高效液相色譜法測定飲用水中苯并芘研究

吳祥宗

高效液相色譜法測定飲用水中苯并芘研究

吳祥宗

福州市環境監測中心站

為準確測定飲用水中苯并芘的含量，采用高效液相色譜—熒光檢測器分析，采用液液萃取方法對樣品進行前處理。分別改變流動相、熒光檢測器波長、流速等參數，在優化檢測參數條件下，苯并芘在0～1000 μg/L濃度范圍內線性關系良好，相關系數為0.9997，樣品加標回收率為78.6%～89.4%，精密度為2.5%～5.1%，效果良好，適用于飲用水中苯并芘的定性定量測定。

苯并芘 高效液相色譜法 飲用水

多環芳烴是較重要的環境和食品污染物，全世界已經發現了200多種多環芳烴物質，苯并芘是公認致癌物之一，空氣中的苯并芘是由天然氣、石油、煤炭燃燒引起，水中的苯并芘一般是工業“三廢”、管道涂層、蓄水槽污染等引起，人以及動物攝入苯并芘，容易誘發皮膚疾病、消化道疾病以及腫瘤等，嚴重威脅生命安全[1]。

目前，國內外對于苯并芘的測定方法很多，包括液相色譜法、紫外光度法和熒光分光光度法等[2-3]，由于苯并芘在飲用水中含量較低，從飲用水中濃縮苯并芘顯得尤為必要，目前主要采用固相萃取、液相萃取等技術[4-5]。當前國內對采用液相萃取測定飲用水中苯并芘的研究較少，而檢測飲用水中苯并芘具有重要的現實意義，本文研究采用液液萃取濃縮技術結合高效液相色譜法測定飲用水中苯并芘，建立了一種能對水中痕量苯并芘進行準確定量的測定方法，對福州市3個集中式生活飲用水源地水樣進行了檢測分析。

1 試驗部分

1.1 試劑

甲醇（HPLC純），苯并芘標準儲備液，超純水（使用過濾脫氣處理），氯化鈉（分析純），無水硫酸鈉（分析純），在500℃干燥4h，二氯化碳（優級純），甲醇（色譜純），氫氧化鈉（分析純），鹽酸（優級純）。

1.2 儀器和設備

高效液相色譜（島津LC-20A），熒光檢測器，CO-33氮吹儀，振蕩儀（北京國環高科自動化技術研究院）,1000 mL分液漏斗，25 μL 微量注射器。

1.3 色譜條件

20 RPAX.SB-C18（150 mm×4.6 mm,5μm），流動相流速1.0 mL/min；柱溫30℃；流動相：甲醇/水=70:30保持2min，以每分鐘1.67%甲醇的增量至100%甲醇，以每分鐘15 %降至70%；進樣量10 μL；激發波長（λex）290 nm，發射波長(λem) 430 nm。

1.4 樣品采集及保存

分別采集福州市3個不同地區的生活飲用水源地水樣（分別標記為A、B、C），飲用水采集和保存方法參照國家標準HJ478-2009[6]。

1.5 樣品的前處理

用量筒取1L水樣于1L分液漏斗中，加入30 g氯化鈉搖勻，再加入50mL二氯化碳至分液漏斗中，移至通風廚中邊搖勻、邊放氣，無氣體放出后，放置于振蕩器中振搖10min，靜置分層，收集有機相，放入裝有無水硫酸鈉的長頸漏斗中，過濾，濾液收集于濃縮瓶中。然后往分液漏斗中剩余無機相中加入6 mol/L鹽酸溶液調節pH，至pH＜2，重復萃取操作，合并有機相，用氮吹儀吹掃濃縮至0.2 mL，待分析。

1.6 樣品分析

1.6.1標準系列溶液的配制和測定

將苯并芘標準溶液用甲醇逐級稀釋成濃度為0.01、0.05、0.10、0.50、1.00mg·L-1，在分離色譜條件（本文1.3節）下進行測定，重復進樣3次，取平均值。

1.6.2優化參數

分別針對不同的流通相比例、不同的檢測波長、流速進行分析，根據實驗結果確定最佳的色譜分析條件。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的優化

2.1.1流動相

比較了幾種流動相，甲醇和水比例分別取90:10、80:20、70:30、60:40測定，最終選擇洗脫方式為：70%甲醇保持2 min，以每分鐘1.67%甲醇的增量至100%甲醇，以每分鐘15%降至70%甲醇條件下，苯并芘和樣品中干擾物能達到較好的基線分離，峰形較對稱，而且出峰時間適中。

