萃取比色法測(cè)定水中揮發(fā)酚的關(guān)注點(diǎn)

薛磊 王少偉 徐淑華

（山東省煙臺(tái)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東煙臺(tái) 264000）

1 引言

酚類具有原生質(zhì)毒性，屬于高毒物質(zhì)，其中以揮發(fā)酚的毒性最大，通常認(rèn)為沸點(diǎn)低于230 ℃的大部分一元酚均可稱為揮發(fā)酚。它會(huì)導(dǎo)致魚類中毒死亡，灌溉農(nóng)田會(huì)造成農(nóng)作物枯死或減產(chǎn)，人體攝入一定量會(huì)出現(xiàn)急性中毒癥狀，長(zhǎng)期飲用被酚污染的水，可引起頭痛、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀［1］，揮發(fā)酚因其毒性在環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)中具有重要的指示意義。揮發(fā)酚污染主要來(lái)自煤洗、煉焦、合成氨、木材防腐、化工冶煉等，特別是在有機(jī)污染場(chǎng)地或受化工冶煉廢油等危險(xiǎn)廢物污染場(chǎng)地的地下水體中，揮發(fā)酚含量較高且難以去除，對(duì)生態(tài)修復(fù)及平衡容易造成不良影響［2］。

目前，揮發(fā)酚測(cè)定的主要方法有4－氨基安替比林分光光度法［3］、流動(dòng)注射法［4］、氣相色譜法等，其中4－氨基安替比林分光光度法作為《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)任務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書（試行）》［5］以及《國(guó)家近岸海域海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)操作技術(shù)規(guī)程（試行）》［6］中的指定方法，具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高以及相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，成為日常環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用最多的經(jīng)典方法。萃取比色法在日常監(jiān)測(cè)中主要用于低濃度樣品的檢測(cè)，對(duì)于濃度大于0.4 mg/L 的揮發(fā)酚水樣可采用直接分光光度法。

2 水中揮發(fā)酚測(cè)定過(guò)程中的關(guān)注點(diǎn)

2.1 采樣質(zhì)量控制

地表水揮發(fā)酚采樣通常使用1 000 mL 硬質(zhì)玻璃瓶，海水揮發(fā)酚采樣瓶為500 mL 硬質(zhì)玻璃瓶，加磷酸pH＜4，加CuSO4使其濃度為1 g/L 左右，4 ℃下冷藏均可保存24 h。每批樣品應(yīng)抽取不低于10%（不低于2 個(gè)）的樣品瓶進(jìn)行空白檢驗(yàn)，若結(jié)果超出檢出限，應(yīng)重新清洗樣品瓶。同時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平行樣的測(cè)定，保證數(shù)量占樣品總量10%以上，平行樣應(yīng)混合均勻后分裝于2 個(gè)采樣瓶中。采樣瓶均利用現(xiàn)場(chǎng)水樣沖洗3 次以上［6］。

2.2 干擾處理

當(dāng)樣品中含有氧化劑（淀粉—碘化鉀試紙變藍(lán)）時(shí)，采樣后應(yīng)立即用硫酸亞鐵溶液或抗壞血酸溶液去除［5］。

當(dāng)樣品中有黑色沉淀時(shí)，可取一滴樣品放在乙酸鉛試紙上，若試紙變黑色，說(shuō)明有硫化物存在?？杉恿姿崴峄闪蚧瘹洌瑪嚢杵貧馐蛊湟莩觯?］。

當(dāng)蒸餾液存在白色渾濁時(shí)，說(shuō)明水樣中存在干擾測(cè)定的油脂類物質(zhì)，應(yīng)先用粒狀氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12～12.5，然后采用四氯化碳等有機(jī)溶劑對(duì)水樣進(jìn)行萃取后蒸餾，并調(diào)節(jié)pH 至4.0［7］。

