全自動固相萃取-超高壓液相色譜法測定地表水中聯苯胺

(新疆維吾爾自治區生態環境監測總站,烏魯木齊 830011)

聯苯胺是重要的芳香族二胺化合物,可與亞硝酸發生重氮化反應生成重氮鹽,此鹽可與芳香胺或酚偶聯,是染料合成的重要中間體,可以合成超過250種染料。聯苯胺可通過廢水排放、徑流輸送等方式進入環境,引起累積污染,并通過人體呼吸道、消化道、皮膚進入體內,對人體造成影響[1]。

國際癌癥研究中心(IARC)和歐共體委員會將聯苯胺列為第一類致癌物,我國GB 3838－2002《地表水環境質量標準》早已將其列為應用水源地的測定項目之一,地表水中聯苯胺的標準限值為0.000 2 mg·L－1。

聯苯胺的測定方法有液相色譜-質譜法(LCMS)[2-3]和液相色譜法(LC)[4-5]等。液相色譜-質譜法存在儀器昂貴、操作難度大、測定成本高的缺點。液相色譜法使用紫外檢測器測定水中聯苯胺時,存在靈敏度低、選擇性差的問題,而采用熒光檢測器時,方法具有靈敏度高、選擇性好的優點,適用于痕量分析。本工作以地表水為研究對象,建立了全自動固相萃取-超高壓液相色譜法測定聯苯胺的分析方法,為控制水中聯苯胺的污染提供了技術支撐。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters H-Class型超高壓液相色譜儀,配熒光檢測器;Fotector-08HT 型全自動固相萃取儀;Turbo Vap Ⅱ型樣品濃縮儀。

聯苯胺標準儲備溶液:10.0 mg·L－1,以甲醇為介質。

聯苯胺標準溶液:1.00 mg·L－1,移取10.0 mg·L－1聯苯胺標準儲備溶液1.00 mL,用50%(體積分數)甲醇溶液稀釋至10.0 mL。

乙腈、甲醇、乙酸銨均為色譜純;乙酸、氨水均為優級純;硫代硫酸鈉為分析純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

BEH C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.7μm),柱溫40 ℃;流動相為含10 mmol·L－1乙酸銨的20%(體積分數)乙腈溶液;流量0.5 mL·min－1;激發波長292 nm,檢測波長395 nm;進樣體積4μL。

1.3 試驗方法

1.3.1 固相萃取柱的活化

先用5 mL甲醇以約2 mL·min－1的流量通過PCX 柱,在填料暴露于空氣之前,向柱上加5 mL水,待水剩約2 mL時,停止活化。

1.3.2 富集、凈化與濃縮

移取已加入4.0 mg·L－1硫代硫酸鈉溶液3 mL的150 mL 地表水樣置于250 mL 錐形瓶中,以2 mL·min－1的上樣速率通過活化后的PCX 柱,然后先加入3%(體積分數,下同)乙酸溶液5 mL固定,再用8 mL 甲醇淋洗,待甲醇完全流出后,用真空泵抽吸5 min。

用8.0 mL的5%(體積分數,下同)氨水甲醇溶液洗脫聯苯胺,收集洗脫液在60 ℃氮吹濃縮至1.0 mL,加入1.0 mL水混勻,過0.22μm 聚四氟乙烯微孔濾膜至棕色樣品瓶中,按儀器工作條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 色譜行為

按儀器工作條件對150.00μg·L－1聯苯胺標準溶液進行測定,其色譜圖見圖1。

2.2 固相萃取柱的選擇

圖1 聯苯胺標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of standard solution of benzidine

