乙酸乙酯萃取—高效液相色譜法測定水中阿特拉津

李劍鋒,高大文,周博如

(東北林業大學,哈爾濱 150040)

三嗪除草劑阿特拉津 (Atrazine),又稱莠去津,是一種選擇內吸傳導型苗前、苗后除草劑,對防除 1 a生禾本科雜草和闊葉雜草效果顯著,是公認的優良除草劑品種[1]。它在環境中較為穩定,具有較大的極性,容易污染地表水和地下水。曾經大量使用阿特拉津的國家已在地表水和地下水中發現有阿特拉津的殘留。美國、歐共體和日本等發達國家均把它列入內分泌干擾劑化合物名單[2]。目前環境水樣阿特拉津的殘留物在世界許多國家和地區的地表水和地下水中已有檢出,各國政府也加強了對該化合物的監控。2005年中華人民共和國城鎮建設行業供水水質標準中已增加了對阿特拉津監控。

相關文獻報道的水中阿特拉津富集方法都用液 -液萃取法[3-5],萃取劑全部為中等毒性的二氯甲烷。國標檢測方法中,需要用 20mL的二氯甲烷分兩次對水樣進行萃取,有機溶劑使用量較大。在進行連續大量檢測時會對實驗操作人員的健康造成毒害。

二氯甲烷的毒性很早就引起了人民的廣泛重視。二氯甲烷是被列在 1974年美國 EPA水環境中126種優先污染物名單中[6]。二氯甲烷也出現在聯合國潛在有毒化學品國際登記中心的環境中常見污染物的名單上[7]。另外,在美國公布的航天有害氣體中也包括二氯甲烷在內[8]。可見,二氯甲烷對環境造成的污染和其毒性已經引人們的高度重視。

針對 GB/T 5750.9-2006中的相關方法,本實驗采用幾種低毒性有機溶劑代替二氯甲烷作為萃取劑對水樣中的阿特拉津進行富集,并且在新的色譜條件下進行測定,通過萃取效果的對比,找到最佳萃取劑。通過對已知濃度的阿特拉津水樣進行檢測分析,檢測結果的準確度和精密度均達到國家標準的分析要求,以期為測定阿特拉津的操作人員提供一種安全便捷的實驗備選方案。

1 材料與方法

1.1 儀 器

Waters 2695高效液相色譜儀:Waters 2996光電二極管矩陣檢測器 (PAD)進行檢測;色譜柱為 Waters C18反相柱 (15 cm×4 mm粒徑 5μm);所用超純水為 Milli-Q Synthesis超純水系統提供;申勝 R205旋轉蒸發儀;W202 B恒溫水浴鍋;250 mL分液漏斗;0.45μm有機濾膜;5 mL一次性注射器。

1.2 試 劑

實驗所用藥品為阿特拉津標準品 (純度 ＞99.99%);實驗所用溶劑為:正辛烷,乙酸乙酯,二氯甲烷,正己烷和甲醇;阿特拉津標準貯備溶液的配置:稱取 0.0100 g阿特拉津標準樣品,用甲醇溶解后,轉移到 100 mL棕色容量瓶中,用甲醇準確定容,該溶液為 100μg/mL標準貯備溶液。在 4℃冰箱中保存。

1.3 色譜條件

C18反相柱 15 cm×4 mm粒徑 5μm;柱溫25℃;以甲醇和水做為流動相,甲醇和水的體積比為 80∶20(經 0.45μm有機濾膜過濾后脫氣);流動相的流速為 1 mL/min;光電二極管檢測器檢測波長為 222 nm;進樣量 10μL;標樣濃度為5.0 mg/L。阿特拉津色譜圖如圖 1所示。

圖1 阿特拉津標樣色譜圖Fig.1 Chromatogram of standard atrazine sample

由圖 1可以看出,阿特拉津保留時間約 1.55 min,色譜峰面積為 558 628μv?s,峰高為 86 568 μv,整個測定時間為 5 min。

1.4 樣品的處理

取 100 mL水樣于 250 mL分液漏斗中,加入5 g氯化鈉,溶解后加入 20 mL萃取劑萃取一定時間,注意及時放氣,靜置分層后轉移出有機相到圓底燒瓶中,用旋轉蒸發儀 (水浴溫度控制在 40℃左右)將有機相蒸去,冷卻至室溫,加入甲醇蒸發至近干,然后定容至 1 mL。經 0.45μm孔徑有機相濾膜過濾,入高效液相色譜 (HPLC)以上面色譜條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

按照國標方法中的濃度梯度,把阿特拉津標準儲備液稀釋成 0.0 mg/L、0.05 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L和 5.0 mg/L系列標準使用液。在上述色譜條件下,各濃度的標準樣品峰面積重復測定 5次,根據 5次測定的平均值,以阿特拉津溶液的濃度為橫坐標,以峰面積為縱坐標作標準曲線。結果表明在 0～5 mg/L范圍內阿特拉津具有良好的線性關系。具體結果見表 1。

