C18固相萃取與GC-MS對地表水苯并(a)芘的測定

薛俊發(fā)

(廣東省汕頭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 , 廣東 汕頭 515000)

苯并(a)芘是一種多環(huán)芳香烴，易溶于有機(jī)溶劑，具有很強(qiáng)的致癌性，苯并(a)芘可以損傷DNA，影響基因的表達(dá)[1]。苯并(a)芘主要存在于煤焦油、炭黑、煤等物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物中，以及焦化、煉油、瀝青等行業(yè)的工業(yè)廢水中。受大氣降雨的影響，環(huán)境空氣和工業(yè)廢水中的苯并(a)芘會滲透到飲用水水源中。食物加工例如燒烤、煙熏肉類或魚類的含量亦較高，是苯并(a)芘的主要膳食來源。隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，準(zhǔn)確監(jiān)測水中苯并(a)芘具有重要意義。

苯并(a)芘的檢測方法主要有液相色譜法、氣相色譜法、熒光分光光度法等，但其前處理均需使用大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取[2-3]。固相萃取技術(shù)顯得日益重要，通過固定相實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)分析物的吸附和洗脫。相對于液液萃取技術(shù)，其節(jié)省溶劑、可自動化批量處理、重現(xiàn)性好，對實(shí)驗(yàn)操作人員的身體危害小，正逐步成為主要前處理手段，但是該類方法均采用液相色譜法(HPLC-FLD)進(jìn)行檢測，未見氣相質(zhì)譜法(GC-MS)進(jìn)行定性定量的報道[4-6]?；诖耍疚倪\(yùn)用C18固相萃取法萃取地表水中苯并(a)芘，并優(yōu)化了萃取條件，快速萃取水中苯并(a)芘。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相質(zhì)譜儀，GCMS-QP2010，日本島津；色譜柱，DB-17MS；全自動固相萃取儀，GL-ASPE899全自動固相萃取儀，島津上海實(shí)驗(yàn)器材有限公司；固相萃取柱，Proelut C18[500 mg/(6 mL)]，北京迪馬歐泰科技發(fā)展中心；KEPNO HLB[500 mg/(6 mL)]，日照科譜諾新材料有限公司。甲醇、二氯甲烷、異丙醇，農(nóng)殘級，美國 TEDIA 公司；甲醇中苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)溶液，100.000 mg/L；8270內(nèi)標(biāo)，1 000.000 mg/L，美國Accu Standard公司。

1.2 儀器工作條件

1.2.1色譜條件

色譜柱，DB-17MS；進(jìn)樣口溫度280 ℃，傳輸線溫度260 ℃，不分流進(jìn)樣；載氣，99.999%高純氦氣，流量為1.5 mL/min；色譜條件為柱箱采用程序升溫，60 ℃保持5 min，以10 ℃/min速率升至290 ℃，保持5 min；進(jìn)樣體積，1 μL。

1.2.2質(zhì)譜條件

質(zhì)譜條件為EI源，接口溫度280 ℃，電子能量70 eV，離子源溫度250 ℃；定量離子質(zhì)荷比(m/z)252，內(nèi)標(biāo)法定量。

1.3 樣品前處理

使用1 L廣口瓶采集樣品，注意觀察瓶塞的密閉性。在進(jìn)行固相萃取操作前加入0.5%甲醇或5%異丙醇，無需添加NaCl，蓋上蓋子搖勻靜止。

先用5 mL水、5 mL甲醇、5 mL二氯甲烷預(yù)洗萃取柱，去除萃取柱中干擾物；再分別用5 mL甲醇淋洗萃取柱，以5 mL去離子水淋洗萃取柱并保持萃取柱濕潤；樣品以12 mL/min的流速通過萃取柱；待1 L水樣萃取完畢后，用10 mL水淋洗柱子，去除水溶性雜質(zhì)，以6 mL二氯甲烷洗脫(分3次)，分批洗脫至收集容器。洗脫液直接氮吹濃縮至0.5 mL，并定容至1 mL，加入內(nèi)標(biāo)代測。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

配制成1 mg/L的苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，將中間液逐級稀釋為0、10、20、50、100、200 μg/L，并加入內(nèi)標(biāo)溶液，使其濃度為1 mg/L。在SIM模式下，以定量離子m/z為縱坐標(biāo)，苯并(a)芘的濃度為橫坐標(biāo)，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相萃取條件優(yōu)化

