氣相色譜法測(cè)定生活飲用水中的苦味酸

莫家樂，梁鶴山

（廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東佛山528216）

苦味酸主要對(duì)眼睛、皮膚及呼吸道產(chǎn)生危害[1]，在大部分水源中均有檢出，我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)把苦味酸納入集中式生活飲用水地表水源地特定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，其標(biāo)準(zhǔn)檢出限值為0.1mg·L-1[2]，其標(biāo)準(zhǔn)方法為《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750.8-2006)，主要利用水中的苦味酸與次氯酸鈉反應(yīng)生成氯化苦，以苯萃取，填充柱分離，后用氣相色譜電子捕獲檢測(cè)器(ECD)測(cè)定[3]。采用有致癌性和高毒性的苯作為萃取溶劑，或選擇相對(duì)毒性較低的溶劑甲苯[4]、二氯甲烷[5]代替苯作為萃取溶劑都有不同的缺點(diǎn)，苯與二氯甲烷均會(huì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，二氯甲烷吸水較嚴(yán)重，增加了破乳和脫水的難度；正己烷相對(duì)于苯、甲苯和二氯甲烷具有低毒性，萃取效果好，無(wú)乳化現(xiàn)象，脫水效果好等優(yōu)點(diǎn)。

本文采用正己烷代替苯作為萃取溶劑進(jìn)行試驗(yàn)，以分離效果更佳的毛細(xì)管柱代替填充柱，建立優(yōu)化了氣相色譜法同時(shí)測(cè)定水中苦味酸的方法，為實(shí)際水樣分析提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

正己烷（HPLC，美國(guó)瑞米克化學(xué)公司）；次氯酸鈉（AR，廣州化學(xué)試劑廠）；乙腈（HPLC，美國(guó)瑞米克化學(xué)公司）；無(wú)水硫酸鈉（AR，廣州化學(xué)試劑廠）；苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（100mg/L，北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司）；高純氮?dú)猓?9.999%，廣州市卓正氣體有限公司）。

1.2 儀器

GC-2010Plus氣相色譜儀，uECD電子捕獲檢測(cè)器，日本島津公司；HP-5毛細(xì)管色譜柱，30m×0.320mm×1.00μm，美國(guó)Agilent公司；25mL具塞比色管；注射針；樣品瓶；移液管；振蕩器；恒溫水浴鍋。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

苦味酸標(biāo)準(zhǔn)使用液（10mg/L）：移取100μL苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（100mg/L）至1mL樣品瓶，用乙腈定容。

用注射針分別移取0μL、5.0μL、10.0μL、20.0μL、50.0μL、100μL苦味酸標(biāo)準(zhǔn)使用液于25mL具塞比色管中，定容至10mL，得到0μg·L-1、5.0μg·L-1、10.0μg·L-1、20.0μg·L-1、50.0μg·L-1、100μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液系列曲線。加入2mL次氯酸鈉，振蕩搖勻，室溫（約25℃）反應(yīng)40min后，加入1mL正己烷，置于振蕩器中振蕩萃取5 min，靜置分層，用1mL注射針吸取上層有機(jī)相，通過無(wú)水硫酸鈉脫水后裝于1mL樣品瓶中。

1.4 樣品的處理

取10mL佛山市某自來(lái)水水樣2個(gè)，分別置于25 mL具塞比色管中，加入2mL次氯酸鈉，振蕩搖勻，室溫（約25℃）反應(yīng)40min后，加入1mL正己烷，置于振蕩器中振蕩萃取5min，靜置分層，用1mL注射針吸取上層有機(jī)相，通過無(wú)水硫酸鈉脫水后裝于1mL樣品瓶中。

1.5 實(shí)驗(yàn)條件

進(jìn)樣口：溫度150℃；柱流量：1mL·min-1；分流比：10∶1；檢測(cè)器溫度：300℃。色譜升溫程序?yàn)椋撼跏紲囟?0℃，保持4min，以10℃·min-1的速率升至100℃，再以40℃·min-1的速率升至220℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 衍生化溫度及反應(yīng)時(shí)間

