全自動(dòng)固相萃取-超高壓液相色譜法測(cè)定地表水中聯(lián)苯胺

(新疆維吾爾自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,烏魯木齊 830011)

聯(lián)苯胺是重要的芳香族二胺化合物,可與亞硝酸發(fā)生重氮化反應(yīng)生成重氮鹽,此鹽可與芳香胺或酚偶聯(lián),是染料合成的重要中間體,可以合成超過(guò)250種染料。聯(lián)苯胺可通過(guò)廢水排放、徑流輸送等方式進(jìn)入環(huán)境,引起累積污染,并通過(guò)人體呼吸道、消化道、皮膚進(jìn)入體內(nèi),對(duì)人體造成影響[1]。

國(guó)際癌癥研究中心(IARC)和歐共體委員會(huì)將聯(lián)苯胺列為第一類致癌物,我國(guó)GB 3838－2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》早已將其列為應(yīng)用水源地的測(cè)定項(xiàng)目之一,地表水中聯(lián)苯胺的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.000 2 mg·L－1。

聯(lián)苯胺的測(cè)定方法有液相色譜-質(zhì)譜法(LCMS)[2-3]和液相色譜法(LC)[4-5]等。液相色譜-質(zhì)譜法存在儀器昂貴、操作難度大、測(cè)定成本高的缺點(diǎn)。液相色譜法使用紫外檢測(cè)器測(cè)定水中聯(lián)苯胺時(shí),存在靈敏度低、選擇性差的問(wèn)題,而采用熒光檢測(cè)器時(shí),方法具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點(diǎn),適用于痕量分析。本工作以地表水為研究對(duì)象,建立了全自動(dòng)固相萃取-超高壓液相色譜法測(cè)定聯(lián)苯胺的分析方法,為控制水中聯(lián)苯胺的污染提供了技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters H-Class型超高壓液相色譜儀,配熒光檢測(cè)器;Fotector-08HT 型全自動(dòng)固相萃取儀;Turbo Vap Ⅱ型樣品濃縮儀。

聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:10.0 mg·L－1,以甲醇為介質(zhì)。

聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液:1.00 mg·L－1,移取10.0 mg·L－1聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1.00 mL,用50%(體積分?jǐn)?shù))甲醇溶液稀釋至10.0 mL。

乙腈、甲醇、乙酸銨均為色譜純;乙酸、氨水均為優(yōu)級(jí)純;硫代硫酸鈉為分析純;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

BEH C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.7μm),柱溫40 ℃;流動(dòng)相為含10 mmol·L－1乙酸銨的20%(體積分?jǐn)?shù))乙腈溶液;流量0.5 mL·min－1;激發(fā)波長(zhǎng)292 nm,檢測(cè)波長(zhǎng)395 nm;進(jìn)樣體積4μL。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 固相萃取柱的活化

先用5 mL甲醇以約2 mL·min－1的流量通過(guò)PCX 柱,在填料暴露于空氣之前,向柱上加5 mL水,待水剩約2 mL時(shí),停止活化。

1.3.2 富集、凈化與濃縮

移取已加入4.0 mg·L－1硫代硫酸鈉溶液3 mL的150 mL 地表水樣置于250 mL 錐形瓶中,以2 mL·min－1的上樣速率通過(guò)活化后的PCX 柱,然后先加入3%(體積分?jǐn)?shù),下同)乙酸溶液5 mL固定,再用8 mL 甲醇淋洗,待甲醇完全流出后,用真空泵抽吸5 min。

用8.0 mL的5%(體積分?jǐn)?shù),下同)氨水甲醇溶液洗脫聯(lián)苯胺,收集洗脫液在60 ℃氮吹濃縮至1.0 mL,加入1.0 mL水混勻,過(guò)0.22μm 聚四氟乙烯微孔濾膜至棕色樣品瓶中,按儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按儀器工作條件對(duì)150.00μg·L－1聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,其色譜圖見(jiàn)圖1。

2.2 固相萃取柱的選擇

圖1 聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of standard solution of benzidine

