全自動固相萃取-高效液相色譜法測定水源水中的16種多環芳烴

(淮安市疾病預防控制中心，淮安 223001)

全自動固相萃取-高效液相色譜法測定水源水中的16種多環芳烴

紀春苗余群*

(淮安市疾病預防控制中心，淮安 223001)

建立了全自動固相萃取結合高效液相法測定水源水中的16種多環芳烴。從色譜條件、溶劑置換條件和萃取液濃縮方式等對水中16種PAHs的全自動固相萃取-液相色譜方法進行了優化研究。在0.05 μg/mL～5.0 μg/mL范圍內測定標準系列溶液并繪制標準曲線，相關系數rgt;0.999；16種多環芳烴的儀器檢出限為0.28 ng/L～1.04 ng/L；對水源水樣品進行3個濃度水平0.05 μg/mL、0.5 μg/mL和5.0 μg/mL，平均回收率在54.67%～96.05%之間；相對標準偏差(RSD)為3.1%～11.9%。方法自動化程度高，快速、靈敏、簡單，適用于快速分析環境水樣中的痕量多環芳烴。

固相萃取 高效液相色譜法 多環芳烴 水源水

1 引言

多環芳烴(PAHs)是一類普遍存在的環境污染物，存在于水、土壤和大氣[1]以及其他所有的環境介質中。由于其高毒性、潛在或已證實致突變性和致癌性、持久性以及在生物體內的積累性，多環芳烴存在對環境和人類健康危害的風險[2]。許多國家和組織都制定了水中PAPs監測目錄以及相應的限量值。美國環保局規定16種 PAHs的總量不得大于0.2 μg/L。我國的飲用水衛生標準規定16種多環芳烴中的苯并[a]芘在水中的含量應小于0.01 μg/L，多環芳烴的總量不得大于0.002 mg /L[3]。

由于水源水中多環芳烴含量常呈痕量分布[4]，因此，對水源水樣品富集能力強的前處理至關重要。固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)作為一種高效樣品前處理技術已廣泛用于水中痕量有機污染物的富集，與傳統的液液萃取(Liquid-Liquid Extraction，LLE)相比具有溶劑用量少，提取速度快，不易乳化，儀器簡單，操作方便等優點[5-8]。采用配備全自動固相萃取儀和自動在線濃縮儀的樣品前處理平臺，可以實現自上樣至洗脫濃縮過程的全自動化，實現樣品處理過程的無人工和有效避免有機試劑污染。本研究采用固相萃取-高效液相色譜法測定水源水中的16種多環芳烴，從色譜條件、萃取條件和萃取液濃縮方式等重要方面進行優化研究，建立測定水源水中痕量多環芳烴的檢測方法，并運用該方法測定本地區水源水中的PAHs濃度。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

安捷倫1260型高效液相色譜儀(帶自動進樣器和紫外檢測器)，美國安捷倫公司；PrepLinc Platform樣品前處理平臺(包括PrepLinc LVi大體積固相萃取儀；全自動凈化及在線濃縮儀；PrepLinc AccuVap全自動定量濃縮儀)，美國J2 Scientific公司；旋轉蒸發儀，德國Heidolph公司；固相萃取柱(6 mL，200 mg)，美國Waters公司。

16種PAHs混合標樣(Catalog No.110124-06-1 mL，200 mg/L)購于美國o2si公司，組分包括萘(NaP)、二氫苊(AcNy)、芴(Fl)、苊(AcNe)、菲(PhA)、蒽(An)、熒蒽(FlA)、芘(Py)、苯并[a]蒽(BaA)、茁(Chy)、苯并[b]熒蒽(BbF)、苯并[k]熒蒽(Bkl)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IP)、苯并苝[g,h,i](BghiP)、二苯并[a,h]蒽(DBahA)。2.0g/L十氟聯苯標準溶液，美國Supelco公司；甲醇、乙腈、丙酮，購自TEDIA 公司，乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷，購自美國OMNI CHEM公司。

2.2 試驗方法

2.2.1 樣品前處理

精密量取500 mL水樣于進樣瓶中，加入10 g氯化鈉，待其完全溶解后，在大體積固相萃取儀上進行萃取。將空白固相萃取柱置于固相萃取裝置，設置固相萃取程序參數：依次采用10 mL二氯甲烷以5 mL/min通過柱子，再依次采用10 mL甲醇、10 mL去離子水以相同速率進行活化。樣品流量100 mL/min運行10 min， 隨后采用10 mL二氯甲烷1 mL/min進行洗脫，洗脫液轉入全自動定量濃縮儀。設置全自動定量濃縮儀程序參數：設置加熱陶瓷片溫度45 ℃并減壓進行濃縮，濃縮完成后自動移取1 mL乙腈定容并轉移至進樣瓶，待測。

2.2.2 色譜條件

色譜柱：C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，美國安捷倫公司；柱溫30 ℃；流動相為乙腈(A)和水(B)，梯度洗脫程序見表1，流量1.0 mL/min；進樣量10 μL；外標法定量。

