淺議高效液相色譜技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

王 剛，熊偉麗

（重慶水務(wù)集團(tuán)水質(zhì)檢測(cè)有限公司，重慶 400060）

水是人們生活必不可少的物質(zhì)，但是我國目前依然面臨嚴(yán)重的水污染。為了保證飲用水的安全，人們需要采用合適的水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)，精準(zhǔn)檢測(cè)水質(zhì)。而高效液相色譜技術(shù)正可以用于水質(zhì)檢測(cè)，為人們提供比較精準(zhǔn)的水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

1 高效液相色譜技術(shù)特點(diǎn)

高效液相色譜技術(shù)主要以液體為流動(dòng)相，利用高壓系統(tǒng)，將極性不同的單一溶液、混合溶液等泵入已經(jīng)具有固定相的色譜柱，而后使各種成分分離，再利用檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，完成試樣分析。該技術(shù)具有四個(gè)顯著特點(diǎn)。一是分離效能高。理論上，液相色譜填充柱的柱效最高能達(dá)到3×104塊/m 塔板數(shù)，比氣相色譜柱要高出許多。二是選擇性高。人們通過流動(dòng)相可以有效控制色譜柱的分離，使其具有較高的選擇性。也正因如此，高效液相色譜技術(shù)可以檢測(cè)同分異構(gòu)體及比較相似的旋光異構(gòu)體。三是靈敏度高。在應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的靈敏度都比較高，可以保證最終檢測(cè)結(jié)果的精確性。四是檢測(cè)時(shí)間短。一般情況下，應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)最快幾分鐘就可完成檢測(cè)，最慢幾十分鐘。相比于其他檢測(cè)方法，其檢測(cè)時(shí)間要短得多。

2 高效液譜色相技術(shù)的分離原理

一是液液分配，雖然固定相、流動(dòng)相都是液體，但是兩種液體的極性并不相同，其混合后就會(huì)出現(xiàn)明顯的分界線。而在色譜柱中，溶質(zhì)會(huì)合理分配。這時(shí)就可以應(yīng)用高效液相色譜計(jì)算方法。需要注意的是，當(dāng)流動(dòng)相的極性小于固定相的極性時(shí)，可稱其為正相液。反之，則為反相液。二是液固分離，即固定相為固體、流動(dòng)相為液體。這時(shí)主要利用物質(zhì)的吸附作用進(jìn)行分離。三是離子分離，這種離子色譜法既可以用于陰離子分離，也可以用于陽離子分離。具體來說，將離子交換樹脂作為固定相，電解質(zhì)溶液作為流動(dòng)相，并利用電導(dǎo)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)[1-2]。

3 高效液譜色相技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 測(cè)定多環(huán)芳烴含量

本文選擇了6 種多環(huán)芳烴進(jìn)行試驗(yàn)，包括苯并（α）芘（BaP）、螢蒽等。該試驗(yàn)用到的材料和試劑主要有乙腈、二氯甲烷和異丙醇。其他的有電阻率在18 MΩ 以上的高純水、500 mg 的富集小柱。所用的儀器包括：帶有2475 熒光檢測(cè)器的高壓液相色譜儀、手動(dòng)固相萃取儀及規(guī)格為5 μm、4.6×250 mm的色譜柱。

具體測(cè)定流程為：一是進(jìn)行樣品前處理、固相萃取柱的清理與活化、樣品吸附與萃取、萃取柱洗脫、萃取液洗脫、定容及凈化；二是高效液相色譜檢測(cè)，主要流程是先進(jìn)樣，并合理控制樣品的體積、流速，而后進(jìn)行洗脫、檢測(cè)；三是進(jìn)行定性分析，在處理過程中應(yīng)先構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的工作曲線，隨后結(jié)合液相色譜圖、參考譜圖，分析樣品待測(cè)成分；四是進(jìn)行定量分析，在確定化合物成分后，人們可以繼續(xù)采用外標(biāo)法進(jìn)行樣品的定量分析。具體來說，可繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并采用回歸方法進(jìn)行定量計(jì)算，從而得出樣品中多環(huán)芳烴化合物的原始含量。

在實(shí)際檢測(cè)中，人們應(yīng)注意以下問題。一是取水樣后，要先過濾再加入適當(dāng)?shù)漠惐迹淖兯畼拥臉O性。二是在活化的過程中，不能抽干柱床，以免填料層出現(xiàn)裂縫。三是對(duì)于每批樣品的分析，要先進(jìn)行加標(biāo)空白，確認(rèn)是否可以控制檢查方法。四是一旦平均響應(yīng)因子與實(shí)際響應(yīng)因子的偏差超過20%，要繪制回歸曲線。五是一定要注意檢測(cè)方法的檢出限。六是考慮到部分多環(huán)芳烴具有致癌性，試驗(yàn)人員要適當(dāng)?shù)夭捎帽Ｗo(hù)措施。