2.3 樣品蒸餾

樣品蒸餾的主要目的是將揮發(fā)酚蒸餾收集用于測(cè)定，同時(shí)可以消除色度、渾濁、金屬離子以及苯胺類物質(zhì)的干擾［8］。蒸餾前使用甲基橙為指示劑，滴加磷酸（1＋9）調(diào)節(jié)試樣顯示橙紅色。在蒸餾過(guò)程中，純水添加量應(yīng)控制在25～50 mL，以保證水樣不被蒸干且餾出液體積與待蒸餾水樣體積相當(dāng)。每次蒸餾前后，應(yīng)清洗蒸餾儀，防止殘留物污染待測(cè)樣品。蒸餾后若發(fā)現(xiàn)甲基橙橙紅色褪去，應(yīng)再加1 滴甲基橙指示液［3］。

2.4 儀器選擇

分液漏斗對(duì)于萃取法實(shí)驗(yàn)成敗至關(guān)重要，應(yīng)選用聚四氟乙烯活塞的分液漏斗，防止漏液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.5 4－氨基安替比林的純度

根據(jù)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)采測(cè)分離的要求，空白吸光度應(yīng)低于0.08。4－氨基安替比林容易受潮氧化，其純度對(duì)于空白吸光度影響很大，在實(shí)際工作中應(yīng)盡量選用固體顏色較淺的4－氨基安替比林。對(duì)于溶液顏色較深或開封一段時(shí)間吸附氧化的4－氨基安替比林，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定利用10 g 60～100 目的硅鎂型吸附劑進(jìn)行吸附后過(guò)濾的提純方法，空白吸光度達(dá)不到作業(yè)要求，本實(shí)驗(yàn)利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取2 種方法來(lái)提高4－氨基安替比林的純度，結(jié)果顯示，活性炭吸附效果相對(duì)穩(wěn)定。

2.6 萃取顯色

依次加入緩沖溶液、4－氨基安替比林及鐵氰化鉀溶液并搖勻后，需靜置10 min 顯色。三氯甲烷的添加應(yīng)使用10 mL 大肚玻璃移液管，密閉，手工劇烈振搖2 min，倒置放氣，振搖頻率和力度盡量一致，保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。也可以利用萃取儀進(jìn)行振蕩，本實(shí)驗(yàn)使用步琪快速溶劑萃取儀，設(shè)置轉(zhuǎn)速在300 r/mim，振蕩時(shí)間5 min，萃取效果較好，最高點(diǎn)吸光度能夠保持穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)行大批量樣品分析時(shí)，可考慮利用萃取儀代替手工振蕩，以提高工作效率。

2.7 危廢處理

揮發(fā)酚是有機(jī)有毒物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需利用三氯甲烷進(jìn)行萃取，會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)廢液。因此應(yīng)做好廢液收集處置工作，將其置于封閉容器中保存，并及時(shí)送至有危廢處置資質(zhì)的單位進(jìn)行處理，防止對(duì)環(huán)境造成二次污染。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

3.1.1 儀器

盛泰一體化蒸餾儀；步琪快速溶劑萃取儀；聚四氟乙烯活塞分液漏斗（250 mL）；T6 新悅分光光度計(jì)。

3.1.2 試劑

4－氨基安替比林（進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)）；氯化氨（國(guó)藥）；氨水（國(guó)藥）；鐵氰化鉀（國(guó)藥）；三氯甲烷（國(guó)藥）；硅鎂型吸附劑（60～100 目）；活性炭；磷酸（國(guó)藥）；甲基橙（國(guó)藥）；苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100 mg/L，環(huán)保部標(biāo)樣所）；揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品（200363，環(huán)保部標(biāo)樣所）。

3.2 監(jiān)測(cè)方法和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 HJ 503—2009 和GB/T 17378.4—2007 揮發(fā)酚萃取分光光度法對(duì)比

目前地表水、地下水、飲用水中揮發(fā)酚的分析方法為HJ 503—2009《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測(cè)定4－氨基安替比林分光光度法》中的萃取分光光度法，海水揮發(fā)酚測(cè)定方法為GB/T 17378.4—2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第4部分：海水分析》［9］。兩種方法對(duì)比見表1。

