LLE-GC/MS和SPE-HPLC在水中烷基酚測定中的差異分析

＊周同娜

（山東省東營生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東 257091）

引言

烷基酚類化合物（Alkylphenols，APs）是典型的內(nèi)分泌干擾物，具有很大的生物破壞性[1-2]。目前測定水中APs含量的方法很多，ASTM和ISO等組織均制定了水中APs的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法[3-4]。GC/MS法和HPLC法是研究最多的檢測方法，但不足之處在于現(xiàn)行的研究對象多限于4-叔辛基苯酚和4-支鏈壬基酚[5]。然而，近年來隨著樹脂、化工和液晶工業(yè)的發(fā)展，更多新型的C4-C9 APs得到了廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致上述APs進(jìn)入環(huán)境水體。但國內(nèi)外同時監(jiān)測水中C4-C9 APs的標(biāo)準(zhǔn)方法很少[6]。實際水樣中APs在提取、富集、分離和檢測各個環(huán)節(jié)存在很多干擾。有機(jī)物萃取富集技術(shù)中主要有液液萃取和固相萃取兩種方法[7-8]。液液萃取法成本低廉但耗費有機(jī)溶劑較多，而固相萃取法由于固相萃取柱或萃取盤以及萃取設(shè)備成本高昂。

本文采用LLE-GC/MS法和SPE-HPLC分別對地表水和生活污水等實際水樣中的9種C4-C9 APs（4-叔丁基苯酚、4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚、4-庚基苯酚、4-支鏈壬基酚、4-辛基苯酚和4-壬基酚）進(jìn)行檢測，采用配對樣品t檢驗方法比對分析兩種方法在水中9種烷基酚含量測定中的顯著差異。

1.實驗部分

(1)儀器與試劑

氣相色譜儀（美國Agilent 7890B型）；質(zhì)譜儀（美國Agilent 5977B型）；高效液相色譜儀（美國Agilent 1200）；固相萃取儀（中國萊伯泰科公司Sepaths Up型）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國Heidolph公司）。

烷基酚貯備液（含9種APs，各物質(zhì)質(zhì)量濃度均為1000μg/ml）、萘-d8貯備液（200μg/ml）、菲-d10貯備液（1000μg/ml）、芘-d10貯備液（1000μg/ml）、BPA-d16貯備液（1000μg/ml）均購自德國Dr.Ehrenstorfer公司；烷基酚工作液（各物質(zhì)質(zhì)量濃度為10μg/ml）、內(nèi)標(biāo)物工作液（含萘-d8、菲-d10和芘-d10，各物質(zhì)質(zhì)量濃度均為1μg/ml）和替代物工作液（BPA-d16，1μg/ml），均由相關(guān)貯備液用丙酮稀釋制備；二氯甲烷、乙腈、丙酮（農(nóng)殘級，美國Merda公司）；衍生試劑BSTFA（含1% TMCs）（德國Dr.Ehrenstorfer公司）；固相萃取柱（美國3M公司，苯乙烯/二乙烯苯聚合物材質(zhì)，250mg/6ml）。

(2)色譜、質(zhì)譜條件

①GC/MS條件色譜柱為HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；進(jìn)樣口溫度為300℃；進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量為1μl；色譜柱升溫程序為初始柱溫50℃（恒溫2min），以20℃/min速率升至100℃，以10℃/min速率升至200℃，再以20℃/min速率升至300℃（保持5min）；He氣壓力為程序升壓，初始壓力為40kPa（保持5min），以2kPa/min速率升至70kPa（保持5min）；離子源溫度為230℃；電子能量為70eV；傳輸線溫度為280℃；四極桿溫度為150℃；選擇離子掃描（SIM）模式；溶劑延遲時間為6min。

②HPLC條件流動相A為乙腈；流動相B為實驗用水；柱溫為40℃；進(jìn)樣體積為30μl；流速為1.0ml/min；熒光檢測器的激發(fā)波長為227nm，發(fā)射波長為315nm；梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序

(3)校準(zhǔn)溶液配制

在1ml容量瓶中分別移入一定體積的烷基酚標(biāo)準(zhǔn)工作液，加入內(nèi)標(biāo)物工作液和衍生試劑的體積均為100μl，用二氯甲烷定容后衍生1h，獲得質(zhì)量濃度范圍為5～1000μg/L的GC/MS校準(zhǔn)溶液，利用內(nèi)標(biāo)法測定目標(biāo)物的質(zhì)量濃度。

分別移取適量烷基酚標(biāo)準(zhǔn)工作液，用乙腈溶液逐級稀釋，配制質(zhì)量濃度范圍為5～1000μg/L的HPLC校準(zhǔn)溶液，利用外標(biāo)法測定目標(biāo)物的質(zhì)量濃度。

