HPLC檢測環(huán)境水樣中硝基苯酚類化合物的研究

＊柯鵬振 劉雄 余開升 馬先鋒 楊安平 康得軍

(1.湖北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 湖北 430071 2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院 福建 350108）

硝基酚類化合物大多數(shù)為黃色晶體，可溶解于有機溶劑，易于在水環(huán)境中富集，對人體的毒性較大[1]。當(dāng)硝基酚類化合物進入人體后會分別轉(zhuǎn)化為亞硝基和羥胺基衍生物和亞硝胺等，這些產(chǎn)物均為致癌物。若攝入過多的硝基酚類化合物會導(dǎo)致頭暈、抽搐及昏迷等癥狀，嚴(yán)重影響到居民生活[2]。部分硝基酚類化合物例如3-甲基-4-硝基苯酚、4,6-二硝基鄰甲酚等均有很強的致癌性[3]。因此檢測居民生活區(qū)的水環(huán)境中的硝基酚類化合物的含量，依據(jù)檢測結(jié)果對地區(qū)水質(zhì)進行評估和管理顯得尤為重要。

Huang等人[4]采用高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）檢測出生產(chǎn)車間廢水含有間苯三酚等8種酚類化合物。張玲玲等人[5]通過固相萃取-高效液相色譜法測定飲用水中苯酚的含量水平。付博等[6]選取3種環(huán)境水樣檢測其中的烷基苯酚污染物的水平。雖然前人使用了多種不同方法對環(huán)境水質(zhì)做了詳細(xì)的檢測和分析，但在水樣的選取上仍存在不足。雖然廢水車間的水有多種苯酚類污染物，但水中的污染物與企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品關(guān)系密切，且對環(huán)境水樣有較大的影響，因此對評估環(huán)境水樣中的污染物不具有代表性；檢測飲用水雖然具有一定的代表性，但大多數(shù)飲用水經(jīng)過水廠的凈化，其中的硝基苯酚類污染物較少，無法對環(huán)境水樣做出準(zhǔn)確的評價；付博等人雖然選取了3種環(huán)境中的水樣，但選取的水樣較為單一均為地表水，可局部反應(yīng)環(huán)境，但無法對一定區(qū)域的環(huán)境水樣做出準(zhǔn)確的評估。評估環(huán)境中的水樣污染物需要選取有代表性的水樣，檢測城市的環(huán)境水樣需要選取城市的生活污水及地表水、地下水等作為樣本?；诖吮狙芯客ㄟ^采集武漢市周邊的生活污水、地表水和地下水，并用HPLC對當(dāng)中的硝基酚類化合物進行檢測，以探究城市周邊水樣所受硝基酚類化合物的污染情況，依據(jù)檢測結(jié)果對地區(qū)水質(zhì)進行評估和管理，為后續(xù)的環(huán)境治理奠定基礎(chǔ)。

1.材料與方法

（1）實驗儀器與試劑。液相色譜儀（型號：LC-20A）購自日本島津公司；磁力加熱板（型號：ZNCL-B）購自鄭州華特儀器設(shè)備有限公司；電子天平（型號：SECURA26-1CEU）購自賽多利斯公司。甲醇、乙腈，色譜純均購自美國Honey Well公司；對硝基苯酚；鄰硝基苯酚；3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚100mg/L的甲醇溶液單標(biāo)均購自美國AccuStandard公司。

（2）樣品采集與前處理。參照2002年國家環(huán)境總局制定的酚類化合物的測定標(biāo)準(zhǔn)中樣品采集與保存方法，采集武漢市及周邊生活污水、地表水和地下水。將采集水樣的pH值調(diào)整＞13，使酚類化合物以鹽的形式存在，避免水樣中因含有較多的有機物對硝基苯酚測定產(chǎn)生干擾。加入二氯甲烷-正己烷混合溶液萃取，使得本研究準(zhǔn)備檢測的對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚被萃取至有機相中，通過分液使目標(biāo)物得到凈化。

（3）色譜條件。色譜柱：C18（4.6mm×250mm），柱溫：40℃，流動相A是水，流速：0.6mL/min；流動相B為甲醇，流速：0.4mL/min，待檢測樣品的進樣量為：10μL，檢測波長：270nm。

（4）標(biāo)準(zhǔn)曲線建立。分別取對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)品置于50mL容量瓶中，用甲醇水溶液（體積比為2:3）配置質(zhì)量濃度為50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L的上述4種溶液。在一定液相條件下，分別對四種標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度分別為50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L）進行HPLC分析，然后以上述4種硝基酚類化合物濃度為縱坐標(biāo)，峰面積為橫標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得到線性回歸方程。

（5）加標(biāo)回收率試驗。完成測定不同來源的水樣中酚類化合物含量后，再在水樣加入在已知酚類化合物含量的樣品，測定新樣品中對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚加標(biāo)回收率進行計算，公式：P=(C2-C1)/C3×100%式中C1為試樣質(zhì)量濃度（mg/L）；C2為加標(biāo)后試樣質(zhì)量濃度（mg/L）；C3為加標(biāo)量質(zhì)量濃度（mg/L）；P為加標(biāo)回收率（%）。

