環(huán)境中苯胺類化合物色譜分析方法研究進(jìn)展

馬飛攀，周磊，穆乃花，張濟(jì)龍，劉真，李曉玲，周玉潔，凌元海，文勝

（四川省天晟源環(huán)保股份有限公司，四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，成都 610032）

苯胺類化合物能夠通過吸入、食入以及皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體內(nèi)，造成人體血液系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)損害、中毒性肝損傷，以及致畸、致癌、致突變等，是我國規(guī)定的優(yōu)先控制污染物之一［1-4］。環(huán)境中苯胺類化合物主要來源于染料、制藥、橡膠、炸藥、涂料、農(nóng)藥以及塑料等領(lǐng)域的工業(yè)廢水、廢渣等［4-5］，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，此類化合物的排放量日趨增多，對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生的危害日益嚴(yán)重，因此對苯胺類化合物的測定具有重要意義。

目前環(huán)境中苯胺類化合物的檢測方法主要包括分光光度法［6-8］、毛細(xì)管電泳法［9-10］、熒光法［11］、電化學(xué)法［12］以及色譜法［20-39］等。上述方法均能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境樣品中痕量苯胺化合物的準(zhǔn)確檢測，其中色譜分析方法靈敏度高、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高、檢測范圍寬，且能夠?qū)崿F(xiàn)多種化合物的同時分離檢測，因此其應(yīng)用較為廣泛。筆者對近年來環(huán)境中苯胺類化合物的色譜分析方法結(jié)合樣品處理方法進(jìn)行回顧總結(jié)，以期為該類物質(zhì)的檢測提供參考。

1 氣相色譜法

氣相色譜（GC）法因其選擇性好、靈敏度高、分析時間短、操作簡單、成本低廉而成為一種廣泛應(yīng)用的分析方法。美國環(huán)保署Method 8131［13］采用氣相色譜法分析苯胺及其衍生物，該方法適用于環(huán)境樣品中19 種苯胺類化合物的測定。對于水樣中的苯胺類化合物采用液液萃取和連續(xù)液液萃取法提取，將水樣調(diào)節(jié)至pH ＞11，以二氯甲烷為提取溶劑；對于固體類樣品采用索氏提取、全自動索氏提取、加壓流體萃取和超聲提取等方法，以二氯甲烷-丙酮（體積比為1∶1）混合溶劑為提取溶劑；對于非水類高濃度有機(jī)廢液中的苯胺類化合物采用直接稀釋法測定。但該方法未對苯胺類化合物樣品前處理流程進(jìn)行詳細(xì)闡述，而是引用其它通用型有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)前處理方法，與國內(nèi)方法體系有一定差別。劉程成等［14］采用硅膠管采集工作場所中的空氣樣品，用無水乙醇解吸，以HP-5 毛細(xì)管色譜柱進(jìn)行分離，采用火焰離子檢測器檢測空氣中的苯胺。該方法操作簡便，解吸時間短，樣品保存時間長，但采用無水乙醇解析后，直接經(jīng)弱極性色譜柱分離，易導(dǎo)致柱流失，從而影響色譜柱使用壽命。曾興宇等［15］建立了頂空-氣相色譜法測定水中2-乙基苯胺的分析方法，以碳酸氫鈉水溶液作為基體改性劑，采用氫火焰離子化（FID）檢測器進(jìn)行檢測，方法檢出限為2 μg／L，樣品加標(biāo)回收率為92.0%～117%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%～5.4%（n=6）。該方法具有高效、快速和易于操作等優(yōu)點，適用于水樣中2-乙基苯胺的測定。田立勛等［16］以氯甲酸丁酯作為衍生劑和萃取劑，將同步衍生化和超聲乳化微萃取技術(shù)結(jié)合在一起，建立了一種新型液相萃取技術(shù)，利用氣相色譜-氫火焰離子化（GC-FID）檢測器測定環(huán)境水樣中的5 種苯胺類化合物，樣品加標(biāo)回收率為86.8%～106%。該方法線性范圍寬、有機(jī)溶劑用量少，但目標(biāo)物種類較少，對樣品處理條件要求較高，不易控制。李劍等［17］使用硅膠吸附管采樣，利用毛細(xì)管柱氣相色譜法測定環(huán)境空氣中6 種苯胺類化合物，加標(biāo)回收率為98.8%～104%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～1.8%（n=6）。該方法方法準(zhǔn)確性高、重復(fù)性好，但對于硅膠管采集環(huán)境空氣中苯胺類化合物的吸附效率和穿透性能等未作詳細(xì)闡述。李長秀等［18］利用中心切割技術(shù)和雙毛細(xì)管色譜柱系統(tǒng)，建立了氣相色譜法同時測定車用汽油中含氧化合物和苯胺類化合物的方法，其中苯胺類化合物的回收率為86.0%～103%。該方法無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理，直接進(jìn)樣，操作簡單、環(huán)保，采用配有中心切割的雙柱氣相色譜系統(tǒng)可同時測定含氧化合物和苯胺類化合物，對多目標(biāo)物的同時分析具有一定參考意義。

