氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定地表水中硝基氯苯

趙雅芳 孫延昭 丁增輝 徐敏敏

(江蘇康達(dá)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，蘇州 215002)

硝基氯苯有3種異構(gòu)體，均為黃色晶體，是重要的基礎(chǔ)石油化工有機(jī)原料，廣泛應(yīng)用于染料、顏料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、橡膠助劑、工程塑料等化工領(lǐng)域。硝基氯苯是一種可導(dǎo)致畸形、基因突變及引發(fā)癌癥的有毒污染物，在工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)隨廢物排放到環(huán)境中，對(duì)地表水和地下水造成污染，危害人類的生存環(huán)境[1]。硝基氯苯是我國(guó)環(huán)境地表水質(zhì)量?jī)?yōu)先控制的污染物指標(biāo)之一，因此準(zhǔn)確測(cè)定地表水中硝基氯苯的殘留具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

地表水中硝基氯苯殘留濃度一般很低，在測(cè)定前都需要進(jìn)行分離、富集前處理；液液萃取法前處理操作較簡(jiǎn)便，但試劑用量大，易造成二次環(huán)境污染；固相萃取法具有富集效率好、檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在試劑用量大和耗時(shí)長(zhǎng)的問題[2-4]。分散液液微萃取法具有操作簡(jiǎn)便快速、富集效率高、試劑用量低和環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已得到廣泛應(yīng)用[5]。本實(shí)驗(yàn)建立了一種分散液液微萃取方法對(duì)地表水中硝基氯苯化合物進(jìn)行提取、富集，氣相色譜-質(zhì)譜法定量檢測(cè)的分析方法。實(shí)驗(yàn)表明，該方法具有簡(jiǎn)單快速，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，可以用于地表水中硝基氯苯化合物殘留的監(jiān)測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試驗(yàn)儀器和試劑

Agilent 7890B/5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；Agilent DB-1MS色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)；Neofuge 18R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(Heal Force力康生物醫(yī)療科技控股有限公司)；N-EVAP型氮吹儀(美國(guó)Organonation)；安捷倫微量注射器；萃取容器為10mL尖底玻璃離心管；超純水機(jī)：VPT-Ⅱ-20T型超純水器。

鄰硝基氯苯、間硝基氯苯和對(duì)硝基氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度均為100mg/L，甲醇)購(gòu)自北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司；甲醇、丙酮、二氯甲烷、二硫化碳、四氯化碳、氯苯，均為色譜純，美國(guó)TEDIA公司。

1.2 儀器工作條件

色譜參數(shù)：進(jìn)樣口溫度為250℃；載氣為高純氦氣(純度99.999%)，流量為1.0mL/min；色譜柱升溫程序，初始溫度50℃，保持1min，以20℃/min升至170℃，再以30℃/min升至280℃，保持3min；分流進(jìn)樣，分流比10∶1，進(jìn)樣體積1.0μL。

質(zhì)譜參數(shù)：EI離子源；離子源溫度為200℃；電子轟擊能量70eV；四極桿溫度150℃；色譜質(zhì)譜接口溫度270℃；溶劑延遲時(shí)間2.5min；檢測(cè)方式為選擇離子監(jiān)測(cè)模式，硝基氯苯化合物的定量離子和定性離子見表1。

表1 硝基氯苯化合物的保留時(shí)間和監(jiān)測(cè)離子

1.3 水樣前處理

預(yù)處理：收集地表水樣1000mL, 先用漏斗粗濾后再用0.45 μm濾膜過濾。考慮到水樣的酸堿度對(duì)硝基氯苯化合物穩(wěn)定性可能產(chǎn)生影響，將過濾后的水樣用酸(0.1mol/L的鹽酸)或堿(0.1mol/L的氫氧化鈉)調(diào)至近中性，備用。

準(zhǔn)確移取5mL水樣至10mL尖底玻璃離心管，用微量注射器快速注入600μL甲醇和80μL氯苯，加塞輕搖30S，形成乳狀液后置于離心機(jī)中以6000r/min離心3min破乳。離心后萃取劑氯苯沉積以試管底部，棄去上層水相，用注射器吸取1μL氯苯沉積相直接進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜分析。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

準(zhǔn)確移取100μL鄰硝基氯苯、間硝基氯苯和對(duì)硝基氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液于10mL容量瓶中，用甲醇定容至標(biāo)線，配制成1.00mg/L的硝基氯苯混合儲(chǔ)備液。硝基氯苯混合儲(chǔ)備液用甲醇稀釋成濃度為3.00、6.00、15.0、20.0、30.0、50.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取劑的選擇和用量

分散液液微萃取中選擇萃取劑的種類是影響萃取結(jié)果的重要因素之一。本實(shí)驗(yàn)考察了二氯甲烷、二硫化碳、四氯化碳、氯苯對(duì)含有一定濃度的硝基氯苯化合物進(jìn)行前處理后進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜分析，考察對(duì)四種萃取劑水樣中硝基氯苯混合物的萃取能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氯苯因具有與待測(cè)物類似的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，相容性較好，從而對(duì)硝基氯苯化合物具有較高的萃取率，見表2。因此，本實(shí)驗(yàn)選用氯苯作為萃取劑。