表1 梯度洗脫程序

3 結果與分析

3.1 色譜條件優化

由于16種PAHs中的苊烯無法產生熒光，本研究中采用紫外檢測器對多環芳烴進行定性定量檢測。針對16種PAHs在紫外檢測器上對應的最大吸收波長各不相同，選取254 nm，220 nm和295 nm作為最佳檢測波長，實際檢測中為了消除假陽性和基質干擾，最好選取3組波段同時進行采集。

為確定合適的洗脫溶劑和洗脫程序，分別采用甲醇∶水和乙腈∶水作為流動相進行實驗，結果顯示采用乙腈∶水作為流動相分離和洗脫效果更好。根據PAHs各組分極性和理化性質的不同，逐步調整混合流動相溶劑比，使16種PAHs實現完全分離，最終確定的洗脫程序見表1。在優化好的色譜條件下對飲用水源水加標樣檢測得到16種多環芳烴色譜圖(圖1)。

圖1 16種PAHs混標(2.0μg/mL)的HPLC色譜峰

3.2 萃取條件優化

3.2.1 洗脫溶劑的選擇

研究中分別采用前處理平臺GPC專用流動相乙酸乙酯：正己烷(體積比為1∶1)混合溶液、以及常用洗脫溶劑丙酮、二氯甲烷等作為洗脫溶劑，對同一加標水樣進行吸附萃取，采用各組洗脫溶劑分別對固相萃取進行洗脫，對比16種PAHs的回收率。圖2結果顯示二氯甲烷洗脫效果最好，故選擇二氯甲烷作洗脫溶劑。

圖2 不同洗脫液對PHAs回收率的影響

3.2.2 萃取流量和萃取體積的選擇

通過設定固相萃取模塊參數使萃取流量(在10 mL/min～100 mL/min)，觀察16種PAHs的回收率的變化情況。結果顯示回收率和流量成正比，但總體看萃取流量變化對萃取效率影響較小。關于本研究中萃取流量與回收率呈正比可能原因是隨著PAHs的環增大，其對固相萃取設備管道的吸附性增強，流量越小作用時間越長，固相萃取儀器及其管壁對目標化合物的吸附也越大，導致回收率降低[9]?；诳焖贆z測以及滿足較高回收率要求，方法選擇100 mL/min的流量。

研究中選取200 mL、500 mL和1000 mL空白水樣分別加入一定量體積PAHs標準溶液配制成相同濃度水樣，設置相同參數對水樣進行萃取并計算回收率，結果顯示回收率和進樣體積呈正比，500 mL和1000 mL回收率差別不明顯，故兼顧萃取效率和前處理時間本研究中選取500 mL作為萃取體積參數。

3.2.3 濃縮方式的選擇

在前面條件設定基礎上比較兩種濃縮方式(旋轉蒸發和全自動在線濃縮)對16種PAHs回收率的影響，結果顯示全自動在線濃縮回收率均高于旋轉蒸發。由于苯環越多的多環芳烴容易吸附，在旋轉蒸發過程中易被吸附于瓶底，特別是蒸干狀態下回收率很低；選擇旋轉蒸發的不蒸干模式雖然可以解決蒸干模式造成回收率低的問題，但在實際操作過程中難以保證最后定容體積的準確性，從而導致方法精密度較差。故本研究采用全自動在線濃縮，在濃縮過程中對液面進行實時觀測，到達相應濃縮體積后自動加入乙腈定容，震搖后自動轉移至進樣瓶。全自動在線濃縮系統能有效避免其他濃縮方式存在有機污染和重復轉移定容的繁瑣步驟，保證了樣品的回收率、提高了方法精密度。

3.3 線性范圍與靈敏度

配制0、0.05、0.1、0.5、1.0、和5.0 μg/mL的系列標準工作溶液，以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線，得到16種PAHs的回歸方程和相關系數(見表2)。由表2可知，PAHs在0～5.0 μg/mL范圍內其標準曲線的線性關系良好，可滿足日常分析的要求。在方法規定的取樣質量條件下，在陰性樣品中添加PAHs混合標準溶液，根據色譜響應值S/N≥3標準計算檢出限。

表2 16種PAHs的線性范圍和靈敏度

3.4 回收率與精密度

為了確保分析數據的準確性、精密性和可比性，分別在空白水樣品中添加0.05、0.5、5.0 μg/mL3個濃度水平，按1.2方法進行處理，每個添加水平重復試驗3次，每個樣品平行測定6次，計算回收率與精密度，結果(表3)顯示方法回收率為54.67%～96.05，相對標準偏差(RSD)lt;10%，本方法能夠滿足環境水樣中16種痕量多環芳烴分析的要求。

表3 16種多環芳烴水樣加標回收

3.5 實際水樣測定

本研究中采用上述檢測方法，測定了本地區2季度20份水源水樣本。按“1.2”節所述對其進行提取后上機測定，根據PAHs標準品的保留時間確定樣品中的PAHs種類，再根據各組分的峰面積值用外標法進行定量。由表4可以看出，實際水源水樣品中的16種PAHs的含量均在ng/L范圍，所以具備富集能力強的前處理和較高靈敏度的分析方法尤為重要。