2 氣相色譜-質(zhì)譜法

氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法是由氣相色譜（GC）和質(zhì)譜（MS）檢測器聯(lián)用的一種測定技術(shù)，可實現(xiàn)復(fù)雜有機(jī)化合物的高效定性分析和定量檢測，在苯胺類化合測定方面得到廣泛應(yīng)用。生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)HJ 822—2017［19］中規(guī)定了環(huán)境水樣中19 種苯胺類化合物的測定方法。該方法將水樣調(diào)至堿性，用二氯甲烷提取，采用佛羅里硅酸鎂小柱進(jìn)行凈化，濃縮液中加入內(nèi)標(biāo)后經(jīng)GC-MS 法測定，該方法樣品處理步驟較長，苯胺等沸點較低的目標(biāo)物回收率不易控制，分析人員需具備較豐富的實踐經(jīng)驗。王瑞［20］等利用快速溶劑萃取技術(shù)對土壤中鄰甲苯胺進(jìn)行提取，用凝膠滲透色譜凈化，采用氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行測定。該方法性能指標(biāo)滿足相關(guān)要求，但采用凝膠滲透色譜凈化適用面較窄，且有機(jī)溶劑用量大，易污染環(huán)境，同時較大的溶劑用量需延長溶液的濃縮時間，容易導(dǎo)致目標(biāo)物揮發(fā)。馬超云等［21］采用頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法測定水中12 種氯代苯胺類化合物，方法檢出限為0.03～0.3 μg／L，樣品加標(biāo)回收率為86.0%～131%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.0%～20%（n=6）。該方法具有操作簡單、基質(zhì)干擾少、儀器普及率高等優(yōu)點。陶云峰等［22］采用快速溶劑萃?。ˋSE）技術(shù)萃取土壤中的苯胺類化合物，用凝膠滲透色譜（GPC）進(jìn)行凈化，采用GC-MS 法同時測定土壤中16 種苯胺類化合物，方法檢出限為0.021～0.076 mg／kg，樣品加標(biāo)回收率為79.4%～90.1%。張念等［23］采用GC-MS 法對汽油中6 種苯胺類化合物（N，N-二甲基苯胺、N-甲基苯胺、苯胺、鄰甲基苯胺、間甲基苯胺、對甲基苯胺）進(jìn)行測定，通過優(yōu)化樣品處理中的酸化過程，實現(xiàn)了6 種苯胺類化合的準(zhǔn)確檢測，樣品加標(biāo)回收率為92.7%～102%。季浩等［24］采用GC-MS 法測定染料中19 種苯胺類化合物，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2%（n=10），回收率為65%～120%。陳加偉等［25］采用超聲萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定土壤中13 種苯胺類化合物，以正己烷-丙酮混合溶劑為提取劑，用氟羅里硅土柱凈化，經(jīng)DB-5MS 色譜柱分離，13 種苯胺類化合物的質(zhì)量濃度與色譜峰面積具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.996，方法檢出限為0.48～1.06 μg／kg，加標(biāo)樣品的平均回收率為81.6%～107%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%～8.1%（n=6）。高翔宇等［26］建立了吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜法測定地表水中苯胺的方法。該方法采用吹掃捕集自動進(jìn)樣，無需手動進(jìn)行樣品預(yù)處理，加標(biāo)回收率為98.0%。由于沸點差異，該方法不適用于其它高沸點苯胺類衍生物的測定。李婧等［27］建立了液液萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定水中19種苯胺類化合物的分析方法，探討了水樣pH和光氧化降解對苯胺類化合物測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，中性和堿性對于水樣中苯胺類化合物的提取無顯著性影響，光照對于苯胺類化合物的檢測影響較大，建議在避光條件下對水質(zhì)樣品進(jìn)行處理。陳燁等［28］建立了固相微萃取-氣相色譜-三重四級桿質(zhì)譜（SPME-GC-MS／MS）法同時測定土壤中多種氯代苯胺的方法，單個樣品分析用時70 min，方法檢出限達(dá)pg 級，樣品加標(biāo)回收率為96.8%～144%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為13.4%～27.8%(n=5)。該方法充分發(fā)揮了SPME 的操作便捷性和GC-MS／MS法的高靈敏度、高選擇性特點，適用于土壤中痕量氯代苯胺類污染物的大量快速篩查分析。

