在線固相萃取高效液相色譜法測定水體中的多環芳烴

陳靜等

摘 要 建立了在線固相萃取液相色譜測定水體殘留的多環芳烴的方法， 用于測定自來水中的20種多環芳烴（PAHs）。直接進樣1 mL經過過濾的水體樣品， 其中的被測組分富集在SPE柱 （Acclaim PA II， 50 mm×4.6 mm， 3 μm）上， 在線完成凈化和萃取富集； 再通過閥切換將它們轉移至分析流路， 在Hypersil Green PAH色譜柱（150 mm × 3 mm， 3 μm）上分離檢測。在線固相萃取流路以水和乙腈為流動相， 0.4 和0.6 mL/min流速梯度富集/萃取和洗脫； 分析流路亦以水和乙腈為流動相， 0.8 mL/min流速梯度洗脫， 采用紫外254 nm檢測無熒光效應的苊烯和弱熒光效應的萘， 其它的多環芳烴化合物則于不同的熒光檢測通道里， 在其對應的最大激發/發射波長下靈敏測定。整個分析流程32 min即可完成。20種PAHs的保留時間的相對標準偏差均小于0.2%， 色譜峰面積的相對標準偏差均小于1.3% （n=7）； 在3個濃度數量級范圍內峰面積與進樣質量濃度的線性相關系數均大于0.9910， 0.05

1 引 言

存在于飲用水和食用油中的的多環芳烴由于其潛在的致癌和致突變屬性， 大多數國家都對其含量有所規定和限制。目前使用比較廣泛的檢測多環芳烴的3種標準方法是EPA 550、EPA 550.1和EPA 610， 所采用的樣品前處理方法是液液萃取和離線固相萃取（SPE）[1～4]， 其中的重要步驟旋轉蒸發和氮氣輔助蒸發均易引入誤差， 導致重現性差、測定結果不準確。文獻[5，6＼]采用在線固相萃取高效液相色譜（Online SPEHPLC）方法（ThermoFisher Scientific）測定了飲用水和食用油中的低濃度的多環芳烴。相對于傳統的測定方法， 此方法有著自動運行、降低成本、重現性好、過程可控等特點。本研究采用Hypersil Green PAH專用色譜柱通過優化控制流程， 進一步縮短了分離時間， 提高了分析靈敏度。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

2.2 標準儲備溶液和標準工作溶液配制

2.5 在線固相萃取流程

基于Thermo UltiMate 3000×2雙梯度系統， 本研究中的Online SPEHPLC流程如圖1所示。初始閥為12位， 1 mL樣品直接進樣至SPE柱； 經過在線萃取（樣品富集、凈化）后， 閥切至16位， SPE柱上的目標分析物被沖入分析流路。待被分析物完全進入分析流路后， 在分析柱進行分離測定。此時， 閥再次切回到12位， SPE柱進行再生（凈化）， 為下一個樣品分析做準備。

3 結果與討論

3.1 多環芳烴的Online SPEHPLC 分離

Acclaim PA2柱可以耐受大體積純水相進樣， 且已有文獻報道此柱合適于使用低比例有機相（5%乙腈）在線萃取（富集）水中的多環芳烴， 并且能夠使用高比例有機相（90%乙腈）從SPE柱上有效洗脫[6]。具有高碳含量的Hypersil Green PAH色譜柱是專門為多環芳烴分離設計的專用柱， 如圖2所示， 20個多環芳烴化合物在2.4節所示的色譜條件下實現基線分離。

但是， 在實際操作中， 以目前的技術手段和實驗條件， 要使20種多環芳烴中的每個化合物都在其對應的最大激發/發射波長下實現高靈敏度測定是不現實的（需要多達20個通道）。因此， 本研究使用UltiMate FLD3400RS熒光檢測器的3個檢測通道（Detection channel）， 通過變色龍色譜軟件控制， 將整個分離檢測時間分割成若干個時間段， 每個時間段內同時使用3個或3個以下的檢測通道， 在每個檢測通道上設定與被測化合物相對應的最大激發/發射波長。這樣就能夠使得每個多環芳烴化合物都在其對應的最大激發發射波長下得到測定。表2列出了各個多環芳烴化合物熒光檢測的切換時間、所屬檢測通道以及每個檢測通道上設定的最大激發發射波長， 圖3則顯示了在3個熒光檢測通道中得到的多環芳烴色譜圖。

