高效液相色谱法测定水中痕量苯并芘的研究

第３４卷第４期　２０１５年８月　四　川　环　境　Ｖｏｌ｜３４．Ｎｏ．４　Ａｕｇｕｓｔ　２０１５　ＳＩＣＨＵＡＮ　ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴ　・环境监测・　高效液相色谱法测定水中痕量苯并芘的研究　李敏，蔡伊莎，韩宝武，夏亮　（南充市环境监测中心站，四川南充６３７０００）　摘要：建立了一种高效液相色谱法测定水中苯并［ａ］芘的分析方法。找到最佳色谱分析条件，荧光检测器激发波长　２９０ｎｍ，发射波长４０６ｎｍ，流动相为（乙腈）：（水）＝８０：２０。应用此检测条件得出苯并［ａ］芘在０一ｌＯ０￣ｇ／Ｌ浓度范　围内线性关系良好，相关系数ｒ＝０．９９９９，方法检出限低至０．０１２ｎｇ／Ｌ，样品加标回收率为８６．９％～１０３．０％，精密度　为２．７％～４．９％。结果表明，该方法灵敏度高，分析时间短，定量准确，适用于环境水样和生活饮用水中痕量苯并芘　的测定。　关键词：高效液相色谱法；苯并芘；色谱条件；检出限　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－３６４４（２０１５）０４－００７１－０４　中图分类号：Ｘ８３０．２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｒａｃｅ　Ｂｅｎｚｏ　ｆ　ａ）Ｐｙｒｅｎｅ　ｉｎ　Ｗａｔｅｒ　ｂｙ　ＨＰＬＣ　ＬＩ　Ｍｉｎ，ＣＡＩ　Ｙｉ—ｓｈａ．ＨＡＮ　Ｂａｏ—ＷＵ，ＸＩＡ　Ｌｉａｎｇ　（Ｎａｎｃｈｏｎｇ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ　６３７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　ｒｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＨＰＬＣ）．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ｈａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　２９０ｎｍ，ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　４０６ｎｍ，ｍｏｂｉｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｏｆ　（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）：（ｗａｔｅｒ）＝８０：２０．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ　ｗａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｎｇｅ　ａｏｆ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　０一ｌｏ０　ｇ／Ｌ　ａｎｄ　ｈａｄ　ａ　ｇｏｏｄ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｗａｓ　０．９９９９，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔ　ｗａｓ　ａｓ　ｌｏｗ　ａｓ　０．Ｏ１２ｎｇ／Ｌ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｗａｓ　８６．９％一１０３％．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｗａｓ　２．７％～４．９％．