表1 2 種分析方法對(duì)比

3.2.2 水環(huán)境質(zhì)量常規(guī)達(dá)標(biāo)要求

環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見表2。

表2 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比mg/L

3.3 不同4－氨基安替比林提純方法測(cè)定空白吸光度的對(duì)比

提純方法必須以最少的提純劑達(dá)到提純藥品的目的、曲線斜率（曲線最高點(diǎn)吸光度）高和曲線最高點(diǎn)吸光度穩(wěn)定性3 個(gè)條件［7］。齊格其［7］認(rèn)為，活性炭吸附得到的空白值以及曲線斜率相對(duì)穩(wěn)定。蒙源［10］認(rèn)為，三氯甲烷萃取的方法可有效降低空白值。本文利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取以后再加入硅鎂型吸附劑的方法對(duì)4-氨基安替比林進(jìn)行提純對(duì)比。

3.3.1 活性炭吸附

將配制好的4-氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入2 g 活性炭攪拌靜置，雙層濾紙過(guò)濾，濾液再加10 g 硅酸鎂吸附劑攪拌靜置，二次過(guò)濾，收集淡黃色濾液。經(jīng)過(guò)此種方法提純的4-氨基安替比林與未提純吸光度對(duì)比結(jié)果見表3。由表3 可知，不同廠家的4－氨基安替比林經(jīng)過(guò)活性炭吸附后均能達(dá)到作業(yè)要求。

表3 不同廠家試劑經(jīng)活性炭吸附提純吸光度結(jié)果

3.3.2 三氯甲烷萃取

將配好的4－氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入分液漏斗，加入10 mL 三氯甲烷劇烈振蕩1 min，倒置放氣，靜置分層，取上清液，加入10 g 硅酸鎂吸附劑攪拌靜置，過(guò)濾后收集濾液，空白和最高點(diǎn)吸光度見表4。由表4 可知,經(jīng)三氯甲烷萃取后，空白吸光度能夠達(dá)到作業(yè)要求，但最高點(diǎn)吸光度值偏低。

表4 不同廠家試劑經(jīng)三氯甲烷萃取后吸光度結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，上述兩種方法都能夠有效降低空白吸光度，但是經(jīng)三氯甲烷萃取后最高點(diǎn)吸光度偏低，曲線斜率偏低，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。原因可能在于三氯甲烷在去除雜質(zhì)的同時(shí)萃取了4－氨基安替比林的一部分有效成分，使提純效果不夠穩(wěn)定。因此實(shí)驗(yàn)中可采取2 g 活性炭吸附＋10 g 硅鎂型吸附劑或者多次過(guò)濾的方式，對(duì)不符合空白值要求的4－氨基安替比林進(jìn)行提純。

3.4 萃取儀振蕩與手工振蕩結(jié)果對(duì)比

3.4.1 萃取過(guò)程

在分液漏斗中按順序加入標(biāo)準(zhǔn)樣品和各種試劑靜置10 min 以后，加入10 mL 三氯甲烷，密塞后振蕩。萃取儀參數(shù)設(shè)置為轉(zhuǎn)速300 r/min，振蕩時(shí)間5 min；手工振蕩時(shí)間2 min，盡量保證頻率一致。

3.4.2 校準(zhǔn)系列

利用2 種方法分別驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)曲線、數(shù)據(jù)精密度以及準(zhǔn)確度等，比較其可替代性。配置苯酚標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度為1 mg/L，其中HJ 503—2009 標(biāo)準(zhǔn)系列的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)添加量分別為0，0.25，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0 μg/L，GB/T 17378.4—2007 標(biāo)準(zhǔn)系列的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)添加量分別為0，0.50，1.00，2.00，4.00，7.00，10.0 μg/L。