[TS（][HT5”SS]圖3 濃度均為50 μg/L的20個多環芳烴標準混合溶液在熒光檢測通道（a）No. 1， （b）No. 2， （c）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.3 Online SPEHPLC chromatogram of 20 PAHs （50 μg/L each） obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （a） No. 1， （b） No. 2， （c） No. 3

色譜峰序號同圖2（The peak numbers are the same as in Fig.2）。[HT5][TS）]

[TS（][HT5”SS]圖4 （a）自來水樣品、（b）加標自來水樣品（0.05 μg/L）和（c）空白在熒光檢測通道（A）No. 1， （B）No. 2， （C）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.4 Online SPEHPLC chromatogram of （a） a tap water sample， （b） the same sample spiked with 0.05 μg/L for each PAH， and （c） reagent water obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （A） No. 1， （B） No. 2， and （C） No. 3

總之， 本方法簡化了常用的繁瑣的樣品前處理過程。水樣經過過濾后即可直接上樣自動富集測定。方法重現性好、易操作， 加標回收率符合要求， 檢出限低， 能夠較好地應用于水體中痕量多環芳烴殘留的測定。本方法可推廣應用到測定水體中其它痕量污染物， 有著很好的應用前景。

摘 要 建立了在線固相萃取液相色譜測定水體殘留的多環芳烴的方法， 用于測定自來水中的20種多環芳烴（PAHs）。直接進樣1 mL經過過濾的水體樣品， 其中的被測組分富集在SPE柱 （Acclaim PA II， 50 mm×4.6 mm， 3 μm）上， 在線完成凈化和萃取富集； 再通過閥切換將它們轉移至分析流路， 在Hypersil Green PAH色譜柱（150 mm × 3 mm， 3 μm）上分離檢測。在線固相萃取流路以水和乙腈為流動相， 0.4 和0.6 mL/min流速梯度富集/萃取和洗脫； 分析流路亦以水和乙腈為流動相， 0.8 mL/min流速梯度洗脫， 采用紫外254 nm檢測無熒光效應的苊烯和弱熒光效應的萘， 其它的多環芳烴化合物則于不同的熒光檢測通道里， 在其對應的最大激發/發射波長下靈敏測定。整個分析流程32 min即可完成。20種PAHs的保留時間的相對標準偏差均小于0.2%， 色譜峰面積的相對標準偏差均小于1.3% （n=7）； 在3個濃度數量級范圍內峰面積與進樣質量濃度的線性相關系數均大于0.9910， 0.05

1 引 言

存在于飲用水和食用油中的的多環芳烴由于其潛在的致癌和致突變屬性， 大多數國家都對其含量有所規定和限制。目前使用比較廣泛的檢測多環芳烴的3種標準方法是EPA 550、EPA 550.1和EPA 610， 所采用的樣品前處理方法是液液萃取和離線固相萃取（SPE）[1～4]， 其中的重要步驟旋轉蒸發和氮氣輔助蒸發均易引入誤差， 導致重現性差、測定結果不準確。文獻[5，6＼]采用在線固相萃取高效液相色譜（Online SPEHPLC）方法（ThermoFisher Scientific）測定了飲用水和食用油中的低濃度的多環芳烴。相對于傳統的測定方法， 此方法有著自動運行、降低成本、重現性好、過程可控等特點。本研究采用Hypersil Green PAH專用色譜柱通過優化控制流程， 進一步縮短了分離時間， 提高了分析靈敏度。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

2.2 標準儲備溶液和標準工作溶液配制

2.5 在線固相萃取流程

基于Thermo UltiMate 3000×2雙梯度系統， 本研究中的Online SPEHPLC流程如圖1所示。初始閥為12位， 1 mL樣品直接進樣至SPE柱； 經過在線萃取（樣品富集、凈化）后， 閥切至16位， SPE柱上的目標分析物被沖入分析流路。待被分析物完全進入分析流路后， 在分析柱進行分離測定。此時， 閥再次切回到12位， SPE柱進行再生（凈化）， 為下一個樣品分析做準備。