2.1.2熒光檢測器波長的優化

對相同濃度的標準樣品經HPLC分析檢測，參考生活飲用水標準檢驗方法[7]、環境保護標準方法以及文獻報道中采樣波長[8]，分別采用如下波長進行優化，最終選擇的激發波長為290 nm，發射波長為430 nm，此時響應最大，在16 min左右出峰，峰形較好。

表1 不同波長條件下樣品的測定結果

2.1.3流速的優化

液相泵以0.50，0.75，1.0，1.25mL/min流速進行優化，發現同種濃度下檢測峰面積隨著流速增大而減小，保留時間隨著流速增大而降低，流速較大時，柱壓增大，出峰面積減小，但流速較小時，色譜出峰峰形較寬，出峰時間較長，在1.0mL/min的流速時，峰形和響應良好，綜上考慮，選擇流速為1.0mL/min。

表2 流速優化實驗數據統計

2.2 標準曲線

按照上述條件測定標準溶液系列，以苯并芘的峰面積（）對濃度（，μg/L）繪制標準曲線。所得直線回歸方程為=57321125+232102（相關系數=0.9997），線性范圍為0～1000 μg/L。

2.3 儀器最低檢測限

空白樣品進樣，以基線3倍噪聲值在標準曲線查得結果計算[3]，得到儀器的最低檢測濃度為0.002 mg/L。

2.4 方法的回收率和精密度

本次實驗采集3個集中式生活飲用水源地水樣兩份，其中一份為基質本底樣品，均未檢出，低于儀器檢測限。配置低、中、高3個濃度的標準溶液加入另一份水樣中，按照樣品處理步驟進行測定，對每個加標樣品平行測定3次，連續測定3d，分別計算日內和日間相對標準偏差，所得結果見表3。3種濃度的樣品回收率在78.6%～89.4%之間，測定結果顯示，低濃度和高濃度回收率范圍分別在78.6%～82.2%和81.6%～89.4%之間，大于《水質—多環芳烴的測定》（HJ478-2009）中的平均回收率。由表3可以看出，低濃度加標樣品的回收率相比于中高濃度加標有所降低，而高濃度回收率較高，從日內和日間相對標準偏差（RSD）看，本方法有較好的精密度和準確度。

表3 水樣中苯并芘的加標回收率和精密度

3 結論

本方法所用最佳色譜條件目前未見報道，線性范圍較寬，方法精密度好，能完全滿足飲用水中環境標準和水質衛生標準的檢測要求。實際樣品加標回收率較高，方法精密度、準確度較好。本方法有毒有害試劑用量小，靈敏度高，操作簡單，初步建立了飲用水污染地質調查評價階段多環芳烴測定方法的監測體系，可完全適用于飲用水中痕量苯并芘的定性定量分析。本次實驗中，A、B、C地區水源飲用水中苯并芘未檢出，含量符合國家標準，該法為進一步開展福州市飲用水污染狀況調查、評估和生態修復提供科學支撐。

[1] 段小麗，陶澍，徐東群，等.多環芳烴污染的人體暴露和健康風險評價方法[M].北京：中國環境出版社，2011.

[2] 李敏，蔡伊莎，韓寶武，等.高效液相色譜法測定水中痕量苯并芘的研究[J].四川環境，2015,34(4):71-74 .

[3] 王浩，劉艷琴，楊紅梅，等.高效液相色譜法測定化妝品中苯并芘殘留[J].分析實驗室，2010, 5(29):221-222 .

[4] 巢猛，陳明，戴吉勝.固相萃取—高效液相色譜法測定水中痕量苯并(α)芘[J].中國衛生工程學，2008,7(2)：101-102.

[5] 鄧新煜. 固相萃取-高效液相色譜法測定植物油中苯并（a）芘的含量[J].安徽農學通報，2016,22（1）：73-74.

[6] 生活飲用水衛生標準檢驗方法:GB/T 5750.8-2006 [S].

[7] 水質多環芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法：HJ 478-2009[S].

[8] 賀光秀，賈瑞寶，鄧長江.高效液相色譜法測定生活飲用水中的苯并[a]芘[J].化學分析計量，2014，23(3): 50-52.