GC和HPLC測定水中苦味酸的比較

翟有朋，顧云，張宗祥，楊文武，張永兵

(泰州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 泰州 225300)

·監(jiān)測技術(shù)·

GC和HPLC測定水中苦味酸的比較

翟有朋，顧云，張宗祥，楊文武，張永兵

(泰州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 泰州 225300)

建立了氣相色譜法(GC)和高效液相色譜法(HPLC)測定水中苦味酸的分析方法，并對2 種方法進(jìn)行比較。GC法檢出限為0.000 4 mg/L，線性范圍為0.0～0.050 mg/L，加標(biāo)回收率為92.3%～94.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.6%～8.9%。HPLC法檢出限為0.02 mg/L，線性范圍為0.10～5.00 mg/L，加標(biāo)回收率為93.7%～96.5%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～2.0%。2種方法相比，GC法靈敏度較高，可用于痕量分析，但操作煩瑣，不能有效地將苦味酸與硝基酚類干擾物分離；而HPLC法雖然靈敏度較差些，但簡單、快速、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，可有效地將苦味酸與硝基酚類干擾物分離。

苦味酸；氣相色譜法；高效液相色譜法；水；比較

Abstract： Two analysis methods of picric acid in water were established by gas chromatography and high performance liquid chromatography, and the advantages and disadvantages of two methods were compared.The method detection limit of GC was 0.000 4 mg/L, the linear range was 0.0～0.050 mg/L, the recovery of standard addition was 92.3% to 94.1%, the relative standard deviation was 4.6% to 8.9%. The method detection limit of HPLC was 0.02 mg/L, the linear range was 0.10～5.00 mg/L, the recovery of standard addition was 93.7% to 96.5%, the relative standard deviation was 1.3% to 2.0%. GC had higher sensitivity and was suitable for trace analysis, but its operation was complex, and it couldn't separate picric acid and other nitrophenolic distractors effectively. HPLC was simple and rapid,it had good stability and high accuracy, picric acid and other nitrophenolic distractors could be separated effectively by this method.

Keywords： Picric acid; Gas chromatography; High performance liquid chromatography; Water;Comparison

苦味酸(Picric acid)又稱2,4,6- 三硝基苯酚，俗稱黃色炸藥，是軍事上最早使用的一種烈性炸藥[1]?？辔端釓V泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在醫(yī)藥上用作消毒劑，在農(nóng)業(yè)上用作殺菌劑[2]，在環(huán)保上用作溶解白色垃圾的良好溶劑?？辔端釙θ说难劬Α⑵つw、呼吸道和消化道產(chǎn)生危害，長期接觸會引起頭暈、頭痛、記憶力下降等癥狀。

苦味酸作為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中規(guī)定的集中式生活飲用地表水源地80個特定項目之一，其標(biāo)準(zhǔn)限值為0.5 mg/L[3]。目前測定水中苦味酸常見的方法有氣相色譜法[4]、高效液相色譜法[5-6]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[7]和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[8-9]等。我國推薦的方法為《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》(GB/T 5750.8—2006)[10]中規(guī)定的氣相色譜法，檢出限為1 μg/L，暫時還沒有標(biāo)準(zhǔn)推薦的高效液相色譜法。

現(xiàn)采用氣相色譜法-電子捕獲檢測器(GC-ECD)和高效液相色譜法-紫外檢測器(HPLC-UV)分別測定水中的苦味酸，并對2種方法進(jìn)行比較，為高效、快速測定水中苦味酸提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

6890N型氣相色譜儀(美國Agilent公司)，配有電子捕獲檢測器；Waters2695高效液相色譜儀(美國Waters公司)，配有紫外檢測器。

苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(溶劑為乙腈和甲醇)、對硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(溶劑為甲醇)、2，4-二硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(溶劑為甲醇)、4，6-二硝基鄰甲酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(溶劑為甲醇)、氯化苦標(biāo)準(zhǔn)溶液(溶劑為甲醇)均為100 mg/L,購自百靈威公司。乙腈、甲酸、甲醇、二氯甲烷、正己烷為農(nóng)殘級，購自上海安譜實驗科技股份有限公司。無水硫酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸、次氯酸鈉為分析純，購自恒泰?；邢薰?。

1.2 樣品處理

氣相色譜法：量取20 mL水樣于100 mL分液漏斗中，加入2 mL飽和次氯酸鈉溶液，于25℃恒溫水浴反應(yīng)60 min，取出后加入2 mL正己烷，振蕩萃取5 min后靜置分層，棄去下層水樣，保留上層有機(jī)相，取1.0 mL有機(jī)相到進(jìn)樣小瓶中，待測。