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｓｈｏｒｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｗａｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｃｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ　ｉｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓａｍｐｌｅｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ；Ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ；ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔ　多环芳烃（ＰＡＨｓ）是一类广泛分布并稳定存　在于自然环境中的含２个以上苯环的有毒有机污染　物，具有较强诱癌作用，目前已经鉴定出数百种，　用水卫生标准规定饮用水中苯并［ａ］芘单体应低于　０．０１　ｇ／Ｌ　。　苯并芘的测定方法主要有薄层层析法、荧光光　其中以苯并［ａ］芘［ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ，Ｂ（ａ）Ｐ］最为重　要…。苯并［ａ］芘是多环芳烃中致癌性最强的一种　化合物，可诱发皮肤、肺和消化道癌症，是环境污染　主要监测项目之一。由于对人体的严重危害，我国　地表水环境质量标准规定集中式饮用水地表水水源　地特定项目苯并［ａ］芘的标准限值为２．８ｎｇ／Ｌ　，饮　收稿日期：２０１５－０１－２６　作者简介：李敏（１９８２一），女，河南商丘人，２００８年毕业于四川大　学物理化学专业，硕士，工程师，主要从事环境监测及环　境生态保护研究。　度法、紫外光度法和高效液相色谱法。薄层层析　法、荧光光度法和紫外光度法样品处理繁琐，灵敏　度较低＿４　］，目前国内外主要选用高效液相色谱一　荧光法法测定环境中苯并［ａ］芘等具有荧光特性　的多环芳烃类物质ｌ　ｍ』，此方法具有很高的选择　ｌ性和灵敏度，且操作简单。　本文在高效液相色谱法分析测定多环芳烃方法　的基础上进一步优化色谱条件，找到最优检测波　长，建立了一种样品前处理简单，线性范围宽，精　通讯作者：韩宝武，ｌｎｉｓｃｕ＠１２６．ｃｏｉｎ。　密度、准确度高，分析灵敏度高的水样中痕量苯并　７２　四川环境　３４卷　芘检测方法。　～１ｍＬ，加乙腈３ｍＬ，氮吹浓缩至０．５ｍＬ，最后用乙　腈准确定容到１．ＯｒａＬ，供ＨＰＬＣ分析。　１　实验部分　１．１主要仪器及试剂　１．５样品分析　１．５．１标准系列溶液的配制和测定　岛津ＬＣ一２０Ａ液相色谱仪配荧光检测器，液　将苯并芘标准溶液用乙腈逐级稀释成浓度为　０　００　０．０１　０．０５　０．１　１．０　１０．０　５０　０　液萃取装置，ＴｕｒｂｏＶａｐⅡ全自动氮吹仪；正己烷、　乙腈，均为色谱纯。苯并芘标准储备液（二氯甲　烷中的苯并芘溶液，０．２１ｘｇ／ｍＬ，美国ＡｃｃｕＳｔａｎ—　ｄａｒｄ公司生产）。　１．２色谱条件　１００．０　Ｌ，在“１．２”色谱分析条件下进行测　定，每个平行测定３次，取平均值。　１．５．２　色谱条件的确定　分别针对不同的流动相比例及不同的检测波长　色谱柱：Ｅｃｌｉｐｓｅ　ＸＤＢ—Ｃ１８，１５０ｍｍ×４．６ｒａｍ，　５Ｉｘｍ。　进行分析，对比实验结果，确定最佳的色谱条件。　流动相：乙Ｎ／水＝８０：２０；柱温４０％；进样　量２０１ｘＬ；流速：１．ＯｍＬ／ｍｉｎ。　２　结果与分析　２．１色谱流动相的选择　荧光检测器检测波长：激发波长（ｋｅｘ）：　２９０ｎｍ，发射波长（ｋｅｍ）：４０６ｎｍ。　１．３样品采集及保存　本实验分别采用乙腈：水为９０：１０、８０：２０、　７０：３０等不同比例进行分析，当乙腈：水为８０：２０　时，苯并芘的峰与样品基质分离效果好，且出峰较　快，苯并［ａ］芘的出峰时间为７．２１１ｍｉｎ；乙腈体　积大于此比例时，苯并芘的峰与杂质峰分离不完　全；乙腈体积小于此比例时，苯并芘出峰时间较　长。　参考国家环境保护标准ＨＪ　４７８—２００９“５样　品”中样品的采集及保存方法。　１．４样品前处理　用量筒取５００ｍＬ水样于１Ｌ分液漏斗中，加入　少许氯化钠摇匀。用９０ｍＬ正己烷分３次萃取，每　次３０ｍＬ，于振荡器上充分振摇５ｒａｉｎ。注意手动振　摇放气。静置分层后，将有机相通过装有无水硫酸　钠的漏斗，接至１５０ｍＬ氮吹瓶中，注意无水硫酸　２．２检测波长的优化　分别测定生活饮用水标准检验方法（ＧＢ／Ｔ　５７５０．８—２００６）标准方法中激发波长为３０３ｎｍ，发　射波长为４２５ｎｍ；环境保护标准方法ＨＪ　４７８—２００９　钠要充分淋洗。合并３次正己烷萃取液。用自动氮　吹仪浓缩至０．５ｍＬ，用乙腈定容至１．ＯｍＬ，供　ＨＰＬＣ分析。