3 結果與討論

3.1 多環芳烴的Online SPEHPLC 分離

Acclaim PA2柱可以耐受大體積純水相進樣， 且已有文獻報道此柱合適于使用低比例有機相（5%乙腈）在線萃取（富集）水中的多環芳烴， 并且能夠使用高比例有機相（90%乙腈）從SPE柱上有效洗脫[6]。具有高碳含量的Hypersil Green PAH色譜柱是專門為多環芳烴分離設計的專用柱， 如圖2所示， 20個多環芳烴化合物在2.4節所示的色譜條件下實現基線分離。

但是， 在實際操作中， 以目前的技術手段和實驗條件， 要使20種多環芳烴中的每個化合物都在其對應的最大激發/發射波長下實現高靈敏度測定是不現實的（需要多達20個通道）。因此， 本研究使用UltiMate FLD3400RS熒光檢測器的3個檢測通道（Detection channel）， 通過變色龍色譜軟件控制， 將整個分離檢測時間分割成若干個時間段， 每個時間段內同時使用3個或3個以下的檢測通道， 在每個檢測通道上設定與被測化合物相對應的最大激發/發射波長。這樣就能夠使得每個多環芳烴化合物都在其對應的最大激發發射波長下得到測定。表2列出了各個多環芳烴化合物熒光檢測的切換時間、所屬檢測通道以及每個檢測通道上設定的最大激發發射波長， 圖3則顯示了在3個熒光檢測通道中得到的多環芳烴色譜圖。

[TS（][HT5”SS]圖3 濃度均為50 μg/L的20個多環芳烴標準混合溶液在熒光檢測通道（a）No. 1， （b）No. 2， （c）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.3 Online SPEHPLC chromatogram of 20 PAHs （50 μg/L each） obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （a） No. 1， （b） No. 2， （c） No. 3

色譜峰序號同圖2（The peak numbers are the same as in Fig.2）。[HT5][TS）]

[TS（][HT5”SS]圖4 （a）自來水樣品、（b）加標自來水樣品（0.05 μg/L）和（c）空白在熒光檢測通道（A）No. 1， （B）No. 2， （C）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.4 Online SPEHPLC chromatogram of （a） a tap water sample， （b） the same sample spiked with 0.05 μg/L for each PAH， and （c） reagent water obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （A） No. 1， （B） No. 2， and （C） No. 3

總之， 本方法簡化了常用的繁瑣的樣品前處理過程。水樣經過過濾后即可直接上樣自動富集測定。方法重現性好、易操作， 加標回收率符合要求， 檢出限低， 能夠較好地應用于水體中痕量多環芳烴殘留的測定。本方法可推廣應用到測定水體中其它痕量污染物， 有著很好的應用前景。

摘 要 建立了在線固相萃取液相色譜測定水體殘留的多環芳烴的方法， 用于測定自來水中的20種多環芳烴（PAHs）。直接進樣1 mL經過過濾的水體樣品， 其中的被測組分富集在SPE柱 （Acclaim PA II， 50 mm×4.6 mm， 3 μm）上， 在線完成凈化和萃取富集； 再通過閥切換將它們轉移至分析流路， 在Hypersil Green PAH色譜柱（150 mm × 3 mm， 3 μm）上分離檢測。在線固相萃取流路以水和乙腈為流動相， 0.4 和0.6 mL/min流速梯度富集/萃取和洗脫； 分析流路亦以水和乙腈為流動相， 0.8 mL/min流速梯度洗脫， 采用紫外254 nm檢測無熒光效應的苊烯和弱熒光效應的萘， 其它的多環芳烴化合物則于不同的熒光檢測通道里， 在其對應的最大激發/發射波長下靈敏測定。整個分析流程32 min即可完成。20種PAHs的保留時間的相對標準偏差均小于0.2%， 色譜峰面積的相對標準偏差均小于1.3% （n=7）； 在3個濃度數量級范圍內峰面積與進樣質量濃度的線性相關系數均大于0.9910， 0.05

