史鑫源　王小菊　劉保獻等

[摘 要] 建立固相萃取-高效液相色譜法測定水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴，研究不同色譜條件對16種多環(huán)芳烴分離效果的影響，得出最佳分離條件；并通過系統(tǒng)考察樣品的流速、洗脫條件和有機改性劑加入量對測定的影響，得出最佳固相萃取條件。研究結(jié)果表明，利用ZORBAX ECLIPSE PAH色譜分離專用柱，以甲醇和水為流動相，采用梯度淋洗和變化的紫外、熒光程序可以很好分析16種多環(huán)芳烴，分離度均在2.0以上；采用固相萃取-高效液相色譜法測定水中16種多環(huán)芳烴，5種不同水質(zhì)的加標回收率均可達60%-110%，且準確度和精密度較高，RSD均小于10%，標準曲線線性均能在0.999以上。同時，采用熒光為檢測器，本方法中目標化合物的方法檢出限為10-200 pg/L，可以很好滿足目前監(jiān)測要求。

[關(guān)鍵詞] 固相萃??；高效液相色譜；多環(huán)芳烴；水質(zhì)

中圖分類號：o657 文獻標識碼： A 文章編號：2095-5200（2014）06-065-06

多環(huán)芳烴（PAHs），是指兩個或兩個以上苯環(huán)以線狀、角狀或簇狀排列的稠環(huán)碳氫化合物，是一種有色的晶體物質(zhì)，具有高的熔點、沸點及辛醇-水分配系數(shù)，低的蒸氣壓和水溶性。PAHs是最早被發(fā)現(xiàn)具有致癌作用的物質(zhì)，已知的500多種致癌物質(zhì)中有200多種是PAHs及其衍生物[1]，而且許多PAHs具有致癌性、致畸性、致突變性[2]。隨著工業(yè)發(fā)展，煤和石油等消耗急劇上升，多環(huán)芳烴在環(huán)境中已經(jīng)廣泛存在[3]。盡管在環(huán)境中有各種不同的PAHs，但根據(jù)其毒性及性質(zhì)，US EPA 最終確認16 種PAHs為優(yōu)先監(jiān)測污染物。

我國科研工作者對水質(zhì)中多環(huán)芳烴的研究也主要針對US EPA確認的16種優(yōu)先監(jiān)測污染物，分析方法主要有薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜法等[4-8]。高效液相色譜法因檢出限低、靈敏度高、對多環(huán)芳烴的分離度好，是目前最為常用的分析方法。對于水質(zhì)中多環(huán)芳烴的測定，從水中萃取和濃縮多環(huán)芳烴是測定水中PAHs 的關(guān)鍵步驟，目前主要的前處理方法有液-液萃?。↙LE）[9]、固相萃?。⊿PE）[10]、固相微萃?。⊿PME）[11-12]等技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，固相萃取相對于其他幾種前處理方法，具有自動化程度高、節(jié)約溶劑和人力、萃取效率高等特點[13]。

本文結(jié)合相關(guān)文獻，采用固相萃取-高效液相色譜法測定水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴，通過優(yōu)化不同的前處理和分析測試條件，使用更專業(yè)的色譜柱提高各化合物的分離度，添加有機改進劑增加固相萃取的效率等，得出一個適合不同水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴的監(jiān)測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

液相色譜：Agilent-1200，色譜柱ZORBAX ECLIPSE PAH，4.6×150mm×3.5μm，100位自動進樣器，檢測器為紫外檢測器、熒光檢測器；固相萃取儀：Supelco，VISIPREPTM-DL，四通道，DOA-P504-BN無油隔膜真空泵；固相萃取柱：Waters-C18固相萃取柱，500mg×6mL；氮吹儀：Organomation Associates Int，N-EVAP-111型，12位，溫度控制：室溫～80℃。

所有實驗室用水均為超純水；多環(huán)芳烴標準樣品（16混，200.0μg/mL，Accustandard，Z-013-17）；無水硫酸鈉（分析純）；二氯甲烷 （農(nóng)殘級），甲醇（農(nóng)殘級）；氮氣（99.999%）。

