江陽(yáng)，劉滔，汪文家，謝碧俊，朱嵐，胡彬，孫成均

（1.四川省疾病預(yù)防控制中心，四川成都610041；2.四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院，四川成都610041）

加速溶劑萃取-高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定大氣顆粒物PM2.5中16種多環(huán)芳烴

江陽(yáng)1，劉滔1，汪文家2，謝碧俊1，朱嵐1，胡彬1，孫成均2

（1.四川省疾病預(yù)防控制中心，四川成都610041；2.四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院，四川成都610041）

建立大氣顆粒物PM2.5中16種優(yōu)控多環(huán)芳烴（PAHs）的加速溶劑萃取-高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定方法。用中流量PM2.5采樣器，以玻璃纖維濾紙為濾料，以100 L/min的流速連續(xù)采樣24 h。采樣后的玻璃纖維濾紙經(jīng)正己烷-丙酮（6∶4，ν/ν）于加速溶劑萃取儀中提取，提取液濃縮后用乙腈定容，通過(guò)C18色譜柱分離，紫外和熒光檢測(cè)器檢測(cè)。16種PAHs在0.20～5.00μg/mL范圍內(nèi)線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)r≥0.999 8，檢出限為0.002～0.012μg/mL，方法平均回收率為71.3%～96.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為0.50%～4.8%。該法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確、靈敏，將其應(yīng)用于成都市3個(gè)區(qū)域空氣顆粒物PM2.5中16種PAHs的測(cè)定，結(jié)果理想。

多環(huán)芳烴化合物；加速溶劑萃?。籔M2.5；高效液相色譜法

0 引言

近年來(lái)，全國(guó)大部分地區(qū)都出現(xiàn)霧霾污染天氣，使得大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）成為了社會(huì)公眾普遍關(guān)注的問(wèn)題。2012年，環(huán)保部在新發(fā)布的GB 3095——2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[1]中首次增設(shè)PM2.5年均、日均濃度限值，可見(jiàn)大氣顆粒物污染防治工作受到高度重視。研究表明，大氣中的多環(huán)芳烴（PAHs）主要集中于細(xì)粒子范圍，粗粒子中的PAHs含量很少，有70%～90%的PAHs吸附在小于5μm的可吸入顆粒物上[2]。因此，在關(guān)注PM2.5的質(zhì)量濃度的同時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)定大氣PM2.5中的PAHs濃度，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其污染程度、保護(hù)人體健康具有重要意義。

目前，多環(huán)芳烴化合物的分析方法主要有高效液相色譜法[3-5]和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[6-7]等，而對(duì)于大氣顆粒物樣品的前處理方法則主要有傳統(tǒng)的索氏提取法[5]和超聲提取法[3-4，6-7]。加速溶劑萃取（ASE）[8]作為一種較新的樣品提取方法應(yīng)用較少，通過(guò)提高溫度和增加壓力來(lái)進(jìn)行有機(jī)溶劑的自動(dòng)萃取，具有溶劑用量少、操作簡(jiǎn)單快速、萃取效率高等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于固體或半固體樣品的萃取。2013年，在環(huán)保部發(fā)布的HJ 647——2013《環(huán)境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環(huán)芳烴的測(cè)定高效液相色譜法》[9]中，推薦采用傳統(tǒng)的索氏提取方法，提取時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16h，且有機(jī)試劑用量較大。高庚申等[3]采用超聲提取，合并兩次提取液，提取時(shí)間達(dá)40min。因此，本研究建立了加速溶劑萃取-高效液相色譜-紫外和熒光檢測(cè)器串聯(lián)檢測(cè)法同時(shí)測(cè)定大氣顆粒物（PM2.5）中的16種多環(huán)芳烴化合物，該法準(zhǔn)確可靠，適用于大批量樣品的準(zhǔn)確快速分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

16種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、屈、苯并[a]蒽、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a、h]蒽、茚并[1，2，3-cd]芘、苯并[g、h、i]芘，質(zhì)量濃度均為500μg/mL，乙腈（色譜純），正己烷（色譜純），丙酮（色譜純），超純水。