表1 阿特拉津標準曲線Tab.1 Atrazine standard curve

2.2 不同萃取劑萃取阿特拉津的效率

在現有的環境質量標準中,前蘇聯車間空氣中有害物質的最高允許濃度正辛烷和正己烷都是300 mg/m3,二氯甲烷的最高允許濃度為50 mg/m3。乙酸乙酯是存在與許多水果中的天然化合物,其毒性低,是一種綠色環保溶劑,可以避免測定過程中對環境造成二次污染,減少對操作人員的健康危害[9]。正己烷、正辛烷和乙酸乙酯這 3種有機溶劑的毒性都比二氯甲烷低,因此選用這 3種有機溶劑作為萃取劑。因為用國標法作為參照,所以試驗中也選擇了二氯甲烷作為對比。

在加鹽量和萃取時間一定的條件下,對 0.5 mg/L的阿特拉津標準溶液進行測定,每種萃取劑做 3個平行樣,測定結果取平均值。對比回收效果見表 2。

表2 不同萃取劑萃取阿特拉津的回收率Tab.2 Extraction recoveries of atrazine with different extractant

阿特拉津在正己烷中的溶解度 (25℃)為0.11 g/L,因此在使用相同量萃取劑的條件下,其回收率最低。乙酸乙酯中的溶解度為24 g/L,在二氯甲烷中為 28 g/L,正辛烷為 8.7 g/L,在萃取水環境中的微量阿特拉津時,這 3種有機溶劑對阿特拉津的萃取效率相差不大。從表 2中可以看出,同等條件下,這 4種萃取劑中的乙酸乙酯和二氯甲烷的回收率最高,他們對阿特拉津標準溶液的測定回收效果基本一樣。由于考慮到二氯甲烷的毒性可能對操作人員造成危害,所以本實驗選取乙酸乙酯作為萃取劑。

2.3 方法的精密度

按上述試驗方法,對 0.2 mg/L的阿特拉津標準溶液連續測定 6次,其測定結果見表 3。

表3 精密度Tab.3 Precision degree

由表 3可以看出,利用該方法測定阿特拉津水溶液的標準偏差 (SD)為 9.8μg/L,相對標準偏差 (RSD%)為 5.2%。GB/T 5750.9-2006中的相關方法對阿特拉津水質樣品測定的相對標準偏差為 1.6%～6.9%,可見方法的重現性良好。

2.4 回收率和檢測限

采用稀釋法測得該方法檢測限為 0.0 002 mg/L。在不同濃度的 100 mL阿特拉津水樣中加入100 mg/L的標準樣 0.1 mL做加標回收試驗,加標回收率范圍 84.5% ～104.3%。GB/T 5750.9-2006中的相關方法中,若取 100 mL水樣測定,則最低檢測質量濃度為0.000 5 mg/L,加標回收率為84.6%～96.9%。可見本實驗方法滿足國家標準的測定要求。

3 結 論

目前國內外有很多測定阿特拉津的方法,本方法參照 GB/T 5750.9-2006中的有關標準進行試驗。以毒性較低的乙酸乙酯代替二氯甲烷為萃取劑,采用液液萃取的提取技術路線,光電二極管矩陣檢測器 (PAD)對阿特拉津進行定性、定量,獲得良好的線性和重復性。方法檢測限為0.0002mg/L,加標回收率范圍 84.5%～104.3%。滿足該方法安全簡便,快速準確,能夠滿足測定環境水中微量阿特拉津的要求。整個測量過程不超過10 min,測定成本較固相萃取低,適合大量連續的檢測。

[1]王煥民,張子明.新編農藥手冊 [M].北京:農業出版社,1989.

[2]任 晉,蔣 可,周懷東.官廳水庫中阿特拉津殘留的分析及污染來源 [J].環境科學,2002,23(1):126-128.

[3]國家環保稅局.水和廢水監測分析方法 (第四版)[M].北京:中國環境科學出版社,2005.

[4]GB 5750.9-2006,生活飲用水標準檢驗方法農藥指標 [S].

[5]卜 偉,陳 軍.水中除草劑阿特拉津的測定 [J].安全與環境工程,2007,14(3):22-24.

[6]中國環境優先監側研究課題組.環境優先污染物 [R].北京:中國環境科學出版社,1989.

[7]鄭乃彤譯,環境中常見污染物第二輯 [R].北京:中國環境科學出版社,1986.

[8]Ralph C.Toxicology of the air in closed spaces[M].Washington D C:NASA,1975.

[9]梅允富,班麗娜.乙酸乙酯合成技術進展 [J].廣州化工,2008,36(2):12-13.