1.2 實驗條件

色譜條件：柱溫40℃，流動相為甲醇和水，進樣量為10.0μL；固相萃取條件： 10mL純水-10mL甲醇-10mL二氯甲烷-10mL甲醇-10mL測定水活化固相萃取柱，以一定流速萃取，再用10mL純水淋洗，一定量二氯甲烷洗脫。

2 實驗方法

2.1 標準溶液的配制

考慮到紫外檢測器和熒光檢測器的靈敏度不一樣，標準曲線的配制采用2種不同的濃度系列， 分別為高濃度標準系列：適用于紫外檢測器，采用逐步稀釋的方法利用中間液配制濃度分別為1.0、2.0、5.0、10.0μg/mL的標準使用溶液；低濃度標準系列：適用于熒光檢測器，采用逐步稀釋的方法，配制成濃度分別為0.025、0.05、0.1、0.2μg/mL的標準使用溶液。

2.2 樣品前處理

2.2.1 萃取 取水樣1.0 L，加入一定量甲醇改進劑，使用固相萃取儀，采用Waters-C18固相萃取柱，固相萃取柱經(jīng)活化后，以一定流速萃取水樣，完畢使用純水淋洗、二氯甲烷洗脫，收集洗脫液于棕色管中。

2.2.2 濃縮 使用氮吹儀濃縮上述接收的洗脫液至2～3mL，加入3mL甲醇，吹至0.5～1.0mL，如上用甲醇反復(fù)置換3次，最后定容至1.0mL，待上機使用。

3 結(jié)果與討論

3.1 分離檢測條件

16種PAHs組分除苊烯不產(chǎn)生熒光外，其余15種組分均能產(chǎn)生較強熒光，故除苊烯使用紫外檢測器檢測，其余15種組分均可使用熒光檢測器檢測以獲得最佳的靈敏度。對于多環(huán)芳烴的分析，研究使用較多的流動相為乙腈和水，考慮到乙腈的毒性較高、價格較貴，本方法采用甲醇和水為流動相。為了得到較好的分離度，本文在1.2的條件下，使用梯度洗脫，利用程序可變波長的紫外和熒光進行檢測。

3.1.1 梯度洗脫程序的確定 紫外檢測器波長選擇230 nm，以標準溶液進行色譜分離試驗，逐步調(diào)整混合流動相的比例和流速，使16種組分完全分離，并最終確定洗脫程序。利用本方法，采用表 1所示的梯度洗脫程序，16種PAHs均可得到基線分離，最接近的峰的分離度大于1.0，且各峰峰型較好，出峰尖銳、對稱。

3.2.1 有機改進劑的確定 考慮到PAHs特別是環(huán)數(shù)較多的PAHs的水溶性很差，為了提高PAHs的回收率，往往在添加了標準樣品的水中使用有機溶劑改進劑，通常可加入甲醇、異丙醇、四氫呋喃或者他們的混合物。為保證和液相色譜流動相的一致性，本文采用甲醇作為改進劑，并研究不同的加入量對固相萃取回收率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，加入有機改進劑甲醇以后，可以大大提高PAHs的回收率，特別是對分子量較大的物質(zhì)，結(jié)果見圖 3。其中甲醇的加入量在10%～20%回收率均較好，回收率在60%～110%之間。但有機試劑加入太多也會造成固相萃取過程中PAHs的損失，這可能是較多的有機試劑會對固相萃取柱有一定洗脫作用。本文采用10%的甲醇加入量，在保證回收率情況下，盡量使用最少的有機試劑。