饮用水和地下水可以浓缩后直接测　定，地表水和废水等基体复杂的水样则需要进一步　净化，净化方法如下。　中的激发波长为２９０ｎｍ，发射波长为４３０ｎｍ；文献　报道中激发波长为２８５ｎｍ，发射波长为４０６ｎｍｌ８　；　以及自建方法优化波长激发波长为２９０ｎｍ，发射波　长为４０６ｎｍ，分别将１．Ｏ０￣ｇ／Ｌ浓度的标准样品经　ＨＰＬＣ分析检测，测定结果见表１。不同波长条件　将水样的萃取液经旋转蒸发器浓缩至１　ｍＬ，将　浓缩液及样品容器洗涤液全部转移到预先用正己烷　下苯并芘的色谱图见图１。由图１可见，积分峰面　积最大的波长条件是自选优化的激发波长为　溶液ｌＯｍＬ活化后的硅胶小柱上，用二氯甲烷／正　己烷（１＋１）溶液２０ｍＬ淋洗，淋洗液浓缩至０．５　２９０ｎｍ，发射波长为４０６ｎｍ，因此将其定为最佳检　测波长。　表１　不同波长条件下样品的测定结果　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　４期　李敏等：高效液相色谱法测定水中痕量苯并芘的研究　７３　１０．０　７．一净Ⅲ）５　　鹫　５．Ｏ　１０．０　７．５　５．Ｏ　２．５　２．５　Ｏ　Ｏ　Ｏ　２．５　５．Ｏ　７．５　１０．Ｏ　Ｏ　２．５　５．Ｏ　７．５　１０．Ｏ　保留时间（ｍｉｎ）　１０．０　１０．Ｏ　。　保留时间（ｒａｉｎ）　（Ｄ）　７．５　宣　７．５　＿　ｊ型　５．Ｏ　５．Ｏ　＿　鹫　２．５　Ｏ　２．５　＿　Ｏ　２．５　５．Ｏ　７．一　５　一　鹫　１Ｏ．Ｏ　Ｏ　一　－　●　１　一ＡＵＪ）Ｏ　　磐　２．５　５．Ｏ　７．５　１０．Ｏ　保留时间（ｍｉｎ）　保留时间（ｍｉｎ）　一　Ⅲ）　磐　图１　不同波长条件下苯并芘的色谱图　Ｆｉｇ．１　Ｂ（ａ）Ｐ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　２．３标准曲线　“１．５．１”项中标准系列按照上述条件进行测　定，以苯并芘的峰面积（Ｙ）对浓度（Ｘ，　Ｌ）　绘制标准曲线。所得直线回归方程为Ｙ＝１０４４２４Ｘ　一１０．０　７．５　５．Ｏ　２．５　０　２７６８６（相关系数ｒ＝０．９９９９），线性范围为０～　ｌＯ０￣ｇ／Ｌ，标准曲线最低点浓度０．０１　ｇ／Ｌ的标准　谱图见图２。　０．２５　６　７　８　９　保留时间（ｍｉｎ）　图３　１．Ｏ０￣ｇ／Ｌ实际样品色谱图　一　一名　。　　Ｆｉｇ．３　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ　ｏｆ　１．ＯＯｐ．ｇ／Ｌ　ｓｐｉｋｅｄ　ｓａｍｐｌｅ　鹫　一２．４方法检出限　根据美国ＥＰＡ，方法检出限为ＭＤＬ＝Ｓ×　７　８　９　０．２５　６　ｔｆｎ．　），将７个相同浓度为５．０×１０～　Ｌ的标　准水溶液按“１．４”方法处理后，在最佳色谱条件　下经ＨＰＬＣ分析，测量结果见表２，置信水平为　９９％，查ｔ值为３．１４３。计算出苯并芘检出限为　０．Ｏ１２ｎｇ／Ｌ。　保留时间（ｍｉｎ）　图２　０．０ｌ　ｇ／Ｌ标准样品色谱图　Ｆｉｇ．２　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ　ｏｆ　０．Ｏ１　ｇ／Ｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　表　２检出限　Ｔａｂ．１　Ｄ　ｔｅｅｔｉｎｎ　１ｉｍｉｔｓ　加标浓度　（ｎｇ／Ｌ）　实际测定浓度　（ｎｇ／Ｌ）　０．Ｏ４０５　实际　定平　浓度　（．ｇ／Ｌ）　ＳＴＤＥＶ　方法检出限　（ｎｇ／Ｌ）　测定下限　（ｎｇ／Ｌ）　０．０４７３　０．０４４２　０．Ｏ５　Ｏ．Ｏ４６８　０．０４４５　０．００３７８　０．０１２　０．０４８　０．Ｏ４６３　０．Ｏ４８２　０．０３８２　７４　四川环境　２．５　方法精密度和加标回收率实验　图见图３；平行６次进行精密度试验，相对标准偏　差（ＲＳＤ）在２．７％～４．９％，满足相关要求。表　明方法比较稳定，重现性较好，分析准确度高。　将加标浓度分别为０．Ｏ０４Ｉｘｇ／Ｌ和１．ＯＯＩｘｇ／Ｌ的　苯并芘［Ｂ（ａ）Ｐ］是自然界中广泛存在　的一类污染物，考虑到其毒性及二次污染问题，本　文以较低浓度的加标量进行回收率及精密度实验。　取３个已知浓度的样品，分别在此３种水样中加入　水样经萃取后做进一步净化，加标回收率和精密度　见表４。测定结果显示，低浓度和高浓度水样净化　后回收率范围分别在７３．５％～８７．０％和８４．６％～　低（０．００４１ｘｇ／Ｌ）、中（０．