固相萃取—高效液相色譜法測定水中苯并[a]芘、甲萘威和阿特拉津研究

摘 要：采用固相萃取-高效液相色譜法，以丙酮+二氯甲烷為洗脫劑，甲醇和水為流動相，采用梯度洗脫方法，在紫外檢測器（VWD）波長220 nm，熒光檢測器激發(fā)波長290 nm，發(fā)射波長430 nm的條件下，同時測定苯并[a]芘、甲萘威和阿特拉津。苯并[a]芘在0.001-0.1 mg/L、甲萘威和阿特拉津在0.1-10 mg/L范圍內(nèi)線性良好，方法檢出限分別為0.0002、0.009、0.009 μg/L。空白水樣加標(biāo)回收率為69.9%～92.3%，RSD為3.3%～5.5%。

關(guān)鍵詞：固相萃取；高效液相色譜；苯并[a]芘；甲萘威；阿特拉津

中圖分類號：X132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0124-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.072

Abstract： A method was established for determination of benzoapyrene，carbaryl and atrazine in water samples by solid phase extraction（SPE） and high performance liquid chromatograph （HPLC） using methanol-water as the mobile phase with gradient elution and acetone + dichloromethane as eluting solvent. The determination was made both on a ultraviolet detector（VWD） at the wave length of 220 nm and on a fluorescence detector （FLD） at the excitation wave length of 290 nm and emission wave length of 430 nm. The results indicated that the good linear ranges were 0.001-0.1 mg/L for benzoapyrene and 0.1-10 mg/L for carbaryl and atrazine. The determination limits of the method were 0.0002，0.009 and 0.009 μg/L for benzoapyrene， carbaryl and atrazine， respectively. The average recovery rate was 69.9%～92.3%， and the relative standard deviation was 3.3%～5.5%.

Keywards： Solid phase extraction；High performance liquid chromatography；Benzoapyrene；Carbaryl； Atrazine

苯并[a]芘是一類廣泛存在于環(huán)境中的重要化學(xué)污染物，具有致癌、致畸，致突變性。苯并[a]芘具有持久性，能長久的停留在環(huán)境中，并在不同介質(zhì)間相互遷移轉(zhuǎn)化[1]。阿特拉津是目前應(yīng)用廣泛的化學(xué)除草劑，其水溶性強(qiáng)，在水中不可降解，進(jìn)入環(huán)境后易污染水資源，有研究表明阿特拉津?qū)λ鷦又参铩蓷惿铩⒉溉閯游锖腿祟惣?xì)胞都有不同程度的損害作用[2-3]。甲萘威是一種氨基甲酸酯殺蟲劑，因其殺蟲譜廣和毒性較低，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用頗廣。甲萘威雖屬于高效低毒類農(nóng)藥，但由于其具有水溶性，可造成生活用水的污染，長期接觸甲萘威，會對人的免疫系統(tǒng)、神經(jīng)中樞和內(nèi)分泌系統(tǒng)造成損害。因此，找到一種能準(zhǔn)確、快速的檢測水環(huán)境中的苯并[a]芘、阿特拉津和甲萘威的方法對環(huán)境監(jiān)測工作具有重大的意義。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)采用不同方法分別對苯并[a]芘、阿特拉津和甲萘威進(jìn)行檢測，本文通過建立固相萃取-高效液相色譜相結(jié)合的方法同時測定苯并[a]芘、阿特拉津和甲萘威，減少了三者分開檢測的時間和有機(jī)溶劑的使用量，減少對環(huán)境的二次污染，為地表水環(huán)境中同時檢測苯并[a]芘、阿特拉津和甲萘威提供了快速、簡便的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1260系列液相色譜儀/熒光檢測器（FLD）/紫外檢測器（VWD）/色譜工作站（美國安捷倫公司）；C18反相柱：Agilent Eclipse XDB-C18 4.6×150 mm，5 μm；全自動固相萃取儀AUTO SPE-06C（睿科公司），Sep-Park C18固相萃取小柱（500 mg，6 mL，美國沃特斯公司）苯并[a]芘標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L，上海洛柯儀器），甲萘威標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L，上海洛柯儀器），阿特拉津標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L，上海洛柯儀器），二氯甲烷（色譜純），丙酮（色譜純），甲醇（色譜純），氯化鈉（優(yōu)級純）。

