并芘，建立了一種能對(duì)水中痕量苯并芘進(jìn)行準(zhǔn)確定量的測(cè)定方法，對(duì)福州市3個(gè)集中式生活飲用水源地水樣進(jìn)行了檢測(cè)分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑

甲醇（HPLC純），苯并芘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，超純水（使用過(guò)濾脫氣處理），氯化鈉（分析純），無(wú)水硫酸鈉（分析純），在500℃干燥4h，二氯化碳（優(yōu)級(jí)純），甲醇（色譜純），氫氧化鈉（分析純），鹽酸（優(yōu)級(jí)純）。

1.2 儀器和設(shè)備

高效液相色譜（島津LC-20A），熒光檢測(cè)器，CO-33氮吹儀，振蕩儀（北京國(guó)環(huán)高科自動(dòng)化技術(shù)研究院）,1000 mL分液漏斗，25 μL 微量注射器。

1.3 色譜條件

20 RPAX.SB-C18（150 mm×4.6 mm,5μm），流動(dòng)相流速1.0 mL/min；柱溫30℃；流動(dòng)相：甲醇/水=70:30保持2min，以每分鐘1.67%甲醇的增量至100%甲醇，以每分鐘15 %降至70%；進(jìn)樣量10 μL；激發(fā)波長(zhǎng)（λex）290 nm，發(fā)射波長(zhǎng)(λem) 430 nm。

1.4 樣品采集及保存

分別采集福州市3個(gè)不同地區(qū)的生活飲用水源地水樣（分別標(biāo)記為A、B、C），飲用水采集和保存方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HJ478-2009[6]。

1.5 樣品的前處理

用量筒取1L水樣于1L分液漏斗中，加入30 g氯化鈉搖勻，再加入50mL二氯化碳至分液漏斗中，移至通風(fēng)廚中邊搖勻、邊放氣，無(wú)氣體放出后，放置于振蕩器中振搖10min，靜置分層，收集有機(jī)相，放入裝有無(wú)水硫酸鈉的長(zhǎng)頸漏斗中，過(guò)濾，濾液收集于濃縮瓶中。然后往分液漏斗中剩余無(wú)機(jī)相中加入6 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH，至pH＜2，重復(fù)萃取操作，合并有機(jī)相，用氮吹儀吹掃濃縮至0.2 mL，待分析。

1.6 樣品分析

1.6.1標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制和測(cè)定

將苯并芘標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇逐級(jí)稀釋成濃度為0.01、0.05、0.10、0.50、1.00mg·L-1，在分離色譜條件（本文1.3節(jié)）下進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)進(jìn)樣3次，取平均值。

1.6.2優(yōu)化參數(shù)

分別針對(duì)不同的流通相比例、不同的檢測(cè)波長(zhǎng)、流速進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最佳的色譜分析條件。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

2.1.1流動(dòng)相

比較了幾種流動(dòng)相，甲醇和水比例分別取90:10、80:20、70:30、60:40測(cè)定，最終選擇洗脫方式為：70%甲醇保持2 min，以每分鐘1.67%甲醇的增量至100%甲醇，以每分鐘15%降至70%甲醇條件下，苯并芘和樣品中干擾物能達(dá)到較好的基線分離，峰形較對(duì)稱，而且出峰時(shí)間適中。

2.1.2熒光檢測(cè)器波長(zhǎng)的優(yōu)化

對(duì)相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品經(jīng)HPLC分析檢測(cè)，參考生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法[7]、環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)方法以及文獻(xiàn)報(bào)道中采樣波長(zhǎng)[8]，分別采用如下波長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化，最終選擇的激發(fā)波長(zhǎng)為290 nm，發(fā)射波長(zhǎng)為430 nm，此時(shí)響應(yīng)最大，在16 min左右出峰，峰形較好。