3 高效液相色譜法

高效液相色譜（HPLC）法具有高靈敏度、應(yīng)用范圍廣、分析速度快等特點，適用于相對分子質(zhì)量大、難氣化、熱穩(wěn)定性差和離子型目標(biāo)物的檢測。王超等［29］建立了混合型固相萃取-超高壓液相色譜法測定廢水中7 種苯胺類化合物的方法，水樣經(jīng)MCX 混合型固相萃取小柱萃取，經(jīng)2%甲酸水溶液鎖定，用25%甲醇水溶液凈化去除雜質(zhì)，以氨水甲醇溶液洗脫定容，采用超高壓液相色譜紫外檢測器檢測，方法檢出限為0.10～0.50 μg／L，加標(biāo)回收率為52%～101%。該方法抗干擾能力強(qiáng)、分析速度快、靈敏度高。馬瑩等［30］建立了超聲輔助離子液體-分散液液微萃取-高效液相色譜法測定環(huán)境水樣中苯胺、對氟苯胺、對硝基苯胺、對氯苯胺4 種苯胺類化合物的方法。該萃取方法與傳統(tǒng)的液液萃取法相比，有機(jī)溶劑用量較小，有利于環(huán)保，對黃河水和自來水的加標(biāo)回收率均為90.5%～113%。王超等［31］建立了硅膠吸附管采樣-超高壓液相色譜熒光法測定空氣中苯胺、聯(lián)苯胺和N，N-二甲基苯胺，3 種苯胺類化合物在5 min 內(nèi)達(dá)到基線分離，苯胺、聯(lián)苯胺和N，N-二甲基苯胺的質(zhì)量濃度在0.05～2.0 mg／L 范圍內(nèi)與色譜峰面積線性關(guān)系良好，方法檢出限為0.08～0.4 μg／m3，回收率為87%～110%。Abilasha Ramkumar 等［32］設(shè)計了一種基于懸浮有機(jī)液滴固化的超聲輔助乳化微萃取技術(shù)，其富集因子達(dá)44～124，利用高效液相色譜檢測水中的4-氯苯胺、2，6-二氯苯胺、2，6-氯-4-硝基苯，線性范圍為0.05～500 ng／mL，相關(guān)系數(shù)均大于0.995，檢出限為0.01～0.1 ng／mL，實際水樣加標(biāo)回收率為81.1%～117%。

