水中苯系物測定方法的研究

焦偉

摘 要：目的建立用頂空進樣毛細管柱氣相色譜測定水中苯系物的方法。方法采用頂空進樣，當頂空瓶中的苯系物在氣液兩相達到動態平衡時取頂部的氣體進樣，經毛細管柱分離和氫火焰離子檢測器檢測，對水中苯、甲苯、鄰位二甲苯、間位二甲苯、對位二甲苯、乙苯、苯乙烯、異丙苯等7種苯系物進行測定；結果在一定濃度范圍內方法線性相關性良好，線性相關系數 r>0.9991，相對標準偏差（RSD）均<2.0% ，加標回收率98.5% ～103.0%；結論頂空毛細管柱氣相色譜法測定水中苯系物，線性相關性好、精密度高、回收率合理，具有簡單、快速、準確的優點，是水中苯系物測定的理想方法。

關鍵詞：頂空；氣相色譜；苯系物；回收率；精密度；RSD

苯系物為無色或淺黃色透明的油狀液體，具有強烈的芬芳氣味，易揮發為蒸汽、易燃、為環境中一類常見的有機物。主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等化合物，都是煤焦油分餾或者石油裂解的產物，雖然廣泛應用于各種化工行業，但是具有較大的毒性，目前苯系物已經被世界衛生組織列為嚴重致癌物質[1]。因為具有易揮發、易燃等特別，容易揮發成氣體后被人體吸入，因此人如果在短時間內吸入高濃度的苯系物時，可對中樞神經系統有麻醉作用，輕則頭暈、惡心、頭痛、乏力、胸悶等，重則導致昏迷以致窒息、循環衰竭而死亡[2]，如果長時間接觸苯類物質則會引起慢性中毒，可致頭痛、失眠、神經衰弱、記憶力減退等癥狀，嚴重可致癌等嚴重影響人體身體健康[3]，特別是苯，其毒性極大，長期接觸可致白血病等嚴重疾病。

因此水中苯系物因為對人體具有危害，以及作為水體污染的先兆指標越來越受到關注，測定水質中的苯系物，對保證人們的健康具有十分重要的意義[4]。水體中苯系物的含量一般較低，傳統的分析方法都是將這些物質通過前處理后富集，進行分析，但是這些方法操作繁瑣，時間長，需要耗用有機溶劑，且對人體可能有一定的危害，安全性低。吹掃捕集法自1974年由T.A.Bellar等[5]人提出后，由于不需要前處理，不需要使用任何有機溶劑和富集等特點，獲得了較快的發展，是測定水中苯系物的方法之一。然而其需要特定設備方可測定，且設備價格昂貴，基層單位很難實現，而頂空氣象色譜法是分析樣品中低熔點，易揮發組分的常見方法，因此本研究利用苯系物易揮發的特點，運用頂空氣相色譜儀，建立了一種測定水中苯、甲苯、乙苯、二甲苯（對位、間位、鄰位）、異丙苯、苯乙烯等多種苯系物的方法，并測定兩種未知濃度水質中的苯系物，取得了較為理想的檢結果，現將研究報告如下。

1材料和方法

1.1儀器與耗材

購自日本島津公司的型號為GC-2010 Pro的氣相色譜儀；FID檢測器；CP-2014C石英毛細管色譜柱（30m×0.320mm×0.25?m）；DK-S12型恒溫水浴鍋；40mL頂空瓶，配有聚四氟乙烯硅橡膠墊和塑料螺旋帽密封；1mL微量注射器；購自國家標準物質研究中心的色譜純標準物質；優級純氯化鈉；購自默克公司的色譜純甲醇；實驗室自制純化水；純度99.999%氮氣；純度99.99%氫氣；經凈化的壓縮空氣。

1.2實驗條件

檢測器溫度為250℃，汽化室溫度為150℃，柱溫為50℃，載氣流量為氮氣1.5mL/min，氫氣40mL/min，空氣400mL/min，分流比10：1，尾氣吹掃氣流量30mL/min。