選擇C18和HLB兩種固相萃取柱，對地表水加標(biāo)樣(0.1 μg/L)進(jìn)行前處理，其他條件不變，利用質(zhì)譜儀測定其回收率。結(jié)果表明，苯并(a)芘在C18固相萃取柱的回收率為 89.0%，而HLB柱的回收率為84.1%，故C18萃取柱優(yōu)于HLB萃取柱。

HLB萃取柱是親水型硅膠基體填充劑，而C18是疏水型，苯并(a)芘在水中的溶解度本來就不大，C18疏水型硅膠基體填充劑更有利于吸附水中苯并(a)芘，故在C18中保留能力強(qiáng)，適合本實(shí)驗(yàn)的萃取。

2.2 鹽類對萃取效率的影響

選擇添加30 g氯化鈉和不添加氯化鈉兩種方式，對地表水加標(biāo)樣(0.1 μg/L)進(jìn)行前處理，其他條件不變，利用質(zhì)譜儀測定其回收率。添加30 g氯化鈉時，苯并(a)芘的回收率為72.5%，而不添加氯化鈉時，回收率73.1%，兩者無明顯差距。由于固相萃取是利用硅膠基體填充劑對目標(biāo)物進(jìn)行吸附，水中無機(jī)鹽濃度對有機(jī)物溶解性未起關(guān)鍵性作用，本實(shí)驗(yàn)不需添加氯化鈉。

2.3 增溶劑對萃取效果的影響

由于有機(jī)物在水中溶解度較小，通常在水樣中添加某些增溶劑可以提高其在水中的溶解度，減少瓶壁的吸附，從而提高固相萃取柱的有效率。本實(shí)驗(yàn)對地表水加標(biāo)樣(0.1 μg/L)進(jìn)行前處理，分別添加5%甲醇、5%異丙醇和5%丙酮，其他條件不變，利用質(zhì)譜儀測定其回收率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加5%甲醇、5%異丙醇和5%丙酮時樣品中苯并(a)芘的回收率分別為72.5%、71.0%、54.0%。說明增溶劑有助于提高目標(biāo)化合物在小柱上的保留能力，其中甲醇和異丙醇能力相當(dāng)，但明顯優(yōu)于丙酮。

2.4 校準(zhǔn)曲線與檢出限

對苯并(a)芘的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，結(jié)果顯示，苯并(a)芘在10～200 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，其關(guān)系方程為y=0.380 5x+1.456，R=0.997 4。

分別對添加標(biāo)準(zhǔn)溶液的水樣(0.010 μg/L)進(jìn)行7次萃取，萃取條件如1.3樣品前處理所述，每次萃取使用1 L水樣，后利用質(zhì)譜儀測定并計算標(biāo)準(zhǔn)偏差，并按照美國EPASW—846中規(guī)定方法計算檢出限：MDL=3.143δ(δ重復(fù)測定7次)。

結(jié)果顯示，苯并(a)芘檢出限為0.001 6 μg/L，適合地表水和地下水中苯并(a)芘的分析，具體結(jié)果如表1所示。

表1 苯并(a)芘檢出限

2.5 方法的精密度和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

在本區(qū)域庵埠水樣(地表水)進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，分別取1 L水樣，加入苯并(a)芘標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其最終濃度為0.010、0.100、0.200 μg/L，萃取條件如1.3樣品前處理所述，平行測定6次，結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，對于高、中、低3種濃度的地表水加標(biāo)，其回收率在63.3%～78.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差7.88%～8.80%。其準(zhǔn)確度和精密度均較高，可以用于地表水中苯并(a)芘的測定。

表2 方法的精密度和加標(biāo)回收

3 結(jié)論

本文運(yùn)用C18固相萃取與氣相質(zhì)譜法(GC-MS)聯(lián)用測定了地表水中苯并(a)芘，避免了液液萃取大量有機(jī)溶劑的使用，省時、安全。實(shí)驗(yàn)表明：苯并(a)芘在10～200 μg/L濃度范圍內(nèi)響應(yīng)良好，線性相關(guān)系數(shù)為0.997 4，檢出限0.001 6 μg/L。在地表水加標(biāo)0.010～0.200 μg/L范圍中，苯并(a)芘回收率為63.3%～78.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.88%～8.80%。該方法操作方便，簡單易行，結(jié)果準(zhǔn)確，可用于測定地表水中苯并(a)芘。