3.2 測(cè)定酚類化合物

酚類化合物在工業(yè)污水、生活污水中十分常見。例如，殺蟲劑、消毒劑都含有氯酚類化合物。而這種物質(zhì)的毒性比較明顯，長期使用可引發(fā)頭昏、瘙癢等病癥，影響人體健康。最重要的是，常規(guī)的水處理工藝并不能完全消除酚類化合物。所以要重視水中酚類化合物的檢測(cè)，保證水質(zhì)合格。

檢測(cè)期間，人們可依據(jù)《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》（CJ/T 141—2018），進(jìn)行分類化合物的測(cè)定。本文對(duì)此進(jìn)行了試驗(yàn)。所用的試驗(yàn)材料有苯酚、間甲酚和五氯酚等七種標(biāo)準(zhǔn)的分類化合物溶液。此外，還有乙腈、高純水、乙酸、濃硫酸、甲醇和固相萃取柱等。所用儀器主要包括固相萃取儀、高效液相色譜儀和色譜柱。

具體試驗(yàn)步驟為：一是固相萃取，主要包括樣品預(yù)處理、活化、保留、淋洗和干燥；二是儀器調(diào)整，其主要調(diào)整內(nèi)容為將柱溫設(shè)置為35℃、流動(dòng)相處理及流速控制、設(shè)定檢測(cè)波長、調(diào)整進(jìn)樣量；三是校準(zhǔn)，具體來說，需要制備標(biāo)準(zhǔn)樣品并繪制校準(zhǔn)曲線，在繪制曲線時(shí)可以質(zhì)量濃度為變量、測(cè)量峰面積為因變量；四是定性分析和定量分析，定性分析是按照不同酚類化合物的組分出峰順序，并觀察其保留時(shí)間來開展，人們通過觀察其標(biāo)準(zhǔn)色譜圖即可完成分析，定量分析主要采用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行測(cè)量；五是計(jì)算，其主要計(jì)算方法是從標(biāo)準(zhǔn)曲線上得到目標(biāo)物質(zhì)質(zhì)量濃度，而后按照有關(guān)公式（酚類化合物質(zhì)量濃度=水樣萃取酚類質(zhì)量濃度×水樣濃縮體積/水樣體積）進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算[3]。

3.3 測(cè)定微囊藻類毒素

微囊藻類毒素是一種細(xì)菌毒素，易造成肝毒素、腫瘤。這種毒素本來自某種天然淡水，但是隨著水體富氧化程度的加劇，其產(chǎn)生領(lǐng)域日益拓展。所以，應(yīng)重視水中微囊藻類毒素的測(cè)定。

在應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)進(jìn)行城市飲用水檢測(cè)時(shí)，人們要遵循《生活飲水衛(wèi)生規(guī)范》（GB 5749—2006）和《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》。本文所進(jìn)行的檢測(cè)試驗(yàn)用到微囊毒素-RR 標(biāo)準(zhǔn)溶液、微囊藻毒素-LR 標(biāo)準(zhǔn)溶液、甲醇、高純水、乙酸、磷酸和固相萃取小柱。儀器有高壓液相色譜、手動(dòng)固相萃取儀和色譜柱。

主要處理流程有：一是水樣預(yù)處理，其主要處理方法是加入適量的乙酸；二是活化，主要活化方法是先用甲醇浸泡、萃取、抽濾，而后用高純水處理；三是保留，主要方法是先在特定流速、時(shí)間內(nèi)裝載樣品；四是淋洗，主要方式是完成樣品抽濾，用高純水清洗；五是洗脫，主要方法是分步用甲醇進(jìn)行洗脫并定容；六是調(diào)整儀器，將柱溫控制在30℃，進(jìn)樣量控制在10 μg，檢測(cè)器波長控制在238 mm；七是校準(zhǔn)，主要方法是利用甲醇將標(biāo)準(zhǔn)微囊藻毒素逐級(jí)稀釋、配置，繪制質(zhì)量濃度、測(cè)量峰面積之間的曲線關(guān)系圖，并得到其回歸方程與相關(guān)系數(shù)。其回歸方程如表1所示；八是定性分析，主要依據(jù)保留時(shí)間，其中，微囊毒素-RR 標(biāo)準(zhǔn)溶液的保留時(shí)間為6.1 min，微囊藻毒素-LR 標(biāo)準(zhǔn)溶液的保留時(shí)間為20.8 min，定性分析方法仍是外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法；九是計(jì)算，其主要依據(jù)就是水樣中微囊藻毒素含量=水樣萃取濃縮液中微囊藻毒素質(zhì)量濃度×水樣萃取濃縮液體積/水樣體積。