表1 不同波長(zhǎng)條件下樣品的測(cè)定結(jié)果

2.1.3流速的優(yōu)化

液相泵以0.50，0.75，1.0，1.25mL/min流速進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)同種濃度下檢測(cè)峰面積隨著流速增大而減小，保留時(shí)間隨著流速增大而降低，流速較大時(shí)，柱壓增大，出峰面積減小，但流速較小時(shí)，色譜出峰峰形較寬，出峰時(shí)間較長(zhǎng)，在1.0mL/min的流速時(shí)，峰形和響應(yīng)良好，綜上考慮，選擇流速為1.0mL/min。

表2 流速優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照上述條件測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，以苯并芘的峰面積（）對(duì)濃度（，μg/L）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。所得直線回歸方程為=57321125+232102（相關(guān)系數(shù)=0.9997），線性范圍為0～1000 μg/L。

2.3 儀器最低檢測(cè)限

空白樣品進(jìn)樣，以基線3倍噪聲值在標(biāo)準(zhǔn)曲線查得結(jié)果計(jì)算[3]，得到儀器的最低檢測(cè)濃度為0.002 mg/L。

2.4 方法的回收率和精密度

本次實(shí)驗(yàn)采集3個(gè)集中式生活飲用水源地水樣兩份，其中一份為基質(zhì)本底樣品，均未檢出，低于儀器檢測(cè)限。配置低、中、高3個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入另一份水樣中，按照樣品處理步驟進(jìn)行測(cè)定，對(duì)每個(gè)加標(biāo)樣品平行測(cè)定3次，連續(xù)測(cè)定3d，分別計(jì)算日內(nèi)和日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，所得結(jié)果見(jiàn)表3。3種濃度的樣品回收率在78.6%～89.4%之間，測(cè)定結(jié)果顯示，低濃度和高濃度回收率范圍分別在78.6%～82.2%和81.6%～89.4%之間，大于《水質(zhì)—多環(huán)芳烴的測(cè)定》（HJ478-2009）中的平均回收率。由表3可以看出，低濃度加標(biāo)樣品的回收率相比于中高濃度加標(biāo)有所降低，而高濃度回收率較高，從日內(nèi)和日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）看，本方法有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

表3 水樣中苯并芘的加標(biāo)回收率和精密度

3 結(jié)論

本方法所用最佳色譜條件目前未見(jiàn)報(bào)道，線性范圍較寬，方法精密度好，能完全滿足飲用水中環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求。實(shí)際樣品加標(biāo)回收率較高，方法精密度、準(zhǔn)確度較好。本方法有毒有害試劑用量小，靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，初步建立了飲用水污染地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)階段多環(huán)芳烴測(cè)定方法的監(jiān)測(cè)體系，可完全適用于飲用水中痕量苯并芘的定性定量分析。本次實(shí)驗(yàn)中，A、B、C地區(qū)水源飲用水中苯并芘未檢出，含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該法為進(jìn)一步開(kāi)展福州市飲用水污染狀況調(diào)查、評(píng)估和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)支撐。

[1] 段小麗，陶澍，徐東群，等.多環(huán)芳烴污染的人體暴露和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境出版社，2011.

[2] 李敏，蔡伊莎，韓寶武，等.高效液相色譜法測(cè)定水中痕量苯并芘的研究[J].四川環(huán)境，2015,34(4):71-74 .

[3] 王浩，劉艷琴，楊紅梅，等.高效液相色譜法測(cè)定化妝品中苯并芘殘留[J].分析實(shí)驗(yàn)室，2010, 5(29):221-222 .

[4] 巢猛，陳明，戴吉?jiǎng)?固相萃取—高效液相色譜法測(cè)定水中痕量苯并(α)芘[J].中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué)，2008,7(2)：101-102.

[5] 鄧新煜. 固相萃取-高效液相色譜法測(cè)定植物油中苯并（a）芘的含量[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016,22（1）：73-74.

[6] 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法:GB/T 5750.8-2006 [S].

[7] 水質(zhì)多環(huán)芳烴的測(cè)定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法：HJ 478-2009[S].

[8] 賀光秀，賈瑞寶，鄧長(zhǎng)江.高效液相色譜法測(cè)定生活飲用水中的苯并[a]芘[J].化學(xué)分析計(jì)量，2014，23(3): 50-52.