固相膜萃取-高效液相色譜法測定固城湖中18 種多環芳烴

何誠成 林孔亮

（1. 南京市高淳區環境監測站，江蘇南京 211300；2. 溫州市自來水有限公司，浙江溫州 325000）

1 引言

多環芳烴（PAHs）是一種廣泛存在于空氣、土壤、沉積物、水體以及動植物組織中具有持久污染性的有毒物質［1-2］。由于其具有致癌、致畸、遺傳毒性和持久性等特點，成為人類需要重點關注的污染物之一［3］。相關科研人員試驗結果表明，人類暴露于PAHs時多種癌癥（如口腔癌、肺癌、胃癌和膀胱癌）和其他疾病（如心臟病和哮喘）的發生率會顯著增加［4-5］。此外，PAHs 還能通過人體合成內分泌干擾化學物質（EDC）來抑制人體免疫系統的正常運轉［6］。與某些人造污染物（如全氟化合物和多氯聯苯）不同，PAHs 是碳質原材料的不完全燃燒過程中產生的副產物［7］。多環芳烴往往通過自然（火山爆發和森林大火）和人為活動（化石燃料和有機物熱解）釋放到環境中［8］。人為活動產生的污染排放是PAHs 的主要來源之一，所以環境介質中PAHs 的污染水平受當地人口、經濟水平、工業化和政府環境政策的影響很大［9-10］。

本文建立了固相膜萃取－高效液相色譜法測定水中PAHs 的檢測方法，并對南京市高淳區固城湖飲用水水源地的水樣進行18 種多環芳烴含量檢測，以期為南京市飲用水質量管理提供數據支撐。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

高效液相色譜儀（型號：STI－501－Plus，廠商：西域儀器中國有限公司）；全自動固相萃取儀（型號：JC－ZDGX－8，廠商：聚創環保儀器有限公司）；色譜柱（型號：Waters PAH C18，150 mm×4.6 mm，5 μm）；超純水機（型號：UPTC，廠商：山東尉仁儀器有限公司）。

試驗所用PAHs 混標濃度為200 mg/L，采購自美國SUPELCO 公司；甲醇、二氯甲烷均為色譜純，采購自上海滬試試劑有限公司。

2.2 試驗樣品

本試驗所選擇樣品取自南京市高淳區固城湖飲用水水源地，固城湖飲用水水源地是高淳區惟一飲用水供水點。

樣品采集：樣品采集選擇不銹鋼水體采樣器，先使用采樣器采集3 處飲用水水源地的水樣，每個采樣點采集3 個樣品。隨后裝入10 L 棕色玻璃瓶，用濃度為1 mol/L 的鹽酸溶液調節pH 至2，最后于－15 ℃冰箱內保存至分析，樣品代號及其電導率、濁度見表1。

表1 試驗樣品水質

2.3 色譜條件

GC 條件：柱溫30 ℃（0.73 min），100 ℃/min 到80 ℃（9 min），19 ℃/min 到150 ℃（0 min），10 ℃/min到300 ℃（10 min）；進樣速率：14 μL/min；進樣口：采用程序升溫，溶劑放空模式，33 ℃保持0.73 min，720 ℃/min 升至325 ℃，溶劑在33 ℃進樣口放空時間為0.73 min，放空流量100 mL/min；載氣：氦氣（純度99.999%），恒流模式，1.0 mL/min。質譜條件：離子源為EI 源；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度280 ℃；四級桿1 為150 ℃，四級桿2 為150 ℃，采集模式MRM 模式，參數見表2。

表2 18 種多環芳烴的MRM 條件

2.4 標準曲線的配制

量取PAHs 混標（200 mg/L）2.5 mL 于25 mL 容量瓶中，使用甲醇定容，隨后可得濃度為20.0 mg/L的PAHs 混合標準儲備溶液。隨后量取一定量的標準儲備溶液，配置成PAHs 混合標準使用溶液，其濃度為0.02，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L。