1.2 儀器設(shè)備

Agilent 1260液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司），配二極管陣列紫外檢測(cè)器和多波長(zhǎng)熒光檢測(cè)器；CAPCELL PAK C18色譜柱（4.6mm×250mm×5μm）；Milli-Q型超純水儀（美國(guó)Millipore公司）；N-EVAP-112氮?dú)獯祾邇x（美國(guó)Organomation公司）；加速溶劑萃取儀ASE200（美國(guó)戴安公司）；TH-150C智能中流量PM2.5采樣器（武漢市天虹儀表有限責(zé)任公司，切割粒徑Da50=（2.5±0.2）μm，捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差為σg=1.5±0.1），玻璃纖維濾膜（美國(guó)Pall公司，直徑90mm）。

1.3 分析條件

色譜柱選用CAPCELL PAK C18色譜柱（4.6mm× 250mm×5μm）；流動(dòng)相以乙腈作為A相，以超純水作為B相，梯度洗脫程序?yàn)椋?～27min，62%A；27～45min，62%A→100%A；45～52min，100%A；隨后回到初始流動(dòng)相比例62%A，平衡10min；流量為1.20mL/min；柱溫為25℃；進(jìn)樣量為10μL；檢測(cè)器為紫外熒光串聯(lián)檢測(cè)，其中對(duì)熒光檢測(cè)器設(shè)定了波長(zhǎng)切換程序（見(jiàn)表1），由于苊烯不具有熒光特性，選擇紫外檢測(cè)波長(zhǎng)220nm進(jìn)行檢測(cè)。

表1 熒光檢測(cè)器波長(zhǎng)程序

1.4 樣品采集

分別于2013年11月、12月與2014年1月中旬在成都市不同區(qū)域設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，連續(xù)采樣7d，采樣流量100L/min，采樣時(shí)間24h，同時(shí)記錄風(fēng)速、濕度、溫度和氣壓等氣象參數(shù)。

采樣前將玻璃纖維濾膜放入馬弗爐中400℃下加熱5 h，去除有機(jī)物及增加濾膜韌性，冷卻后將濾膜放在恒溫恒濕箱中平衡24h后用1/100 000天平進(jìn)行稱(chēng)量，采樣后再次平衡稱(chēng)量，低溫保存，盡快完成多環(huán)芳烴提取。

1.5 樣品前處理

將采樣后的玻璃纖維濾膜塵面向內(nèi)對(duì)折，剪去濾膜邊緣無(wú)塵部分，將其放入萃取池內(nèi)進(jìn)行提取。以正己烷-丙酮混合溶液（6∶4，ν/ν）為溶劑，萃取溫度為100℃，壓力為1500 psi（1 psi=6.895 kPa），預(yù)熱時(shí)間5min，靜態(tài)萃取時(shí)間5min，循環(huán)1次，淋洗體積20%，N2吹掃60 s。提取完成后，將萃取液經(jīng)氮吹儀濃縮至1mL以?xún)?nèi)，再向濃縮液中加入3mL乙腈，濃縮至1mL以下，重復(fù)1次，將溶劑完全轉(zhuǎn)換為乙腈，最后準(zhǔn)確定容到1.0mL待測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的優(yōu)化

本研究未選擇大多數(shù)文獻(xiàn)里面采用的PAH專(zhuān)用色譜柱，而使用傳統(tǒng)的C18色譜柱，可使絕大部分化合物得到有效分離。參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ 647——2013《氣相和顆粒物中多環(huán)芳烴的測(cè)定高效液相色譜法》[9]，流動(dòng)相選擇乙腈作為A相，超純水作為B相，并對(duì)流動(dòng)相比例做適當(dāng)調(diào)整，以滿(mǎn)足分離需要。