4 結論

利用全自動固相萃取方法富集大體積水源水中PAHs，避免有機溶劑污染，實現上樣、提取和濃縮全程自動化，避免繁瑣的操作步驟提高操作效率，方法具有回收率高、精密度好和檢出限低等優點，能快速、準確地檢測水源水中殘留的微量、痕量的PAHs，該方法在其他領域中有廣闊的應用前景。

表4 20個水源水樣品中多環芳烴的測定結果

[1] Guo L, Lee H K， Development of multiwalled carbon nanotubes based micro-solid-phase extraction for the determination of trace levels of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in environmental water samples[J].Journal of Chromatography A，2011，1218(52)：9321-9327.

[2]Guiavarc’h Y P, Chahin A, Dziurla M, et al. Evaluation of small dairy ruminant exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: A biomarker approach[J]. Small Ruminant Research，2010，91(2): 141-152.

[3] GB 5749-2006，生活飲用水衛生標準[S].北京：中國標準出版社，2009.

[4]鄭浩 ， 于洋 ， 費娟，等.江蘇省主要水源地水源水及出廠水中113種有機物的現狀調查[J].環境與健康雜志 ，2015，32 (3) ：222-224 .

[5] Martinez E, Gros M, S Lacorte, et al. Simplified procedures for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in water, sediments and mussels[J]. Journal of Chromatography A, 2004, 1047 (2):181-188.

[6]呂愛娟，沈加林，沈小明. 固相萃取-高效液相色譜法測定地下水中多環芳烴的技術研究[J]. 中國環境監測，2009，25(4)：19-22.

[7]王釗，張俊，許維，等. 固相萃取-高效液相色譜法測定河水中的多環芳烴[J]. 環境監測管理與技術, 2016, 28(6):41-43.

[8]聶丹丹，徐斌，代飛飛，等. 全自動固相萃取-氣相色譜-質譜法測定飲用水源中16種多環芳烴[J]. 現代預防醫學, 2016, 43 (23):4358-4361.

[9]宋娟梅，成光，徐紅霞，等.固相膜萃取-高效液相色譜法測定地下水中的多環芳烴[J]. 環境監測管理與技術，2013，25(5)：23-27.

2017-06-12

紀春苗，本科，工程師，主要從事水質分析工作，E-mail:hacdcjichunmiao@163.com。

*

余群，副主任技師，主要研究方向為理化檢驗，E-mail:hacdcyugun@163.com。

信息簡訊

復旦大學牽頭臨床質譜儀國家重大專項

近日，國家衛計委和科技部在“2017年度精準醫學國家重大專項”中設立的“臨床定量蛋白質組的質譜儀及配套試劑的研發”的重大專項課題，確定由復旦大學為牽頭單位，聯合北京蛋白組研究中心、杭州景杰生物、深圳華大基因、北京毅新博創、廣州達瑞，共6家單位承擔。

當前，由于技術上的相對簡單和成熟，目前比較常見的精準檢測項目主要是基于測序的技術，基因檢測盡管在罕見遺傳病檢測上取得了巨大的成功，但針對更多的諸如癌癥、心血管疾病等"常見病"時卻未能取得預期的效果。相比基因而言，蛋白質是生物功能的直接執行者，蛋白質異常正是導致疾病發生的最直接原因， 因此直接針對蛋白質的檢測方才能夠實現真正的"精準"診斷。

與傳統基于抗體的檢測方法相比，質譜對于蛋白質的檢測在通量和特異性等方面都具有明顯的優勢，并在科研領域中取得了廣泛的應用。反觀我國，臨床的質譜檢測還處于萌芽狀態，僅僅少數機構開始嘗試，而且缺乏統一的體系和標準。此外，國內的質譜儀和相關試劑幾乎完全被國外幾家大企業所壟斷，導致了我國的臨床質譜檢測投入成本高、技術支持有限的局面。健康事業是關乎國計民生大業，因此打破國外的技術壁壘，開發我國獨立自主知識產權的質譜儀器和配套檢測方法則顯得至關重要。(分析測試百科)

Determinationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinsourcesofdrinkingwaterbyautomaticsolidphaseextractionandhighperformanceliquidchromatography.

JiChunmiao,YuQun

*(HuaianCenterforDiseaseControlandPrevention,Huaian223001,China)

The chromatographic condition, solvent-displacement condition and extract-concentration means were optimized. Calibration curves were obtained in the concentration range of 0.05-5.0 μg/mL with correlation coefficient R2gt;0.999.The method quantification limits ranged from 0.28-1.04 ng/L. The average recoveries at 3 spiked levels (0.05, 0.5 and 5.0μg/mL) ranged from 54.67% to 96.05%, and the relative standard deviations(RSD)were in the range of 3.1%-11.9%.The method is sensitive, repeatable, reliable and suitable for determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water.

solid-phase extraction；high performance liquid chromatography；polycyclic aromatic hydrocarbons；sources of drinking water

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.06.012