1.3標準曲線繪制

1.3.1混合標準液的配制如下

室溫下分別吸取色譜級標準苯、甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯、乙苯、異丙苯、苯乙烯一定量體積于10mL的容量瓶中，并加入甲醇稀釋至刻度。取稀釋液125?L于100mL容量瓶中，并加純水定容至刻度，即為標準液，內含標準物質濃度分別為：苯1.000mg/mL，甲苯1.000mg/mL，鄰二甲苯1.000 mg/mL，對二甲苯1.000 mg/mL，間二甲苯1.000 mg/mL，乙苯1.000mg/mL，異丙苯1.000mg/mL，苯乙烯1.000mg/mL。

1.3.2標準曲線的制定

取5個100mL的容量瓶，加適量純化水，分別取混合標準液加入 0.5mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10.0mL，純化水定容至刻度。分別將上述系列標準液裝滿頂空瓶，再從各頂空瓶吸出25mL，使待測液體積15mL，加入4g氯化鈉，立即蓋上瓶蓋并搖勻，氯化鈉溶解后，60℃水浴加熱30min，分別抽取頂空瓶內液上空間氣體800?L注入色譜儀。以峰面積作為縱坐標，濃度作為橫坐標，繪制標準曲線。

2結果

2.1標準曲線和方法檢出限

在選定條件下，系列苯系物中各組分的校正曲線、相關系數和檢出限結果見表1。

2.2精密度測定

用苯系物配制一樣品，按同樣的分析方法，連續測3次，得結果的相對標準偏差在0.27%～1.77%間，符合方法學要求，結果見表2。

2.3加標回收實驗

取2.2中配制的樣品置于100mL容量瓶中，加入標準液2mL，用2.2配制的樣品定容至刻度，測定，結果見表2。從表3結果可知回收率為90.0～106.0%之間，符合方法學規定。

3結論

目前測定水中苯系物的方法主要有固相萃取法、吹脫捕集法等方法，但均要求有專業設備，而本法僅用氣相色譜儀即可，經濟成本低，操作簡單，結果可靠性較好，是開展水中苯系物監測的途徑之一。

據文獻報道，水中加入氯化鈉量對靈敏度影響較大，因此氯化鈉配制要準確；提高平衡溫度可使更多苯系物從水相中氣化，有助于響應值增加，提高靈敏度，但不宜太高，否則水蒸氣進入色譜系統。二硫化碳具有較大的毒性，本方法不需要用二硫化碳萃取，因此毒性小，不易造成職業危害，更加安全。此外本法測定的多種苯系物（苯、甲苯、鄰位二甲苯、間位二甲苯、對位二甲苯、乙苯、苯乙烯、異丙苯）的線性相關性良好，相關系數均大于0.9990，RSD均<2.0%，回收率9，0.0%～106.0%之間，說明線性范圍、精密度和回收率均較理想，值得推廣。

結果表明，頂空毛細管色譜法測水質中的苯系物操作簡單，分析時間短，靈敏度高，無需有機溶劑萃取，毒性小，安全性高。此外改法的線性曲線相關性、檢出限、回收率結果均較好，是一種測定水中苯系物的可靠方法，且運用該方法測得的自來水和待測水樣中的7種苯系物含量，自來水中未檢出，待測水樣也未檢出苯系物，說明本水樣中苯系物極低。

參考文獻：

[1]李琳.化工行業苯系物接觸作業人員職業健康狀況分析[J].當代醫學，2014（30）：163-164.

[2]趙慧琴，劉斌，張燕.吹掃捕集/氣相色譜-質譜法測定水中苯甲醚和8種苯系物的多組分分析方法驗證[J].醫學動物防制，2015，11（7）：818-820.

[3]李欣欣，梁學凱，馮國棟，郇延富.水中苯系物的測定方法[J].現代儀器與醫療，2007，13（1）：14-18.

[4]俞發榮，李登樓，謝明仁.苯污染對人類健康影響研究進展[J].生態科學，2016（2）：195-199.

[5]楊勛蘭，李玉洪，王玥劼等.吹掃捕集-氣相色譜法快速分析水中苯系物和氯苯類化合物[J].水資源保護，2012，28（3）：72-74.