3.4.3 結(jié)果對(duì)比

利用萃取儀對(duì)揮發(fā)酚進(jìn)行萃取，分別采用2 種方法制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表5。

表5 萃取儀振蕩萃取標(biāo)準(zhǔn)曲線

利用標(biāo)準(zhǔn)樣品配置濃度為0.004 0，0.020 0 mg/L的實(shí)際樣品進(jìn)行精密度檢驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 萃取儀振蕩精密度檢驗(yàn)結(jié)果

使用編號(hào)為200363 的標(biāo)樣進(jìn)行準(zhǔn)確度檢驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 萃取儀振蕩準(zhǔn)確度檢驗(yàn)結(jié)果

從表6-7 可以看出，利用萃取儀振蕩能夠取得相對(duì)穩(wěn)定的分析結(jié)果，精密度和準(zhǔn)確度均取得理想結(jié)果，萃取儀可以同時(shí)萃取多個(gè)樣品，對(duì)于大批量樣品監(jiān)測(cè)具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)用2 種監(jiān)測(cè)方法分別分析了煙臺(tái)市芝罘區(qū)某飲用水水源地以及萊州灣附近海域水質(zhì)，結(jié)果見表8，揮發(fā)酚均未檢出。

表8 實(shí)際樣品揮發(fā)酚分析結(jié)果L

采用手工振蕩對(duì)揮發(fā)酚進(jìn)行萃取，分別采用2種方法制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表9。

表9 手工振蕩萃取標(biāo)準(zhǔn)曲線

利用標(biāo)準(zhǔn)樣品配置濃度為0.040 0 ，0.020 0 mg/L的實(shí)際樣品進(jìn)行精密度檢驗(yàn)，結(jié)果見表10。

表10 手工振蕩精密度檢驗(yàn)結(jié)果

利用編號(hào)為200363 的標(biāo)樣進(jìn)行準(zhǔn)確度檢驗(yàn)，結(jié)果見表11。

表11 手工振蕩準(zhǔn)確度檢驗(yàn)結(jié)果

由表9 可以看出，2 種方法得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率相差不大，利用萃取儀萃取得到的曲線斜率稍高，其精密度和準(zhǔn)確度測(cè)試能夠取得理想結(jié)果。同時(shí)分析煙臺(tái)芝罘區(qū)某飲用水水源地以及萊州灣附近海域水質(zhì)，結(jié)果見表12，揮發(fā)酚均未檢出。

表12 揮發(fā)酚實(shí)際樣品分析結(jié)果L

以上數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，2 種方法對(duì)于測(cè)定低濃度樣品均具有良好的可行性，由于海水監(jiān)測(cè)方法取樣量少、試劑使用量小，雖然檢出限（0.001 1 mg/L）相比地表水監(jiān)測(cè)方法（0.000 3 mg/L）稍高，但本文認(rèn)為在常規(guī)的達(dá)標(biāo)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)以及污水監(jiān)測(cè)中，可以使用海水方法對(duì)地表水、地下水和海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

揮發(fā)酚分析過(guò)程比較繁瑣，需要注意的地方很多，由于三氯甲烷毒性大，應(yīng)盡量減少操作失誤。本文對(duì)揮發(fā)酚萃取分光光度法進(jìn)行全過(guò)程的梳理總結(jié)，在采樣、保存、干擾去除、前處理以及實(shí)驗(yàn)室分析萃取過(guò)程中，找出容易影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵點(diǎn)，提前預(yù)防實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，減少三氯甲烷的損耗，同時(shí)提高數(shù)據(jù)的可信度。本文利用地表水和海水2 種方法對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行測(cè)定，證明2 種方法對(duì)于低濃度樣品都具有較好的適應(yīng)性，GB/T 17378.4—2007 海水揮發(fā)酚的分析方法可滿足大部分日常揮發(fā)酚監(jiān)測(cè)需求。對(duì)于大批量樣品，還可以采用萃取儀振蕩進(jìn)行萃取來(lái)減輕工作量。