文獻[4-5]比較了C18柱、HLB柱、PCX 柱、SCX柱、MCX 柱等5種固相萃取柱對聯苯胺萃取效率的影響。結果發現:使用PCX 柱和MCX 柱時,凈化、富集的選擇性更優。試驗考察了PCX 柱和MCX柱對聯苯胺回收率的影響。結果表明:聯苯胺的加標量為0.2μg時,以MCX 柱為固相萃取柱,未檢出聯苯胺,以PCX 柱為固相萃取柱,聯苯胺的回收率為91.3%～96.4%;聯苯胺的加標量為0.4μg時,以MCX 柱為固相萃取柱,聯苯胺的回收率為65.4%～70.6%,以PCX 柱為固相萃取柱,聯苯胺的回收率為88.3%～93.2%。PCX 柱是弱陽離子交換柱,具有富集和凈化兩個功能,因此以PCX 柱為固相萃取柱,聯苯胺的回收率更為滿意。試驗選擇固相萃取柱為PCX 柱。

2.3 上樣速率的選擇

上樣速率為10.0 mL·min－1時,聯苯胺的回收率較低;上樣速率為2 mL·min－1滿足了全自動固相萃取儀對流量的要求,同時聯苯胺的回收率較好。試驗選擇上樣速率為2 mL·min－1。

2.4 淋洗劑的選擇

聯苯胺為弱堿性化合物,上樣后用3%乙酸溶液固定,然后再用甲醇溶液淋洗雜質。試驗發現:分別用體積分數為10%～100%的甲醇溶液10 mL進行淋洗,聯苯胺均沒有損失。為了最大程度上消除雜質對聯苯胺的干擾,試驗選擇淋洗劑為甲醇。

2.5 洗脫劑及其用量的選擇

考慮到聯苯胺為有機堿,酸解離常數pKa在2～10之間,試驗采用氨水甲醇溶液為洗脫劑。試驗考察了洗脫劑依次為1%,2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液時對聯苯胺回收率的影響。結果表明:洗脫劑為1%氨水甲醇溶液時,聯苯胺的回收率為91.5%;洗脫劑為2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液時,聯苯胺的回收率均大于95.0%。試驗選擇洗脫劑為5%氨水甲醇溶液。

試驗進一步考察了5%氨水甲醇溶液的用量依次為2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mL 時對聯苯胺回收率的影響。結果表明:聯苯胺的回收率隨著5%氨水甲醇溶液用量的增大而增大;當5%氨水甲醇溶液的用量為6.0 mL 時,聯苯胺的回收率最大;繼續增大5%氨水甲醇溶液的用量,聯苯胺的回收率基本上不再變化。從環境友好和試驗時間考慮,試驗選擇5%氨水甲醇溶液的用量為8.0 mL。

2.6 標準曲線、檢出限和測定下限

按儀器工作條件對聯苯胺標準溶液系列進行測定,并繪制標準曲線。結果表明:聯苯胺的質量濃度在3.00～200.00μg·L－1內與其對應的峰面積呈線性關系,線性回歸方程為y＝4.570×103x－1.370×104,相關系數為0.999 9。

根據HJ 168－2010 標準要求,按照樣品分析的全步驟,對含量為預估計方法檢出限2～5倍的樣品進行測定。試驗選用0.020μg·L－1的空白加標地表水樣品進行分析,平行測定7次。按照公式(1)計算方法的檢出限:

式中:XMDL為方法的檢出限;n為平行測定次數,當n＝7時,t(n－1,0.99)取值3.143,s為標準偏差。

計算得到方法的檢出限為0.005μg·L－1,測定下限為檢出限的4倍,結果為0.020μg·L－1。

2.7 方法的準確度和精密度

按試驗方法對空白水樣(實驗室純水)、空白地表水樣(烏魯木齊水磨河水樣)進行加標回收試驗,平行測定6次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表1。

表1 準確度和精密度試驗結果(n＝6)Tab.1 Results of tests for accuracy and precision(n＝6)

由表1可知:回收率為89.5%～98.5%,RSD 為1.2%～5.6%。

本工作將全自動固相萃取與超高壓液相色譜法聯用,建立了測定地表水中聯苯胺的分析方法。本方法能夠在短時間內實現樣品批量處理,提高工作效率,為測定地表水中聯苯胺提供了一種簡便、快捷、準確的分析方法,為環境有機污染物的風險評價提供了可靠的數據支撐。