表1 微囊藻類毒素-RR 和-LR 的回歸方程

根據(jù)上述步驟，人們就可以完成微囊藻毒素的測(cè)定。但是，人們?cè)跍y(cè)定過程中應(yīng)靈活調(diào)整流動(dòng)相中的緩沖溶液，從而最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，由于微囊藻毒素與水容易擴(kuò)散，所以人們可以適當(dāng)降低進(jìn)樣量，削弱色譜峰的擴(kuò)散。

3.4 測(cè)定莠去津

莠去津是一種常用的除草劑，其化學(xué)名稱為2-氯-4-二乙胺基-6-異丙胺基-1,3,5-三嗪。它也是公認(rèn)的一種致癌物，會(huì)影響人體的內(nèi)分泌。最重要的是，莠去津很容易融入地下水中。所以，人們應(yīng)深入研究利用高效液相色譜技術(shù)測(cè)定水源中莠去津含量的方法，以免影響水質(zhì)健康。

在應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)檢測(cè)水中莠去津含量時(shí)，人們可以依據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》。本文開展的檢測(cè)試驗(yàn)，所用的試驗(yàn)材料有標(biāo)準(zhǔn)的莠去津溶液、甲醇、高純水和固相萃取小柱。檢測(cè)儀器包括帶有紫外線檢測(cè)器的高效液相色譜儀、固相萃取儀和色譜柱等。

具體檢測(cè)步驟為：一是固相萃取，主要包括活化（先是用5 mL 甲醇進(jìn)行浸泡、抽濾，而后用10 mL的高純水過柱、抽濾）、保留（主要操作方法為控制樣品的裝載速率、體積）、淋洗（主要是用2 mL 的甲醇溶液處理其中的雜質(zhì)，而后用10 mL 的高純水清洗）和洗脫（主要是用2 mL 甲醇進(jìn)行洗脫，并將其定容為1 mL）；二是儀器調(diào)整，其主要控制參數(shù)有柱溫35℃、甲醇與水的比例為3∶2，檢測(cè)波長為254 mL，進(jìn)樣量為20 μg；三是校準(zhǔn)，首先用甲醇溶液配置標(biāo)準(zhǔn)的莠去津溶液，并冷凍保存，隨后分別移取不同體積的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，完成之后，還要繪制出其質(zhì)量濃度與測(cè)量峰面積的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并列出其回歸方程，其回歸方程如表2所示；四是定性、定量的分析。定性時(shí)主要以保留時(shí)間定性，定量仍采用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)量；五是計(jì)算，計(jì)算方法是依據(jù)色譜峰面積，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找萃取濃縮液莠去津的質(zhì)量濃度，而后依據(jù)有關(guān)公式（水樣中莠去津含量=水樣萃取濃縮液中莠去津質(zhì)量濃度×水樣萃取濃縮液體積/水樣體積）進(jìn)行計(jì)算；六是檢出限，在該試驗(yàn)中，其莠去津的檢出限為0.9 μg/L。

表2 莠去津的回歸方程

通過上述檢測(cè)步驟，人們就能得到比較準(zhǔn)確的莠去津含量。值得注意的是，檢測(cè)期間，分別采用二氯甲烷、KD 濃縮器進(jìn)行萃取、濃縮，再用甲醇定容，硅鎂凈化柱凈化的方法非常麻煩，而且材料消耗量比較大。所以，要選擇固相萃取方法。

4 高效液相色譜技術(shù)的優(yōu)化

從上述試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯?，高效液相色譜技術(shù)可以用于水體中不同物質(zhì)的檢測(cè)。但是，其檢測(cè)環(huán)節(jié)比較多，很有可能出現(xiàn)各種影響因素，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果失真。所以，在應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)時(shí)，人們還應(yīng)采取有效的措施，不斷優(yōu)化高效液相色譜技術(shù)。

首先，高效液相色譜技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵是固相萃取。但是，對(duì)于水溶性差的物質(zhì)來說，固相萃取效果不好。對(duì)此，試驗(yàn)期間要適當(dāng)加入改性劑，提高物質(zhì)的水溶度。例如，上述試驗(yàn)就運(yùn)用異丙醇進(jìn)行多環(huán)芳烴水樣的改性。其次，儀器校準(zhǔn)可能會(huì)影響最終的檢測(cè)結(jié)果。所以，檢測(cè)人員要按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行檢測(cè)。再者，要依據(jù)被測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)選擇洗脫程序、色譜柱、泵和流動(dòng)相。最后，還可采用衍生化法檢測(cè)一些無法直接檢測(cè)的物質(zhì)，如草甘膦、甲萘威等。

5 結(jié)語

高效液相色譜技術(shù)是一種非常有效的水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，人們需要結(jié)合實(shí)際，靈活應(yīng)用該技術(shù)，并不斷改進(jìn)，以保證水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的精確性。