1 引 言

存在于飲用水和食用油中的的多環芳烴由于其潛在的致癌和致突變屬性， 大多數國家都對其含量有所規定和限制。目前使用比較廣泛的檢測多環芳烴的3種標準方法是EPA 550、EPA 550.1和EPA 610， 所采用的樣品前處理方法是液液萃取和離線固相萃取（SPE）[1～4]， 其中的重要步驟旋轉蒸發和氮氣輔助蒸發均易引入誤差， 導致重現性差、測定結果不準確。文獻[5，6＼]采用在線固相萃取高效液相色譜（Online SPEHPLC）方法（ThermoFisher Scientific）測定了飲用水和食用油中的低濃度的多環芳烴。相對于傳統的測定方法， 此方法有著自動運行、降低成本、重現性好、過程可控等特點。本研究采用Hypersil Green PAH專用色譜柱通過優化控制流程， 進一步縮短了分離時間， 提高了分析靈敏度。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

2.2 標準儲備溶液和標準工作溶液配制

2.5 在線固相萃取流程

基于Thermo UltiMate 3000×2雙梯度系統， 本研究中的Online SPEHPLC流程如圖1所示。初始閥為12位， 1 mL樣品直接進樣至SPE柱； 經過在線萃取（樣品富集、凈化）后， 閥切至16位， SPE柱上的目標分析物被沖入分析流路。待被分析物完全進入分析流路后， 在分析柱進行分離測定。此時， 閥再次切回到12位， SPE柱進行再生（凈化）， 為下一個樣品分析做準備。

3 結果與討論

3.1 多環芳烴的Online SPEHPLC 分離

Acclaim PA2柱可以耐受大體積純水相進樣， 且已有文獻報道此柱合適于使用低比例有機相（5%乙腈）在線萃取（富集）水中的多環芳烴， 并且能夠使用高比例有機相（90%乙腈）從SPE柱上有效洗脫[6]。具有高碳含量的Hypersil Green PAH色譜柱是專門為多環芳烴分離設計的專用柱， 如圖2所示， 20個多環芳烴化合物在2.4節所示的色譜條件下實現基線分離。

但是， 在實際操作中， 以目前的技術手段和實驗條件， 要使20種多環芳烴中的每個化合物都在其對應的最大激發/發射波長下實現高靈敏度測定是不現實的（需要多達20個通道）。因此， 本研究使用UltiMate FLD3400RS熒光檢測器的3個檢測通道（Detection channel）， 通過變色龍色譜軟件控制， 將整個分離檢測時間分割成若干個時間段， 每個時間段內同時使用3個或3個以下的檢測通道， 在每個檢測通道上設定與被測化合物相對應的最大激發/發射波長。這樣就能夠使得每個多環芳烴化合物都在其對應的最大激發發射波長下得到測定。表2列出了各個多環芳烴化合物熒光檢測的切換時間、所屬檢測通道以及每個檢測通道上設定的最大激發發射波長， 圖3則顯示了在3個熒光檢測通道中得到的多環芳烴色譜圖。

[TS（][HT5”SS]圖3 濃度均為50 μg/L的20個多環芳烴標準混合溶液在熒光檢測通道（a）No. 1， （b）No. 2， （c）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.3 Online SPEHPLC chromatogram of 20 PAHs （50 μg/L each） obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （a） No. 1， （b） No. 2， （c） No. 3

色譜峰序號同圖2（The peak numbers are the same as in Fig.2）。[HT5][TS）]

[TS（][HT5”SS]圖4 （a）自來水樣品、（b）加標自來水樣品（0.05 μg/L）和（c）空白在熒光檢測通道（A）No. 1， （B）No. 2， （C）No. 3的 online SPEHPLC 色譜圖

Fig.4 Online SPEHPLC chromatogram of （a） a tap water sample， （b） the same sample spiked with 0.05 μg/L for each PAH， and （c） reagent water obtained by fluorescence detection using programmed wavelength switching in three parallel channels： （A） No. 1， （B） No. 2， and （C） No. 3

總之， 本方法簡化了常用的繁瑣的樣品前處理過程。水樣經過過濾后即可直接上樣自動富集測定。方法重現性好、易操作， 加標回收率符合要求， 檢出限低， 能夠較好地應用于水體中痕量多環芳烴殘留的測定。本方法可推廣應用到測定水體中其它痕量污染物， 有著很好的應用前景。