水中多环芳烃的测定

张珑 0 2020-05-27

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本文采用固相萃取仪进行样品前处理联用高效液相色谱法测定水中PAHs，回收率在77%~120%，六组重复性RSD低于7.0%，效率非常高，结果令人满意，因此该法适用于环境水样中多环芳烃的测定。

SPE-HPLC法测定水中PAHs

多环芳烃是一类具有较强致癌作用的化学污染物，目前已鉴定出数百种，其中以苯并芘系列多环芳烃为典型代表。PAHs是含有俩个或多个稠芳香环，由碳氢两个元素组成的化合物。PAHs可来源于自然界或有人类活动产生，主要来源是不完全燃烧的石化燃料高温裂解。

PAHs是环境中典型的持久性污染物，特别是在饮用水中，虽然含量很低，但人接触量大，可能对健康产生影响。为了检测饮用水中的痕量PAHs，固相萃取技术常被用来对水中的低浓度PAHs进行萃取和富集。既可以使用SPE小柱，也可以使用盘式SPE，并且盘式SPE在进行大体积水样的SPE中具有快速高效的明显优势。这是由于SPE盘一般直径为47mm，截面积远大于SPE小柱。同时SPE盘通常使用粒径更小的填料，进行SPE时更高效。

本方法应用于城市自来水，包括了萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(123-cd)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(ghi)苝16种PAHs萃取和检测。本文采用C18萃取膜于Sepaths全自动柱膜通用固相萃取系统上进行固相萃取，使用带有紫外检测器的液相色谱检测。

Sepaths是一种既可使用SPE小柱，也可使用SPE盘的全自动固相萃取系统，根据仪器不同，可同时处理4个、6个、10个或12个样品，在大体积环境水样处理中具有显著优势。

图1.Sepaths-6全自动6通道并行固相萃取仪。

实验条件

仪器条件

Sepaths-6全自动6通道并行固相萃取仪(莱伯泰科，美国); LC600二元高压梯度高效液相色谱(莱伯泰科，北京);EV311旋转蒸发仪(莱伯泰科，北京)。

液相色谱条件：色谱柱：月旭PAHs液相色谱专用柱(250 mm×4.6 mm，5 µm);流速：1.0 ml/min;紫外检测波长：254 nm;进样量：20 µl;柱温：20℃;梯度程序：0~13min：乙腈/水，v/v，80：20;13~40min，乙腈，100%;40~50min：乙腈/水，v/v，80：20。

试剂和材料

水：纯净水;甲醇：(色谱纯);乙腈：(色谱纯);二氯甲烷：(分析纯);正己烷：(分析纯);5%甲醇水溶液：准确量取475ml纯净水，加入25ml甲醇; C18固相萃取膜：(47mm，Horizon ，美国);标准溶液：购买市售有证的标准储备液。

实验部分

样品处理

样品制备：使用已洗净的1L玻璃样品瓶，取自来水样500ml，加入88 ml甲醇(15%,v/v)，混匀，既避免样品粘附在瓶壁上，同时避免因样品量太大而引起的萃取膜活性下降。一个样品直接进行以下固相萃取，6个样品加标20ppb进行以下固相萃取实验。

固相萃取：将样品装好，连接好全自动固相萃取仪，检查溶剂和气路完好。将6个C18萃取盘萃取膜分别装入Sepaths-6的6个适配器，密封好。

设定以下C18萃取膜固相萃取程序，如表1，启动程序，同时进行6个样品的固相萃取。

表1.自动固相萃取仪固相萃取流程

步骤	溶剂	压力	浸泡时间	干燥时间
活化1	正己烷10 ml	10 Psi	30 sec	0 sec
活化2	二氯甲烷10 ml	10 Psi	30 sec	0 sec
活化3	甲醇10 ml	10 Psi	30 sec	0 sec
活化4	水10 ml	10 Psi	0 sec	-
上样	自来水500 ml	6 ml /min	0 sec	0 sec
淋洗	5%甲醇10 ml	10 Psi	30 sec	30 sec
洗脱1	二氯甲烷8 ml	10 Psi	60 sec	0 sec
洗脱2	二氯甲烷8 ml	10 Psi	60 sec	0 sec
洗脱3	二氯甲烷8 ml	10 Psi	30 sec	30 sec
洗脱4	二氯甲烷8 ml	10 Psi	30 sec	30 sec

收集的二氯甲烷洗脱液中如含有水分，用除水膜去除水分，于EV311旋转蒸发仪上40℃旋转蒸发至近干，用2 ml流动相(乙腈/水, v/v, 80:20)定容，0.22µm滤膜过滤，进液相色谱分析。

结果和讨论

PAHs标样进HPLC得到色谱图见图2，16种PAHs分离效果良好。

图2. PAHs-16的标准品色谱图。

自来水样品的空白样和加标样的叠加色谱图见图3。

图3.自来水空白样品和加标水样SPE后的色谱图。

自来水样品过C18萃取膜净化后的回收率：加标后自来水样品经净化处理，浓缩转换溶剂，并用 HPLC 分析，计算加标回收率及相对标准偏差，结果见表2。

表2.自来水中加标过C18萃取膜PAHs的回收率及 RSD(n = 6)

回收率(%)	1	2	3	4	5	6	平均	RSD(%)
萘	72	81	75	78	84	70	77 83	7.0 4.6
苊烯	76	86	83	85	80	85
苊	98	101	92	100	97	99	98	2.3
芴	117	127	122	118	124	112	120	3.6
菲	86	95	91	95	94	96	93	3.1
蒽	90	99	112	98	93	95	98	5.3
荧蒽	99	94	96	102	91	104	98	4.1
芘	90	76	87	80	84	89	84	5.1
苯并（a）蒽	82	87	95	98	99	86	91	6.8
屈	82	83	85	90	80	94	86	4.9
苯并（b）荧蒽	86	84	83	84	79	78	82	3.1
苯并（k）荧蒽	70	82	79	75	76	79	77	4.1
苯并（a）芘	87	89	90	82	94	95	89	3.9
二苯并（a，h）蒽	76	84	77	76	80	84	80	4.0
苯并（ghi）苝	86	95	88	84	84	91	88	3.8
茚并（123-cd）芘	87	78	84	86	81	83	83	3.0

样品中甲醇加入量的优化：在水样中加入甲醇可使分析物回收率提高，一方面减少了痕量分析物在样品瓶壁的吸附，另一方面对SPE盘片的活性起到保护作用。实验中对甲醇加入量进行了优化，在甲醇比例低于5%时，回收率较低。当甲醇比例达到10%以上时，回收率开始稳定。实验中甲醇最大比例20%时，未出现穿透现象，本实验使用甲醇加入比例15%。

小结

本文采用Sepsths全自动固相萃取仪装置、Horizon C18固相萃取膜(47mm)、LC600二元高压梯度高效液相色谱仪和EV311旋转蒸发仪测定水中PAHs，回收率在77%~120%，六组重复性RSD低于7.0%，结果令人满意。Sepaths配合盘式SPE膜片时，对水样的处理速度非常快，而且同时处理6个样品，在50min内完成总量3000 ml的6个水样同时固相萃取，效率非常高。因此该方法用于处理环境水样时优势是非常显著的。