4 高效液相色譜-質(zhì)譜法

高效液相色譜-質(zhì)譜（HPLC-MS）法是檢測苯胺類化合物的一種重要方法。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)較液相色譜有著更高的靈敏度以及更寬的分析范圍，在定量和定性方面均表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，缺點是儀器較昂貴，不利于推廣普及。生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)HJ 1048—2019［33］采用液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法測定水中17 種苯胺類化合物，樣品經(jīng)過濾后直接進(jìn)樣測定或經(jīng)陽離子交換柱富集凈化后測定，根據(jù)保留時間和特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量。直接進(jìn)樣測定時檢出限為0.1～3 μg／L，經(jīng)陽離子交換柱富集凈化后測定時檢出限為0.007～0.1 μg／L。趙云芝等［34］建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定水中14 種苯胺類化合物的方法。14 種苯胺類化合物可在12 min 內(nèi)分析完畢，方法檢出限為0.03～4.19 μg／L，實際樣品加標(biāo)回收率為68.0%～130%。趙云芝等［35］采用固相萃取-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測水中18 種苯胺類化合物。采用MCX 柱萃取時，16 種苯胺化合物的方法檢出限為0.002～0.035 μg／L，加標(biāo)回收率為72.5%～92.5%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.4%～9.6%（n=6）；采用SCX 柱萃取時，17 種苯胺類化合物的方法檢出限為0.013～0.207 μg／L，加標(biāo)回收率為66.5%～102%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%～13.6%（n=6）。張曉藝等［36］采用超高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用法檢測飲用水中13 種N-亞硝胺類消毒副產(chǎn)物，水樣經(jīng)尼龍濾膜針式過濾頭過濾后直接進(jìn)樣檢測，檢出限為0.003～0.010 μg／L，加標(biāo)平均回收率為60.0%～115%。周琛等［37］采用直接進(jìn)樣-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定了生活飲用水及其水源水中5種苯胺類化合物(苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2，6-二氯-4-硝基苯胺和六硝基二苯胺)。采用可有效“屏蔽”基體干擾的MRM 模式，水樣過濾后直接進(jìn)樣分析，僅需簡單的前處理即可完成對復(fù)雜基體樣品的定性與定量分析。該方法快速、準(zhǔn)確、靈敏度高，可用于生活飲用水及其水源水中5 種苯胺類化合物的定性、定量檢測。賀德春等［38］建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定水及魚肉中的苯胺，樣品經(jīng)乙腈提取，離心后取上清液測定，用C18色譜柱進(jìn)行分離，以乙腈-甲酸水溶液為流動相，采用內(nèi)標(biāo)法定量分析。苯胺在魚肉和水中的加標(biāo)回收率為81.8%～96.8%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%～9.2%（n=5）。該方法樣品處理簡單，分析速度快，抗干擾能力強(qiáng)，適用于水和魚肉中苯胺的快速定性、定量分析。

5 結(jié)語與展望

苯胺類化合物廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)原料的生產(chǎn)，在環(huán)境中普遍存在，并且與人類生活關(guān)系密切，其毒性嚴(yán)重危害人類健康。色譜法作為分析化學(xué)中廣泛應(yīng)用的重要分支，在環(huán)境中苯胺類化合物的測定方面無可取代。環(huán)境中苯胺類化合物的檢測由最初復(fù)雜的樣品預(yù)處理方法結(jié)合單一氣／液相色譜法，發(fā)展到近年的HPLC-MS 法以及GC-MS 法。隨著超高靈敏度分析儀器如液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜的廣泛應(yīng)用，苯胺類化合物的檢測更加容易。色譜法結(jié)合頂空、吹掃捕集、熱脫附、固相微萃取、離子固相萃取技術(shù)與液液微萃取技術(shù)等富集方法，使環(huán)境中苯胺類化合物的檢測方法日趨多元化，且自動化程度更高。預(yù)計今后各項自動化預(yù)處理技術(shù)與色譜法及超高靈敏度分析儀器聯(lián)用將成為苯胺類化合物分析檢測的重點發(fā)展方向。