本實(shí)驗(yàn)分別使用40μL、60μL、80μL和100μL氯苯按1.3步驟進(jìn)行前處理，考察氯苯使用量對(duì)硝基氯苯化合物回收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用40μL、60μL氯苯不能完全萃取待測(cè)物，3種硝基氯苯化合物回收率較低；當(dāng)氯苯為80μL時(shí)硝基氯苯化合物的萃取效率明顯提高，且測(cè)定回收率超過90%。進(jìn)一步提高氯苯的使用量至100μL，回收率繼續(xù)呈增加趨勢(shì)，但較為平穩(wěn)，可能是過多的萃取劑用量會(huì)降低富集倍數(shù)。因此，本實(shí)驗(yàn)選用氯苯的最佳使用量為80μL。

表2 不同萃取劑對(duì)硝基氯苯的回收率影響

2.2 分散劑的選擇和用量

分散液液微萃取法中的分散劑需與萃取劑和水都能混溶。本實(shí)驗(yàn)選用甲醇、丙酮作為分散劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。在離心管中注入5mL含有一定濃度的硝基氯苯化合物溶液、80μL氯苯和600μL分散劑，經(jīng)過前處理后進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用甲醇作為分散劑時(shí)，待測(cè)物的萃取效率高于丙酮。因此，選擇甲醇作為分散劑對(duì)待測(cè)物進(jìn)行萃取。

本實(shí)驗(yàn)分別以200μL、400μL、600μL、800μL甲醇作為分散劑按上述步驟進(jìn)行萃取。結(jié)果表明，甲醇用量低于400μL時(shí)不能形成較穩(wěn)定的乳狀分散體系，使用600μL和800μL甲醇時(shí)都能形成穩(wěn)定均一的乳狀液，因此能得到很好的回收率。不同體積甲醇作為分散劑的對(duì)應(yīng)的回收率如表3。考慮到甲醇用量較多時(shí)會(huì)增大硝基氯苯化合物在水相中的溶解度，因此本實(shí)驗(yàn)選用甲醇的用量為600μL。

表3 不同體積甲醇對(duì)硝基氯苯的回收率影響

2.3 方法線性范圍及檢出限

在1.2儀器工作條件下，對(duì)硝基氯苯標(biāo)準(zhǔn)系列工作液從低濃度到高濃度進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜分析，以各目標(biāo)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo), 峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo),進(jìn)行線性回歸。以3倍信號(hào)與噪聲比(S/N)計(jì)算方法的檢出限[6]，方法線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)和方法檢出限見表4，3種硝基氯苯類物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖見圖1。

表4 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

圖1 3種硝基氯苯類物質(zhì)的色譜圖1.間硝基氯苯；2.對(duì)硝基氯苯；3.鄰硝基氯苯

2.4 方法精密度試驗(yàn)

在1.2儀器工作條件下，對(duì)濃度為5.00μg/L和15.0μg/L的3種硝基氯苯物質(zhì)進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜分析，每個(gè)濃度做7個(gè)平行試驗(yàn)，進(jìn)行方法精密度試驗(yàn)。從表5可以看出，3種硝基氯苯的RSD為1.50%～2.78%，能夠滿足分析要求。

表5 方法精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.5 樣品加標(biāo)回收率試驗(yàn)

采用本方法測(cè)定了3份地表水試樣，每份水樣中均未檢出硝基氯苯化合物。以該地表水試樣為基體，進(jìn)行了5.00、10.0和20.0μg/L共3個(gè)濃度點(diǎn)的加標(biāo)回收試驗(yàn)，見表6。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，標(biāo)準(zhǔn)加入量20.0μg/L時(shí)，3種硝基氯苯化合物回收率分別為103.5%，101.5%，105.0%，均大于100%，對(duì)該濃度的回收試驗(yàn)重新按照1.3處理樣品，進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第1次試驗(yàn)20μg/L點(diǎn)的加入方式為刻度移液管，更換胖度移液管后，回收率在95.0～100.0%之間。3個(gè)濃度點(diǎn)試樣的加標(biāo)回收率在90.8%～105.0%之間，符合分析測(cè)試規(guī)范要求。

表6 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

3 結(jié)論

建立了分散液液微萃取-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定地表水中鄰硝基氯苯、間硝基氯苯和對(duì)硝基氯苯的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種硝基氯苯化合物在3.00～50.0μg/L范圍內(nèi)具有較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%(n=7)，硝基氯苯化合物加標(biāo)回收率在90.8%～105.0%間。本方法前處理操作簡(jiǎn)單，樣品和有機(jī)試劑用量較少，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度較好，檢出限低，可用于地表水中微量硝基氯苯化合物的測(cè)定。