3.2.2 萃取流速的確定 樣品的萃取流速對PAHs的回收率有一定影響，使用10%的甲醇改進劑，5、10、15mL/min的萃取速度對PAHs回收率的影響，結(jié)果見圖 4。 研究發(fā)現(xiàn)樣品流速增加會降低化合物的萃取效率，特別是對高濃度的水樣，萃取流速影響較大。但過低的流速會延長萃取時間，降低工作效率，為取得較好的實驗結(jié)果，并考慮萃取時間，本文采用5mL/min的流速進行試驗。

a：熒光檢測器，0.05μg/mL；b：紫外檢測器，2.0μg/mL。

有機改進溶劑：甲醇，10%；洗脫溶劑：二氯甲烷，10mL。

3.2.3 洗脫條件的確定 水樣經(jīng)固相萃取柱萃取完畢后，用純水淋洗，用氮氣將固相萃取柱吹干，利用二氯甲烷為洗脫溶劑，每次洗脫用量5ml，洗脫流速為2mL/min，分別考察洗脫1次、2次、3次PAHs的回收率，結(jié)果見圖 5。由圖得出，經(jīng)2次洗脫以后，萃取柱上的樣品基本洗脫干凈，即采用10mL的洗脫液即可。

3.3 質(zhì)量控制和質(zhì)量保證

3.3.1 標準曲線與重現(xiàn)性 穩(wěn)定的保留時間（RT）對于從復(fù)雜的環(huán)境集體中正確識別分析物非常重要；標準曲線線性關(guān)系的好壞，對化合物的定量結(jié)果有很大的影響。本方法通過測定10次統(tǒng)一濃度的PAHs標準樣品，得出PAHs個化合物的RT和峰面積精度，RT精度小于0.1%，而峰面積的RSD小于2%，結(jié)果見表 4。另外，通過表4可知，16種PAHs在紫外和熒光檢測器上的標準曲線線性相關(guān)系都很好，相關(guān)系數(shù)r2均在0.999以上。

3.3.3 精密度 于1.0L 純水中加入1.0mL高、低兩種不同的濃度的標準樣品（2.0、0.05μg/mL），固相萃取后分別在紫外和熒光檢測器檢測，重復(fù)7次，研究其精密度，結(jié)果見表 6。由表可以見，本方法的精密度較高，除個別低濃度的低環(huán)化合物由于受前處理影響較大，容易揮發(fā)，其相對相對標準偏差稍大以外，其他化合物的相對標準偏差均小于5%。

3.3.4 加標回收率 選擇5種不同水質(zhì)的水樣（純水、自來水、飲用水、河水和生活污水），分別加入一定量的標準樣品進行回收率測定，考慮到幾種不同水質(zhì)中一般PAHs污染物的濃度，分別于1.0L純水、自來水、飲用水中加入1.0mL濃度為0.05μg/mL的標準樣品（水質(zhì)較干凈可不用凈化）；于1.0L河水和生活污水中加入1.0mL濃度為2.0μg/mL的標準樣品。結(jié)果見表 7，由表7可知，5種不同水質(zhì)的加標回收率各物質(zhì)均在60%～110%之間，可以滿足目前檢測的質(zhì)量控制要求。

3.3.5 注意事項 （1）多環(huán)芳烴是強致癌物質(zhì)，操作時必須極其小心，不允許人體與多環(huán)芳烴固體、溶劑萃取物、標準樣品直接接觸，配置標準樣品時應(yīng)在通風柜里進行，并采取相應(yīng)的防護措施；（2）被多環(huán)芳烴污染的容器可用紫外燈在360nm下檢查，使用過的玻璃器皿應(yīng)在重鉻酸鉀洗液中浸泡至少4h；（3）由于環(huán)境空氣、水體、顆粒物中含有痕量的多環(huán)芳烴，實驗過程中應(yīng)多檢查空白值；（4）氮吹濃縮過程中，應(yīng)避免濃縮樣品至0.5mL以下，濃縮過程應(yīng)避光進行；（5）實驗過程產(chǎn)生的廢液屬于危險廢物，應(yīng)按環(huán)保部相關(guān)要求，交由具有資質(zhì)的單位處置。

4 結(jié)論

本方法選擇美國環(huán)保署規(guī)定的“優(yōu)先監(jiān)測列表”里的16種多環(huán)芳烴為目標化合物，利用固相萃取-高效液相色譜法研究測定水中16種多環(huán)芳烴。通過研究了不同的色譜條件對16種多環(huán)芳烴分離效果的影響，系統(tǒng)考察樣品的流速、洗脫條件和有機改性劑加入的量對測定的影響，得出最佳的實驗條件。