參考HJ 647——2013，選擇16種PAHs的推薦最佳激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際分離情況，對(duì)熒光檢測(cè)器設(shè)定波長(zhǎng)切換程序，盡可能提高檢測(cè)靈敏度，由于茚并[1，2，3-cd]芘與苯并[g，h，i]芘保留時(shí)間相近，無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)射波長(zhǎng)的切換，因此采用雙發(fā)射波長(zhǎng)同時(shí)檢測(cè)，苯并[g，h，i]芘單獨(dú)采用500nm的發(fā)射波長(zhǎng)。由于苊烯不具有熒光特性，選擇紫外檢測(cè)波長(zhǎng)220nm進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 加速溶劑萃取條件的優(yōu)化

考慮到16種多環(huán)芳烴分子結(jié)構(gòu)的差異，選擇正己烷-丙酮混合溶液作為提取溶劑，并考察了不同比例的正己烷-丙酮混合溶劑（9∶1，7∶3，6∶4，ν/ν）對(duì)16種PAHs提取回收率的影響。如圖1所示，采用正己烷-丙酮（9∶1，ν/ν），16種PAHs的提取回收率在23.8%～106.1%，其中萘、苊烯、苊、芴等小分子化合物的回收率較低，隨著正己烷比例的降低，這幾種化合物的回收率得到明顯提高，在采用60%（ν/ν）的正己烷時(shí)，16種PAHs的提取率均在70%以上。綜合考慮，最終選擇正己烷-丙酮（6∶4，ν/ν）作為提取溶劑。

圖1 不同比例的正己烷-丙酮混合溶劑對(duì)16種PAHs提取回收率的影響

分別考察不同萃取溫度（80，100，120℃）和萃取時(shí)間（3，5，7min）對(duì)這16種PAHs提取回收率的影響。結(jié)果表明，溫度對(duì)提取回收率影響不大，因此選擇萃取溫度為100℃。當(dāng)萃取時(shí)間為3min時(shí)，回收率稍低，5min時(shí)升高，7min與5min相比變化不大，故選擇萃取時(shí)間為5min。

2.3 方法的線(xiàn)性范圍與檢出限

圖2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光檢測(cè)色譜圖

圖3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外檢測(cè)色譜圖

用乙腈將16種PAHs的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液準(zhǔn)確稀釋至質(zhì)量濃度為20.0μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，再分別精密吸取一定量的混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，經(jīng)乙腈定容至1mL，配制成0.20，0.50，1.00，2.50，5.00μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)系列應(yīng)用液，依次進(jìn)樣分析。經(jīng)熒光和紫外檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖分別見(jiàn)圖2和圖3。以各待測(cè)物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，并求得回歸方程和相關(guān)系數(shù)。以3倍基線(xiàn)噪聲所對(duì)應(yīng)的待測(cè)組分含量計(jì)算方法的檢出限，結(jié)果見(jiàn)表2。可以看出，16種PAHs在0.20～5.0μg/mL范圍內(nèi)均具有良好線(xiàn)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r≥0.999 8，檢出限為0.002～0.012μg/mL。

2.4 方法的精密度和準(zhǔn)確度

在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)范圍內(nèi)，于空白玻璃纖維濾膜上分別加入低、中、高3個(gè)質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，按照1.5進(jìn)行前處理，每個(gè)添加平行測(cè)定6次，并分別計(jì)算這16種PAHs的加標(biāo)回收率，計(jì)算得到方法平均回收率為71.3%～96.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.50%～4.8%。

2.5 方法的應(yīng)用

由于冬季氣溫較低，濕度較大，風(fēng)力較弱，不利于大氣中懸浮顆粒物的擴(kuò)散稀釋?zhuān)虼遂F霾天氣較多。本研究于2013年11月、12月以及2014年1月份進(jìn)行樣品采集，將成都市3個(gè)采樣點(diǎn)位環(huán)境空氣中采集到的顆粒物膜樣利用本法進(jìn)行測(cè)定，以保留時(shí)間定性，峰面積定量，并將采樣體積換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積，計(jì)算3個(gè)采樣點(diǎn)位PM2.5中16種PAHs 7d的平均含量及∑PAHs（以ng/m3計(jì)），所得結(jié)果見(jiàn)表3。樣品經(jīng)熒光檢測(cè)的典型色譜圖見(jiàn)圖4。