(4)樣品前處理

按照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 168）[9]要求采用配對樣品t檢驗判定兩種方法的測定結(jié)果是否具有顯著差異，采用基體加標(biāo)的方式獲得7組配對測定數(shù)據(jù)。地表水和生活污水中9種目標(biāo)物的加標(biāo)質(zhì)量濃度均為0.40μg/L。

使用液液萃取法富集水樣中目標(biāo)物時，在分液漏斗中移入500ml水樣，加入10g氯化鈉和100μl替代物使用液，待氯化鈉溶解后，用30ml二氯甲烷萃取2次，有機(jī)相脫水后用濃縮裝置濃縮至不超過0.5ml，分別加入100μl內(nèi)標(biāo)物使用液和衍生試劑，用二氯甲烷定容至1ml，衍生1h。

使用固相萃取法富集水樣中目標(biāo)物時，依次用10ml正己烷、二氯甲烷、甲醇和實驗用水活化固相萃取柱。水樣以3ml/min流速通過固相萃取柱。上樣結(jié)束后，用10ml甲醇溶液淋洗固相萃取柱后用氮氣吹干固相萃取柱，再以2ml/min流速分別用2ml甲醇和5ml二氯甲烷洗脫，收集洗脫液。用濃縮裝置濃縮到1ml以下，加入3ml乙腈再濃縮至約1ml，重復(fù)3次，用乙腈定容至1ml。

2.結(jié)果與討論

(1)地表水中方法差異性比對分析

兩種方法測定地表水中目標(biāo)物本底值、測定平均值、回收率和t值見表2。從表中可見，4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚和4-壬基酚等3種目標(biāo)物t值分別為3.534、-2.619和7.643，其絕對值均大于2.447，2種方法之間存在顯著性差異。除此之外，其余6種目標(biāo)物t值絕對值均小于2.447，2種方法之間不存在顯著性差異。對比分析2種方法可知，GC/MS法中4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚和4-壬基酚的回收率為91.3%、83.8%和94.8%，而HPLC法中的回收率較低（85.1%、90.0%、77.6%），較大差異的回收率導(dǎo)致上述目標(biāo)物使用2種方法比對時存在顯著性差異。

表2 配對測定記錄表

續(xù)表

(2)生活污水中方法差異性比對分析

兩種方法測定污水中目標(biāo)物的相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。4-己基苯酚和4-庚基苯酚的t值絕對值小于2.447，說明2種方法之間不存在顯著性差異。其余7種目標(biāo)物的t值絕對值均大于2.447，2種方法之間存在顯著性差異。GC/MS法中除4-己基苯酚回收率較低（85.4%）外，其余8種目標(biāo)物回收率在92.8%～108%。HPLC法中除4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-庚基苯酚和4-支鏈壬基酚的回收率在81.4%～86.8%外，其余5種目標(biāo)物回收率均在62.2%～78.8%。

(3)差異性原因分析

地表水中存在方法顯著性差異的目標(biāo)物數(shù)量少于生活污水。導(dǎo)致此種情況的原因在于目標(biāo)物在不同水質(zhì)中加標(biāo)回收率不同，整體而言，SPE-HPLC中目標(biāo)物的加標(biāo)回收率低于LLE-GC/MS法，對基質(zhì)復(fù)雜的生活污水此種降低率更為明顯。而造成兩種方法目標(biāo)物回收率差異較大的原因較多。

GC/MS法由于采用SIM模式，抗干擾強(qiáng)，精度高，目標(biāo)物附近均沒有明顯干擾峰。HPLC法中存在較多干擾峰，較強(qiáng)干擾對目標(biāo)物的定性和定量形成不利影響。比對實驗加標(biāo)濃度為GC/MS法測定下限的10～40倍，但僅為HPLC法測定下限的2倍左右，較低加標(biāo)濃度對比對方法中目標(biāo)物的準(zhǔn)確定量也存在一定影響。綜合考慮水質(zhì)狀況、儀器設(shè)備精度、方法檢出限、前處理步驟、耗材等因素，認(rèn)為目標(biāo)物在2種方法間的存在顯著性差異是合理的。

通過實驗結(jié)果分析，建議針對目標(biāo)物含量很低且基質(zhì)較為潔凈的地表水，上述2種分析方法的測定結(jié)果基本相當(dāng)，差異性較小。對于基質(zhì)復(fù)雜的生活污水，優(yōu)先采用LLE-GC/MS法測定目標(biāo)物含量。

3.結(jié)論

（1）比對分析LLE-GC/MS法和SPE-HPLC，地表水中存在方法顯著差異的烷基酚目標(biāo)物數(shù)量少于生活污水。

（2）同類水中2種方法分析烷基酚目標(biāo)物濃度存在顯著差異的原因在于2種方法中目標(biāo)物回收率存在較大差異。而此種差異來源于水質(zhì)狀況、儀器設(shè)備精度、方法檢出限、前處理步驟、耗材等多種因素作用。