2.5 樣品預處理

預處理前先用10 mL 甲醇和10 mL 超純水活化固相萃取膜，將1 L 水樣接入活化后的萃取膜，隨后以20 mL/min 流量通過萃取膜富集。待水樣富集完畢后，以10 mL 蒸餾水淋洗，氮吹至干。最后用2 mL二氯甲烷洗脫，洗脫液氮吹至干后用甲醇定容體積為1.0 mL，待測定。

3 結果與討論

3.1 預處理優化

3.1.1 萃取方式選擇

為對比2 種萃取介質的萃取效率，使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜和SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱對水樣進行預處理。使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜進行萃取時，設置進樣流速為20 mL/min，使用SUPELCO ENVI－18固相萃取柱進行上樣處理時，設置進樣流速為2 mL/min。

由試驗結果可知，同時富集1 000 mL 水樣，使用固相萃取膜的萃取時間遠短于固相萃取柱所需時間，前者僅需30 min，而后者需要150 min。所以使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜進行預處理，可以大幅度地提高試驗效率。

3.1.2 萃取方式對回收率的影響

為對比2 種萃取介質對方法回收率的影響，采用SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱、Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜進行水樣的回收率試驗。

由試驗結果可知，Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜回收率在67.8%～98.6%，SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱回收率在47.8%～85.3%，所以選擇Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜進行試驗測定，所得的方法回收率更高。選用甲醇、二氯甲烷、甲醇/二氯甲烷（V ∶V/1 ∶1）作為洗脫溶劑進行回收率試驗，二氯甲烷得到的回收率最高。綜合考慮，最終采用Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜和二氯甲烷進行測定。

3.1.3 萃取流速選擇

用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜的最適進樣流速，分別在10，20，30 mL/min 的進樣流速條件下富集1 000 mL 的水樣。

由試驗結果可知，分別選擇10，20 mL/min 的進樣流速時，除了處理效率外，其他無明顯區別，而選擇30 mL/min 的上樣流速處理高濁度的地表水時，固相萃取膜會被堵塞，所以選擇20 mL/min 的上樣流速更加符合使用需求。

3.2 方法質量控制

采用“2.4 節”配置標準曲線然后進樣分析，驗證在0.02～5.00 mg/L 濃度范圍內的線性相關系數。

試驗結果表明，各多環芳烴線性相關系數均大于0.999，隨后對中濃度標準溶液（0.20 mg/L）連續進樣6 次，試驗所得的RSD 值在2.85%～7.56%。再以3倍信噪比計算該方法檢出限，試驗所得的各組分檢出限在0.009～0.055 ng/L。隨后以低（0.02 mg/L）、中（0.20 mg/L）、高（5.00 mg/L）3 種濃度進行方法回收率測試，由試驗可得，3 種濃度的加標回收率分別為66.5%～110.5%，95.3%～110.8%和97.4%～115.4%，說明該方法相關性較好，檢出限、準確度和加標回收率可以滿足試驗要求，試驗結果見表3。

表3 方法相關系數、檢出限、準確度和加標回收率

3.3 樣品檢測

使用上述方法對南京市高淳區固城湖飲用水水源地水樣中18 種多環芳烴的含量進行檢測，均未檢出多環芳烴，故暫不存在多環芳烴污染風險。

4 結論

利用固相膜萃取－高效液相色譜法建立了18 種多環芳烴含量的檢測方法，并對其預處理方法進行了對比研究。由試驗結果可知，在水樣的萃取預處理中選擇Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜為萃取材料和二氯甲烷為洗脫溶劑時，所得的方法效率和回收率更高。各多環芳烴線性相關系數均大于0.999，RSD 值在2.85%～7.56%。各組分檢出限在0.009～0.055 ng/L，低、中、高3 種濃度的加標回收率分別為66.5%～110.5%，95.3%～110.8%和97.4%～115.4%，說明該方法相關性較好且其檢出限、準確度和加標回收率可以滿足試驗要求。實樣測試表明，南京市高淳區固城湖飲用水水源暫不存在多環芳烴污染風險。