表2 方法的線(xiàn)性范圍與檢出限

圖4 樣品的熒光檢測(cè)色譜圖

表3 3個(gè)采樣點(diǎn)PM2.5中16種PAHs的平均含量及∑PAHs ng/m3

從表3可以看出，成都市冬季PM2.5中各采樣點(diǎn)∑PAHs的變化范圍在42.2～151.5ng/m3，且3個(gè)采樣點(diǎn)的∑PAHs均在11月份最低，12月和1月則有較大幅度的升高。除蒽外，其余15種多環(huán)芳烴均有不同程度的檢出。3個(gè)采樣點(diǎn)中，2～3環(huán)的含量均相對(duì)較低，可能因?yàn)榈铜h(huán)PAHs易揮發(fā)，在大氣中主要以氣相的形式存在，而高環(huán)的PAHs則主要以吸附于顆粒物的形式存在，因此在∑PAHs中百分比更高。在這16種PAHs中，苯并[a]芘是目前研究最多的多環(huán)芳烴，是一種公認(rèn)的強(qiáng)致癌和致突變的有機(jī)物，在我國(guó)2012年頒布的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)苯并[a]芘給定限值為2.5 ng/m3[1]，而其他優(yōu)控PAHs均無(wú)標(biāo)準(zhǔn)限值。在本次檢測(cè)中，苯并[a]芘檢測(cè)濃度為3.03～10.9ng/m3，均超出限值范圍。由此可見(jiàn)，成都大氣在一定程度上已受到多環(huán)芳烴的污染。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文建立了加速溶劑萃取-高效液相色譜-紫外熒光串聯(lián)檢測(cè)法同時(shí)測(cè)定大氣顆粒物PM2.5中的16種優(yōu)控多環(huán)芳烴（PAHs）。該法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確、靈敏，與傳統(tǒng)的索氏提取法和超聲提取法相比，加速溶劑萃取避免了大量有機(jī)溶劑的使用，更加智能、省時(shí)，能夠滿(mǎn)足大批量樣品的準(zhǔn)確分析。將其應(yīng)用于冬季成都市3個(gè)區(qū)域PM2.5中這16種PAHs的含量測(cè)定，可為成都市PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征及來(lái)源解析提供一定的數(shù)據(jù)支持。

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Simultaneous determ ination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons in PM 2.5 by accelerated solvent extraction coupled w ith high performance liquid chromatography

JIANG Yang1，LIU Tao1，WANG Wenjia2，XIE Bijun1，ZHU Lan1，HU Bin1，SUN Chengjun2
（1.Sichuan Provincial Center for Disease Control and Prevention，Chengdu 610041，China；2.West China School of Public Health，Sichuan University，Chengdu 610041，China）

This paper is related to the establishment of a method for simultaneously determining 16 polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHS）in PM2.5 based on accelerated solvent extraction coupled with high performance liquid chromatography（ASE-HPLC）.Atmospheric particulates were collected in a medium-volume sampler with fiberglass filter paper as filter materials at the flow of 100 L/min for 24 hours nonstop.After that，the fiberglass filter paper was extracted by adding hexane-acetone（6∶4，v/v）in an accelerated solvent extraction apparatus.The extract was added with acetonitrile to form a constant volume after enrichment.The analytes were separated on a C18 column and detected by UV and fluorescence detectors.The linearly dependent coefficient of the 16 PAHs within the scope of 0.20-5.00μg/mL was equal to and greater than 0.9998；the detection limits ranged from 0.002 to 0.012μg/mL；the average recoveries were from 71.3%to 96.5%；and the relative standard deviations（RSDs）were between 0.50%and 4.80%.The method has been proved to be simple and rapid，accurate and sensitive in accordance with the satisfactory results achieved during the simultaneous determination of 16 PAHS in PM2.5 in Chengdu.

polycyclic aromatic hydrocarbons；accelerated solvent extraction；PM2.5；high performance liquid chromatography

A文章編號(hào)：1674-5124（2015）06-0043-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.06.010

2014-12-01；

2015-02-07

江陽(yáng)（1987-），女，技師，碩士，主要從事理化檢驗(yàn)工作。