高效液相色譜法：待測水樣經(jīng)0.22 μm聚四氟乙烯親水濾頭過濾后，直接取1.0 mL過濾水樣到進(jìn)樣小瓶中，待測。

1.3 色譜分析條件

氣相色譜條件：色譜柱為DB-5石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm)；流速為1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度為200℃；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣，分流比為10∶1；檢測器溫度為300℃；程序升溫：初始溫度50℃，保持4 min，以10℃/min升至150℃，保持2 min，再以30℃/min升至220℃；進(jìn)樣體積為1.0 μL。

高效液相色譜條件：色譜柱為Symmetry C18柱(4.6 mm×250 mm，粒徑5 μm)；流速為1.0 mL/min；檢測器波長為357 nm；進(jìn)樣體積為40 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 條件的選擇及優(yōu)化

2.1.1 氣相色譜法

《GB/T 5750.8—2006》中苦味酸的測定以苯作為萃取溶劑，而苯的毒性較大，對分析人員危害大。研究表明：正己烷和苯對地表水、生活污水及工業(yè)廢水中的苦味酸的萃取效率均較高，加標(biāo)回收率均達(dá)90.0%以上，萃取效率無顯著差異，但正己烷的毒性要遠(yuǎn)低于苯，所以本方法選用正己烷作為萃取溶劑。

采用石英毛細(xì)管柱取代《GB/T 5750.8—2006》中使用的填充柱，能夠更好地分離目標(biāo)化合物。

2.1.2 高效液相色譜法

選取乙腈和甲醇進(jìn)行流動相有機(jī)溶劑試驗。結(jié)果表明：當(dāng)流動相有機(jī)溶劑為乙腈時，苦味酸無法從色譜柱上洗脫下來，目標(biāo)化合物無響應(yīng)；當(dāng)流動相有機(jī)溶劑為甲醇時，目標(biāo)化合物有較好的響應(yīng)值，故而流動相有機(jī)溶劑選定為甲醇。當(dāng)流動相中甲醇與水的比例選定為70∶30時，色譜峰形勻稱，基線平穩(wěn)。為了進(jìn)一步改善峰型，在甲醇與水中均添加0.1%甲酸。

選取30，35及40℃進(jìn)行柱溫試驗。結(jié)果表明：當(dāng)柱溫為30℃時，峰型極不對稱，峰寬較寬；當(dāng)柱溫為35或40℃時，苦味酸響應(yīng)值相差不大，但40℃時峰型較為勻稱、尖銳，基線較為平緩，故柱溫選定為40℃。

2.2 干擾物的分離

2.2.1 氣相色譜法

氣相色譜法測定水中苦味酸的原理為：水中苦味酸與次氯酸鈉反應(yīng)生成氯化苦，用正己烷萃取，萃取液經(jīng)GC-ECD檢測，以產(chǎn)物氯化苦來定量。由于與苦味酸結(jié)構(gòu)相似的硝基酚類(如對硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、4,6-二硝基鄰甲酚等)均能與次氯酸鈉反應(yīng)生成氯化苦，因而采用氣相色譜法測定水中的苦味酸時，無法有效地將苦味酸與硝基酚類化合物分離，從而無法準(zhǔn)確定量。

2.2.2 高效液相色譜法

按照1.3中的液相色譜條件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)液相色譜法能將樣品中的苦味酸及與其結(jié)構(gòu)相似的3種硝基酚類化合物有效地分離(見圖1)。

圖1 2 mg/L苦味酸與3種硝基酚類高效液相色譜圖

2.3 色譜圖與校準(zhǔn)曲線

苦味酸的氣相色譜圖與高效液相色譜圖分別見圖 2與圖3。氣相色譜法與高效液相色譜法的色譜峰形均對稱尖銳、分離效果好，但氣相色譜法的出峰時間較高效液相色譜法短。

圖2 0.02 mg/L苦味酸氯化產(chǎn)物(氯化苦)氣相色譜圖

圖3 2.0 mg/L苦味酸標(biāo)準(zhǔn)高效液相色譜圖

用超純水配制苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，其中氣相色譜法為0.0，2.5，5.0，10.0，20.0和50.0 μg/L，高效液相色譜法為0.10，0.20，0.50，1.00，2.00和5.00 mg/L，按照 1.3條件進(jìn)行測定。以苦味酸的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的儀器響應(yīng)值(峰面積)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得氣相色譜法和高效液相色譜法測定苦味酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為y=194 570.63x-1 814.43和y=47.6x-189，2種方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍均較寬，相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)均為0.999 9。