（6）穩(wěn)定性測試。準(zhǔn)備完全相同的6份廢水，在基于上述色譜條件下，靜置時間為1h、2h、3h、4h、5h、6h，HPLC法測定其中對硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚、鄰硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚的含量，驗證本方法的穩(wěn)定性。

（7）精密度測試。準(zhǔn)備完全相同的6份廢水，在基于上述色譜條件下，HPLC法測定其中對硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚、鄰硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚的含量，驗證該方法的精密度。

2.結(jié)果

(1)工作曲線與檢出限

本研究采用HPLC對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚進行了檢測，將配置的4種不同濃度的上述硝基苯酚類化合物溶液進行檢測，并以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，空白水樣加標(biāo)，加標(biāo)量為方法檢出限的2～5倍，計算測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S，根據(jù)公式MDL=3.14×S計算方法檢出限，以檢出限的4倍為測定下限，結(jié)果見表1。

表1 工作曲線與檢出限

(2)穩(wěn)定性測試結(jié)果

準(zhǔn)備6份完全相同的廢水，在1～6h內(nèi)使用上述描述的色譜條件下對廢水進行加標(biāo)回收，可得到對硝基苯酚的平均值為6.22mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.46%；鄰硝基苯酚平均值為5.59mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.59%；3-甲基-4-硝基苯酚平均值為2.18mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.81%；2,6-二硝基苯酚平均值為0.78，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.84%；4種有害的硝基酚類化合物檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%，說明本研究使用的方法有較好的穩(wěn)定性，見表2。

表2 穩(wěn)定性檢測結(jié)果

(3)精密度測試

準(zhǔn)備6份完全相同的廢水樣本，分別進行檢測，得到對硝基苯酚的結(jié)果平均值為6.28mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.03%；鄰硝基苯酚的結(jié)果平均值為5.67mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.10%；3-甲基-4-硝基苯酚結(jié)果平均值為2.17mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.62%；2,6-二硝基苯酚結(jié)果平均值為0.75mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.97%，上述4種硝基酚類化合物檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%，說明本研究使用的方法精密度較高，見表3。

表3 精密度檢測結(jié)果

表4 實際水樣中的加標(biāo)回收率試驗結(jié)果

(4)實際水樣中的加標(biāo)回收率試驗結(jié)果

測量各峰的峰面積或峰高，用峰面積對樣品濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，得出4種硝基苯酚類化合物的線性回歸方程，可得生活污水中的對硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.045mg/L；鄰硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.050mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.071mg/L；2,6-二硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.038mg/L。地表水中的對硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.057mg/L；鄰硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.039mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.041mg/L；2,6-二硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.030mg/L。地下水中的對硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.001mg/L；鄰硝基苯酚濃度為：0.001mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚濃度為：0.000mg/L；2,6-二硝基苯酚質(zhì)量濃度為：0.000mg/L。

3.討論

本研究基于HPLC通過制作對硝基苯酚；鄰硝基苯酚；3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線，并通過精密度和穩(wěn)定性檢測物，得到的平均標(biāo)準(zhǔn)差在5.5%～15.5%，說明采用HPLC可以較好的檢測出不同濃度水樣中的上述4種硝基苯酚類化合物的含量水平且具有較高的穩(wěn)定性和精確度。

目前有研究表明飲用水中對硝基苯酚和鄰硝基苯酚的質(zhì)量濃度不應(yīng)分別高于：0.02mg/L和0.06mg/L[7]。硝基苯酚可來源于殺蟲劑的降解產(chǎn)物、木材防腐劑及工業(yè)廢水等，屬有毒化合物，它們以不同的方式進入環(huán)境，從而造成污染[8]。本研究中檢測出生活污水中和地表水中4種硝基苯酚化合物均有檢出，超過了飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值（0.02mg/L），這可能是由于居民生活中使用的殺蟲劑以及對房屋裝修中包含硝基苯酚類的化合物，使用后的廢水或廢液未經(jīng)處理進入下水道中，因短時間內(nèi)無法自行分解，使得武漢周邊的生活污水和地表水中的對硝基苯酚和鄰硝基苯酚的含量水平超過了飲用水標(biāo)準(zhǔn)。對硝基苯酚也用于染料、制藥及化工，武漢有多家染料廠和制藥廠，這些印染、化工制藥廢水中的污染物進入自然水體，從而導(dǎo)致樣品檢測中有超標(biāo)現(xiàn)象。

4.結(jié)論

（1）HPLC可用于檢測環(huán)境水樣中的對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚的含量水平，且具有較好的穩(wěn)定性和精確度。

（2）發(fā)現(xiàn)武漢市周邊生活污水和地表水中的硝基苯酚類有檢出，地表水中對硝基苯酚、鄰硝基苯酚超出了飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值，地下水中上述4種硝基苯酚類化合物均達到了飲用水標(biāo)準(zhǔn)。