文獻(xiàn)[4-5]比較了C18柱、HLB柱、PCX 柱、SCX柱、MCX 柱等5種固相萃取柱對(duì)聯(lián)苯胺萃取效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用PCX 柱和MCX 柱時(shí),凈化、富集的選擇性更優(yōu)。試驗(yàn)考察了PCX 柱和MCX柱對(duì)聯(lián)苯胺回收率的影響。結(jié)果表明:聯(lián)苯胺的加標(biāo)量為0.2μg時(shí),以MCX 柱為固相萃取柱,未檢出聯(lián)苯胺,以PCX 柱為固相萃取柱,聯(lián)苯胺的回收率為91.3%～96.4%;聯(lián)苯胺的加標(biāo)量為0.4μg時(shí),以MCX 柱為固相萃取柱,聯(lián)苯胺的回收率為65.4%～70.6%,以PCX 柱為固相萃取柱,聯(lián)苯胺的回收率為88.3%～93.2%。PCX 柱是弱陽(yáng)離子交換柱,具有富集和凈化兩個(gè)功能,因此以PCX 柱為固相萃取柱,聯(lián)苯胺的回收率更為滿意。試驗(yàn)選擇固相萃取柱為PCX 柱。

2.3 上樣速率的選擇

上樣速率為10.0 mL·min－1時(shí),聯(lián)苯胺的回收率較低;上樣速率為2 mL·min－1滿足了全自動(dòng)固相萃取儀對(duì)流量的要求,同時(shí)聯(lián)苯胺的回收率較好。試驗(yàn)選擇上樣速率為2 mL·min－1。

2.4 淋洗劑的選擇

聯(lián)苯胺為弱堿性化合物,上樣后用3%乙酸溶液固定,然后再用甲醇溶液淋洗雜質(zhì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):分別用體積分?jǐn)?shù)為10%～100%的甲醇溶液10 mL進(jìn)行淋洗,聯(lián)苯胺均沒(méi)有損失。為了最大程度上消除雜質(zhì)對(duì)聯(lián)苯胺的干擾,試驗(yàn)選擇淋洗劑為甲醇。

2.5 洗脫劑及其用量的選擇

考慮到聯(lián)苯胺為有機(jī)堿,酸解離常數(shù)pKa在2～10之間,試驗(yàn)采用氨水甲醇溶液為洗脫劑。試驗(yàn)考察了洗脫劑依次為1%,2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液時(shí)對(duì)聯(lián)苯胺回收率的影響。結(jié)果表明:洗脫劑為1%氨水甲醇溶液時(shí),聯(lián)苯胺的回收率為91.5%;洗脫劑為2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液時(shí),聯(lián)苯胺的回收率均大于95.0%。試驗(yàn)選擇洗脫劑為5%氨水甲醇溶液。

試驗(yàn)進(jìn)一步考察了5%氨水甲醇溶液的用量依次為2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mL 時(shí)對(duì)聯(lián)苯胺回收率的影響。結(jié)果表明:聯(lián)苯胺的回收率隨著5%氨水甲醇溶液用量的增大而增大;當(dāng)5%氨水甲醇溶液的用量為6.0 mL 時(shí),聯(lián)苯胺的回收率最大;繼續(xù)增大5%氨水甲醇溶液的用量,聯(lián)苯胺的回收率基本上不再變化。從環(huán)境友好和試驗(yàn)時(shí)間考慮,試驗(yàn)選擇5%氨水甲醇溶液的用量為8.0 mL。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測(cè)定下限

按儀器工作條件對(duì)聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定,并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:聯(lián)苯胺的質(zhì)量濃度在3.00～200.00μg·L－1內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系,線性回歸方程為y＝4.570×103x－1.370×104,相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

根據(jù)HJ 168－2010 標(biāo)準(zhǔn)要求,按照樣品分析的全步驟,對(duì)含量為預(yù)估計(jì)方法檢出限2～5倍的樣品進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)選用0.020μg·L－1的空白加標(biāo)地表水樣品進(jìn)行分析,平行測(cè)定7次。按照公式(1)計(jì)算方法的檢出限:

式中:XMDL為方法的檢出限;n為平行測(cè)定次數(shù),當(dāng)n＝7時(shí),t(n－1,0.99)取值3.143,s為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

計(jì)算得到方法的檢出限為0.005μg·L－1,測(cè)定下限為檢出限的4倍,結(jié)果為0.020μg·L－1。

2.7 方法的準(zhǔn)確度和精密度

按試驗(yàn)方法對(duì)空白水樣(實(shí)驗(yàn)室純水)、空白地表水樣(烏魯木齊水磨河水樣)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),平行測(cè)定6次,計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.1 Results of tests for accuracy and precision(n＝6)

由表1可知:回收率為89.5%～98.5%,RSD 為1.2%～5.6%。

本工作將全自動(dòng)固相萃取與超高壓液相色譜法聯(lián)用,建立了測(cè)定地表水中聯(lián)苯胺的分析方法。本方法能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品批量處理,提高工作效率,為測(cè)定地表水中聯(lián)苯胺提供了一種簡(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確的分析方法,為環(huán)境有機(jī)污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。