2.4 方法檢出限、精密度和準(zhǔn)確度

選擇產(chǎn)生儀器信噪比2 ～ 5倍響應(yīng)值所對應(yīng)濃度的樣品，重復(fù)平行測定7 次，計算測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照公式 MDL=t(n-1,0.99)×S計算方法檢出限[11]，得氣相色譜法和高效液相色譜法測定苦味酸的檢出限分別為0.000 4和0.02 mg/L。

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍，用超純水分別配制低、中、高3個濃度水平的苦味酸水溶液，各平行測定 6 次，計算方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，用于考察方法的精密度，結(jié)果見表1。

以地表水、生活污水、工業(yè)廢水為介質(zhì)，分別配制低、中、高3個濃度水平的苦味酸水溶液，平行測定6次，計算方法的平均回收率，用于考察方法的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表1。其中，地表水、生活污水及工業(yè)廢水中均無苦味酸檢出。

表1 方法精密度和準(zhǔn)確度

由表1可知，氣相色譜法的平均加標(biāo)回收率相對較低，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差相對較大，說明氣相色譜法適合于水中苦味酸的痕量分析，不過方法穩(wěn)定性上沒有高效液相色譜法好。

3 結(jié)語

建立的測定水中苦味酸的氣相色譜法和高效液相色譜法均能滿足《GB 3838—2002》的監(jiān)測要求。

氣相色譜法測定水中苦味酸的靈敏度較高，適合樣品的痕量分析；用正己烷代替毒性較大的苯作為萃取溶劑，減輕了對分析人員身體的傷害；采用石英毛細(xì)管柱，能夠更好地分離目標(biāo)化合物。但氣相色譜法樣品前處理較為煩瑣，涉及衍生化、萃取等步驟，耗時長；同時也不能有效地將苦味酸與硝基酚類干擾物分離，無法準(zhǔn)確定量。

高效液相色譜法雖然檢出限較高，靈敏度較低，但水樣無須萃取、濃縮，分析方法簡單、快速、穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高。同時也可有效地將苦味酸與硝基酚類干擾物分離，能夠準(zhǔn)確定量。

[1] ALBRIGHT R.Cleanup of Chemical and Explosive Munitions[M].Newyork: Elsevier B.V, 2007.

[2] 張歡燕, 劉鳴, 周守毅，等.GC和HPLC測定環(huán)境水體中苦味酸的分析方法比較[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2014, 12(120): 357-360.

[3] 國家環(huán)境保護(hù)總局, 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB 3838—2002[S].北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[4] 倪劉建, 楊文武, 李江，等.氣相色譜法測定水中的苦味酸[J].中國環(huán)境監(jiān)測, 2009, 25(5): 47-49.

[5] 趙紅帥, 常淼, 劉保獻(xiàn)，等.高效液相色譜法快速測定水中苦味酸[J].中國環(huán)境監(jiān)測, 2013, 8(4): 135-137.

[6] 江放明, 戴斐, 譚愛喜，等.高效液相色譜法測定煙火藥劑中的苦味酸[J].光譜實驗室, 2011, 5(3): 1143-1145.

[7] 張紅, 賴永忠, 劉鶯，等.氣相-動態(tài)頂空進(jìn)樣-氣相色譜/質(zhì)譜法間接測定飲用水源水中苦味酸[J].中國測試, 2013, 1(1): 61-63.

[8] 施艷峰, 普學(xué)偉, 李國文，等.直接進(jìn)樣-液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法測定水中苦味酸[J].分析試驗室, 2014, 8(8): 984-987.

[9] 錢飛中, 朱麗波, 徐能斌，等.超高效親水作用色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測水中的苦味酸及苦氨酸[J].色譜, 2014, 5: 535-538.

[10] 中華人民共和國衛(wèi)生部，中國疾病預(yù)防控制中心.生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法：GB/T 5750.8—2006[S].北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006.

[11] 環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則:HJ 168—2010[S].北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2010.

ComparisonofUsingGCandHPLCtoDeterminePicricAcidinWater

ZHAI You- peng, GU Yun, ZHANG Zong- xiang, YANG Wen- wu, ZHANG Yong- bing

(TaizhouEnvironmentalMonitoringCenter,Taizhou,Jiangsu225300，China)

10.3969/j.issn.1674- 6732.2017.05.004

X832

B

1674-6732(2017)05-0013-03

2017-05-22；

2017-08-03

翟有朋(1984—)，男，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測工作。