1.2 水樣的采集及保存

用棕色磨口玻璃瓶采集水樣，采滿并加蓋密封。樣品采集后應(yīng)避光于4℃以下冷藏，并在7 d內(nèi)萃取完畢。

1.3 樣品的前處理

上樣前依次用10 mL二氯甲烷，10 mL甲醇，10 mL超純水活化C18固相萃取小柱。在1 L水樣中加入5 g氯化鈉，以5 mL/min的流速上樣，上樣后用10 mL超純水進(jìn)行淋洗，后用高純氮?dú)獯礐18柱40 min，使柱干燥。再用10 mL二氯甲烷分兩次，以1 mL/min 的速度洗脫，（或設(shè)暫停程序，手動往樣品瓶中加入一定量的洗脫劑，清洗瓶壁，再設(shè)清洗樣品通道程序，以1 mL/min 的速度洗脫），并收集洗脫液。在40℃下氮吹至近干，并加2 mL甲醇轉(zhuǎn)溶，紅外定容至1.0 mL待測。

1.4 液相色譜分析條件

梯度洗脫程序：55%甲醇+45%水，保持8 min；以15%甲醇/min的增量至85%甲醇+15%水，保持至出峰完畢。流動相流量：0.8 mL/min；柱溫：40 ℃；紫外檢測波長（VWD）：220 nm，熒光檢測波長（FLD）：λex為290 nm，λem為430 nm，增益倍數(shù)12；進(jìn)樣量為10μm。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的優(yōu)化

2.1.1 檢測波長的確定

甲萘威和阿特拉津檢測波長參照文獻(xiàn)[4]中甲萘威和阿特拉津的紫外檢測波長為220 nm，苯并[a]芘檢測波長參考文獻(xiàn)[5]選擇λex為290 nm，λem為430 nm作為熒光檢測波長。

2.1.2 流動相的確定

本實(shí)驗(yàn)選用的流動相為甲醇和水，通過改變甲醇和水的比例，考察苯并[a]芘、甲萘威、阿特拉津的出峰時間及與樣品中干擾物的分離情況。通過試驗(yàn)，在1.4的洗脫程序下，三者的分離效果較好，峰形尖銳。

2.1.3 柱溫的優(yōu)化

改變柱溫，對25 ℃、30 ℃、35 ℃及40 ℃4種柱溫進(jìn)行比對試驗(yàn)，通過試驗(yàn)可知，隨著溫度的升高，三組分的保留時間縮短，峰形也越來越尖銳，峰面積雖有所減小，但并不是很明顯，因此選擇柱溫為40 ℃，見表1。

2.1.4 流速的優(yōu)化

改變流速，對0.5、0.8、1 mL/min流速進(jìn)行對比試驗(yàn)，隨著流速的增加，保留時間略微縮短，峰面積減小，從保留時間、分離度及峰形上綜合考慮，選擇最佳流速0.8 mL/min。

在優(yōu)化好的色譜條件下，分析甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘標(biāo)樣，甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘出峰時間分別為：5.827 min、8.370 min、27.460 min。色譜圖見圖1。

2.2 固相萃取前處理?xiàng)l件優(yōu)化

苯并[a]芘的水溶性較差，易于在樣品瓶壁及管壁上吸附，其回收率較低，一般需往水樣中添加有機(jī)溶劑改進(jìn)劑來提高水質(zhì)中苯并[a]芘的回收率。史鑫源[6]等研究發(fā)現(xiàn)，加入有機(jī)改進(jìn)劑甲醇后，可以大大提高PAHs的回收率，其中甲醇的加入量在10%～20%回收率均較好。通過參考文獻(xiàn)及比對試驗(yàn)，本文選用丙酮作為有機(jī)改進(jìn)劑。分別往1 L水樣中不添加丙酮、添加10 mL丙酮、添加50 mL丙酮，做比對試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)往1 L水樣中添加50 mL丙酮時，苯并[a]芘回收率從不添加改進(jìn)劑時的51.6%，提高到70.6%，但甲萘威及阿特拉津的回收率則從不添加改進(jìn)劑時的75.5%、76.5%，減少為22.3%、23.1%。這是由于甲萘威、阿特拉津在水中的溶解度相對苯并[a]芘較大，上樣時水樣中添加的丙酮對兩者會有一定的洗脫作用，所以導(dǎo)致兩者的回收率大大的降低。故而在水樣中添加有機(jī)改進(jìn)劑對于同時萃取甲萘威、阿特拉津及苯并[a]芘不可行。