考查了不同衍生化溫度、時(shí)間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)（R）和方法檢出限（MDL）的差異。衍生化時(shí)間：室溫（約25℃）、35℃（恒溫水?。?、40℃（恒溫水?。┣闆r下，加入次氯酸鈉衍生化，反應(yīng)40min；衍生化時(shí)間：室溫條件下，衍生化時(shí)間20min、40min、60min，結(jié)果如表1所示。為節(jié)約實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，表中MDL以儀器的3倍信噪比所對(duì)應(yīng)的濃度計(jì)算，通過比較MDL確定效益最佳的衍生化條件?？辔端嵩谒械娜芙舛纫话銜?huì)隨著溫度升高而加大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度為室溫、35℃、40℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線R無(wú)明顯差異，可知室內(nèi)條件下進(jìn)行衍生反應(yīng)效益最佳。

表1 不同衍生化溫度的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)、方法檢出限Tab.1 The correlation coefficient and MDL with different derivatization temperature

2.2 色譜柱選擇

考查了HP-5色譜柱（規(guī)格：30m×0.32mm×0.25 μm）及DB-WAXETR色譜柱（規(guī)格：30m×0.320mm×1.00μm）對(duì)氯化苦的分離情況。結(jié)果顯示，同一色譜分析條件下，HP-5毛細(xì)管柱分離效果顯著優(yōu)于后者。氯化苦的辛醇、水分配系數(shù)對(duì)數(shù)值（Kow）為2.1，極性較弱，而HP-5色譜柱為弱極性柱，DB-WAXETR色譜柱為強(qiáng)極性柱，因此選擇弱極性柱更利于氯化苦的分離。

2.3 分析條件優(yōu)化

考查不同程序升溫過程、不同分流比的色譜響應(yīng)?？疾?種程序升溫條件（條件1：初始溫度50℃，保持4 min，以10℃·min-1的速率升至150℃，保持2min，再以30℃·min-1的速率升至250℃；條件2：初始溫度50℃，保持4min，以10℃·min-1的速率升至100℃，再以40℃·min-1的速率升至250℃；條件3：初始溫度50℃，保持4 min，以10℃·min-1的速率升至100℃，再以40℃·min-1的速率升至220℃），確定條件3為最佳條件。固定條件3為程序升溫條件，將分流比設(shè)為20∶1，10∶1，1∶1，確定最佳定性定量條件為分流比10∶1。分流比較大時(shí)，氯化苦響應(yīng)信號(hào)較低；分流比較小時(shí)，氯化苦的分離度較差。

最佳實(shí)驗(yàn)條件下，苦味酸衍生化反應(yīng)物氯化苦的色譜圖如圖1所示。

圖1 苦味酸衍生化氣相色譜圖Fig.1 GC spectra of Picric acid by derivative reaction

2.4 相關(guān)系數(shù)和檢出限

以最佳實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定氯化苦標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制工作曲線及相關(guān)系數(shù)。以1.0μg·L-1苦味酸衍生化標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定7次的標(biāo)準(zhǔn)偏差（S），根據(jù)公式：MDL=t(n-1,0.99)×S計(jì)算方法檢出限，n=7時(shí)，t=3.143，結(jié)果如表2所示，相關(guān)系數(shù)較好，檢出限優(yōu)于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]。標(biāo)準(zhǔn)曲線連續(xù)測(cè)定三天，穩(wěn)定性較好。

表2 相關(guān)系數(shù)和方法檢出限Tab.2 The correlation coefficient and MDL

2.5 加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

取自來(lái)水樣兩份，分別對(duì)其進(jìn)行高、低濃度苦味酸加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，低標(biāo)5.0μg·L-1加標(biāo)量，高標(biāo)25.0μg·L-1加標(biāo)量，對(duì)同一樣品重復(fù)測(cè)定7次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果如表3所示。該方法測(cè)得兩份自來(lái)水樣加標(biāo)回收率低標(biāo)分別為95.4%、96.7%，高標(biāo)回收率分別為98.2%、101.3%，均符合國(guó)標(biāo)的加標(biāo)回收率要求；兩份自來(lái)水樣RSD測(cè)定檢測(cè)，低標(biāo)分別為5.2%、4.3%，高標(biāo)分別為4.2%、3.2%，均滿足方法要求。

表3 樣品加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Tab.3 The recovery and RSD of the sample

3 結(jié)論

本文研究了氣相色譜法測(cè)定生活飲用水中的苦味酸，利用相對(duì)低毒的正己烷替代國(guó)標(biāo)中的苯作溶劑，探索了衍生化溫度及反應(yīng)時(shí)間、不同極性色譜柱以及色譜分析條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，建立能滿足檢測(cè)要求的測(cè)試方法。該方法具備準(zhǔn)確、靈敏、快速等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)生活飲用水和地表水中的苦味酸具有一定的實(shí)用性。