２０　ｇ／Ｌ）、高（１．００　Ｌ）３个浓度的Ｂ（ａ）Ｐ标准溶液，使加标前　后的浓度在线性范围内，按样品处理步骤进行测　定，对每个加标浓度的样品平行测定６次，连续测　９７．５％之间，相对标准偏差（ＲＳＤ）分别为５．８％　和４．２％。由表３、表４可以看出，低浓度加标样　定６天，分别计算日内和日问精密度。所得结果见　表３。加标量从０．００４１ｘｇ／Ｌ一１．０Ｉｘｇ／Ｌ时回收率在　品净化后的回收率有所降低，高浓度基本无影响，　结果表明本方法有较好的精密度和准确度。　８９．９％～９４．８％之间，经液液萃取后实际样品色谱　表３样品中苯并芘的加标回收率和精密度　Ｔａｂ．３　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｆｏｒ　ｓｐｉｋｅｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｒ｝ｒＬ［３　］：４　５　６　１●　７］３　结　论　本方法所用最佳色谱条件目前未见报道，线性　范围较宽，方法检出限低至０．０１２ｎｇ／Ｌ，远低于　ＧＢ５７４９－２００６，生活饮用水卫生标准［Ｓ］．　阎吉昌，徐书绅，张兰英．环境分析［Ｍ］．北京：化学工业出版　社．２００２．３１．　弓玉红，郝林，郭凯凯．萃取一紫外分光光度法测定土壤中３，　４．苯并芘含量［Ｊ］．山西农业科学，２０１２，４０（４）：３８３－３８５．　王焕锁，王红勇．双波长薄层层析扫描法测定油脂中苯并　《水质一多环芳烃的测定》（ＨＪ　４７８—２００９）中的　检出限０．００４Ｉｘｇ／Ｌ和《生活饮用水标准检验方法》　（ＧＢ５７５０．８—２００６）中的检出限１．４ｎ　ｇ／Ｌ，能完全　满足水质环境标准和水质卫生标准的分析要求。实　际样品加标回收率较高，方法精密度、准确度高。　（ｄ）芘［Ｊ］．解放军预防医学杂志，１９９３，１１（６）：４３２４３４．　Ｓａｎｔｏｓ　Ｊ　Ｌ，Ａｐａｒｉｃｉｏ　Ｉ，Ａｌｏｎｓｏ　Ｅ．Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｏｕｔｉｎｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＬＡＳ　ａｎｄ　ＰＡＨ　ｉｎ　ｓｅｗａｇｅ　ｓｌｕｄｇｅ　ｂｙ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｓｏｎｉ—　ｃａｔｉｏｎ－－ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｏｒ　ｔｏ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ｄｅｔｅｒｍｉ・－　本方法有毒有害试剂用量小，灵敏度高，操作简　单，分析时间短，提高了检测效率，完全适用于环　境水样和生活饮用水中痕量苯并芘的测定。　ｎａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｎａｌｙｔｉｃａ　Ｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃｔａ，２００７，６０５（１）：１０２．１０９．　杨燕，付亚群，吴晓萌，等．固相萃取一高效液相色谱法分　析食用油中的苯并芘［Ｊ］．山东大学学报（医学版），２０１２，　５０（８）：１２４－１２７．　者为，夏建军，朱保昆．超高效液相色谱－荧光法检测烟丝　参考文献：　［１］Ｖａｚｑｕｅｚ　Ｔ　Ｓ，Ｇａｒｃｉａ　Ｆ　Ｍ　Ｓ，ＧｏｎｚＯｌｅｚ　Ａ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｅｎｚｏ［ａ］ｐｙｒｅｎｅ　ｉｎ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｏｉｌｓ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｂｙ　ＨＰＬＣ—ＦＬ　［Ｊ］．Ｔａｌａｎｔａ，２０００，５１（６）：１０６９－１０７６．　［２］ＧＢ３８３８－２００２，地表水环境质量标准［Ｓ］．　中的苯并［ａ］芘残留［Ｊ］．化学研究与应用，２０１１，２３（９）：　１２６０．１２６３．　吴海智，周丛，袁列江，等．高效液相色谱法快速测定植物　油中苯并芘的研究［Ｊ］．安徽农业科学，２０１１，３９（１０）：６０７５—　６０７６