研究結(jié)果表明，利用ZORBAX ECLIPSE PAH色譜分離柱，使用甲醇和水為流動相，采用梯度淋洗和變化的紫外、熒光程序可以很好地分離16種多環(huán)芳烴，分離度均在2.0以上。使用10%的甲醇改進劑，以5ml/min流速萃取1.0L水樣，10ml二氯甲烷洗脫萃取柱，5種水樣的加標回收率均可達60%-110%，使用熒光檢測器時方法檢出限為10-200pg/L，紫外檢測器時檢出限為0.4-2.0 ng/mL。同時，采用固相萃取-高效液相色譜法測定水中16種多環(huán)芳烴，準確度和精密度較高，RSD均小于10%，標準曲線線性均能在0.999以上，方法可以很好的滿足目前監(jiān)測要求。

參 考 文 獻

[1] 岳敏， 谷學(xué)新， 鄒洪，等. 多環(huán)芳烴的危害與防治[J]. 首都師范大學(xué)學(xué)報， 2003， 24（3）： 40-45.

[2] M. Junker， M. Kasper， M. Roosli， et al. Airborne Particle Number Profille， Particle Mass Distribution and Particle-bound PAH Concentrations within the Cityenvironment of Basels and Assessment as Part of the BRISKA Project[J]. Atmos. Environ. 2000， 34：3171～3181.

[3] 崔炳文， 羅水法， 薛軍. 高效液相色譜法測定河道底泥中的多環(huán)芳烴[J]. 化學(xué)分析計量， 2005， 14（5）： 30-32.

[4] 遼寧省環(huán)境監(jiān)測站. HJ 478-2009 水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定 中華人民共和國環(huán)境保護標準[S]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[5] 朱利中， 沈?qū)W優(yōu)， 劉勇建，等. 高效液相色譜法分析水中痕量多環(huán)芳烴[J]. 環(huán)境化學(xué)， 1999， 18 （5） ： 488.

[6] 汪瑾彥， 陳大舟， 湯 樺. 水體沉積物和土壤中多環(huán)芳烴的分析方法研究[J]. 現(xiàn)代儀器，2010，16（ 2）： 11-15.

[7] 國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會. 水和廢水監(jiān)測分析方法第四版（增補版）[M]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2002.

[8] 張志剛，曹春英，杜剛. 遼寧省五城市大氣可吸人顆粒物中多環(huán)芳烴污染特征研究[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器， 2007， 13（6）： 14-16.

[9] Titato G M， Lancas F M. Optimization and validation of HPLC- UV- DAD and HPLC- APCI-MS methodologies for the determination of selectedPAHs in water samples[J]. J. Chromatogr. Sci.， 2006， 44： 35- 40.

[10] Busettia F ， Heitza A， Cuomob M， et al. Determination of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous and solid samples from an Italian wastewater treatment plant[J]. J. Chromatogr. A， 2006， 1102： 104- 115.

[11] Chen H W. Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water by solid- phase microextraction and liquid chromatography[J]. Anal. Sci.， 2004， 20： 1383- 1388.

[12] 武俐， 肖春艷， 邰超， 等. 連續(xù)流動-固相微萃取方法富集水中多環(huán)芳烴的探討[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)， 2008， 20（4）： 68-69.

[13] 孫福生， 陳大力， 姚盛華， 等. 固相萃取液相色譜測定水中16 個多環(huán)芳烴（ II） [J]. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報（工程技術(shù)版）， 2006， 19（4）： 44-48.

[14] 劉穎， 陳玲， 唐銀健，等. 高效液相色譜法測定黃浦江表層沉積物中的痕量多環(huán)芳烴[J]. 色譜， 2007， 25（3）： 356-361.

[15] 錢薇，倪進治，駱永明，等. 高效液相色譜-熒光檢測法測定土壤中的多環(huán)芳烴[J]. 色譜， 2007， 25（1）： 221～225.

[16] 李梅玲，張錫根，閻保瑞，等. GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標準 中華人民共和國國家標準[S]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.