考慮到苯并[a]芘水溶性差，在樣品瓶壁及管壁上吸附，因不能在水樣中添加有機(jī)改進(jìn)劑，故而考慮修改固相萃取前處理方法，在氮?dú)獯蹈蒀18小柱后，加設(shè)暫停程序，手動往樣品瓶中加入一定量的洗脫劑，清洗瓶壁，然后設(shè)置清洗樣品通道程序，以1 mL/min 的速度，通過樣品泵將洗脫劑輸入C18小柱進(jìn)行洗脫，并收集到樣品收集管中，再進(jìn)行濃縮和定容。

分別試驗(yàn)10 mL二氯甲烷（分兩次）、15 mL二氯甲烷（分三次）和5 mL丙酮+10 mL二氯甲烷（分三次）三種洗脫劑對甲萘威、阿特拉津及苯并[a]芘回收率的影響。從表3中可以看出，用洗脫液來清洗樣品瓶壁及管壁，可以大大提高苯并[a]芘回收率，回收率基本可以達(dá)到70%。而在二氯甲烷中加入丙酮，甲萘威和阿特拉津的回收率會有較大的提高。這是因?yàn)榧纵镣桶⑻乩虻臉O性較強(qiáng)，根據(jù)相似相溶原理，丙酮能較好的將甲萘威和拉特拉津從C18柱上洗脫下來，因?yàn)檫x用5 mL丙酮+10 mL二氯甲烷作為洗脫劑。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

取甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘標(biāo)液100 mg/L，用甲醇逐級稀釋成甲萘威、阿特拉津濃度為0.1、0.5、1、2、4、8、10 mg/L，苯并[a]芘濃度為0.001、0.005、0.01、0.02、0.04、0.08、0.1 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在1.4條件下，以濃度對峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到的線性回歸方程見表4。

2.4 方法檢出限

在1 L空白水樣中加入苯并[a]芘、甲萘威、阿特拉津標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各0.8 ng、30 ng、30 ng，按照優(yōu)化的前處理方法及色譜法重復(fù)測定7次，根據(jù)文獻(xiàn)[7]中方法檢出限的計算方法，計算出苯并[a]芘、甲萘威、阿特拉津的檢出限分別為0.0002 μg/L、0.009 μg/L、0.009 μg/L。

2.5 方法的回收率和精密度

在1 L空白水樣中加入低、中、高3個濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照樣品處理方法進(jìn)行測定，對每個濃度的加標(biāo)樣重復(fù)測定3次，精密度和準(zhǔn)確度良好，回收率與RSD見表5。

2.6 樣品實(shí)測結(jié)果

用上述優(yōu)化方法檢測漳州市五處飲用水源地水樣，均未檢測出甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘。

3 結(jié)論

本文通過實(shí)驗(yàn)建立了固相萃取-高效液相色譜同時測定水中甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘的檢測方法。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘的方法檢出限分別為0.009 μg/L、0.009 μg/L、0.0002 μg/L，加標(biāo)回收率為69.9%～92.3%。該方法改變了以往直接用洗脫劑洗脫目標(biāo)物的方法，而是先用洗脫劑清洗瓶壁及管壁，再洗脫目標(biāo)物，大大提高了回收率，又可同時測定甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘，減少了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)用不同方法分別檢測三者的檢測時間，減少了有機(jī)溶劑的使用，可作為水環(huán)境中甲萘威、阿特拉津和苯并[a]芘檢測的常用方法。

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收稿日期：2018-02-26

作者簡介：王少蓉，女，工程師，研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。