固相微萃取-氣相色譜質譜法測定水環境酚類化合物

楊 龍，裴松松

（莒縣環境監測站，山東 日照 276500）

酚類化合物是重要的化工原料，具有亞急性和慢性毒性、致畸性、致突變性、致癌性，進入水環境后除對人體的傷害外，還可影響魚類和微生物的生長。因此，有必要建立固相微萃取-氣相色譜質譜法，快速測定水環境中酚類化合物[1]。

1 試驗儀器與試劑

1.1 儀器

一是氣相色譜質譜聯用儀，型號為Agilent 7890A/5975C，采用電子轟擊（EI）源，使用固相微萃?。⊿PME）專用進樣口襯管（內徑0.75 mm）。二是固相微萃取裝置，包括涂有聚丙烯酸鹽（PA，涂層厚85 μm）的萃取頭及手柄、SPME 取樣臺。萃取頭使用前在280 ℃溫度下老化2 h。三是數顯恒溫水浴堝，帶磁力攪拌功能。四是毛細管合相色譜質譜柱，型號為DB-5MS，規格為30 m（長）×0.25 mm（內徑）×0.25 μm（膜厚）。使用前需要老化，在流速1.0 mL/min 的氦氣流條件下，爐溫為50 ℃，保持1 h，然后通過程序升溫（速率1～3 ℃/min）升到320 ℃，老化6 h。五是天平，精密度為0.1 g。六是樣品瓶，采用容量500 mL 的棕色具塞磨口玻璃瓶和容量22 mL 的頂空樣品瓶，后者帶鋁蓋和聚四氟乙烯硅橡膠墊[2]。

1.2 試劑

一是甲醇，為農殘級。二是氯化鈉，400 ℃溫度下烘烤6 h，冷卻后于干燥器中保存。三是酚類化合物標準儲備液。EPA-604 混標儲備液（11 種酚類化合物）的濃度為500～2 500 μg/mL，溶劑為甲醇；間甲酚標準儲備液濃度為1 000 μg/mL，溶劑為甲醇。四是酚類化合物標準使用溶液。分別取EPA-604 混標儲備液100 μL、間甲酚標準儲備液200 μL，置于事先裝有少量甲醇的2.0 mL 容量瓶中，定容，混勻，配制成酚類混合標準使用液，酚類化合物含量為25～125 μg/mL，將標準使用液轉移到2.0 mL 棕色色譜樣品瓶中，在冰箱內（4 ℃）保存[3]。五是氣相色譜質譜法（GC/MS）調諧標準溶液。采用十氟三苯基磷（DFTPP）質量濃度為50 ng/μL 的二氯甲烷溶液[4]。

2 試驗流程

2.1 儀器分析條件

2.1.1 色譜條件

載氣流速為1.0 mL/min。色譜柱溫度為35 ℃（保持5 min），以8 ℃/min 的速率升溫到230 ℃（保持0 min），以25 ℃/min 的速率升溫到280 ℃（保持1 min）。進樣口溫度為280 ℃，采用分流/不分流毛細管柱進樣口，采用分流進樣，分流比為2∶1。

2.1.2 質譜條件

離子源為EI 源。接口溫度為280 ℃，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃。離子化能量為70 eV。采用全掃描方式，掃描范圍為45～450 amu。

2.2 校準

2.2.1 GC/MS 系統性能測試

運行開始時，以DFTPP 檢查GC/MS 系統，即將體積1.0 μL 的GC/MS 調諧標準溶液注入GC，然后得到背景校正的DFTPP 質譜圖。經確認，所有關鍵質量數均能達到表1 所列性能指標要求，否則需要重新進行GC/MS 系統調諧。從性能測試儀器參數來看，電子能量為70 eV，質量掃描范圍為35～500 amu，掃描頻次為每個峰至少掃描5 次，每次掃描時間不超過1 s。

表1 DFTPP 關鍵離子和離子豐度指標

2.2.2 初始工作曲線的繪制

準備5 個50 mL 容量瓶，分別稱取5 份10.0 g 氯化鈉溶于5 份蒸餾水（約40 mL）中。取一定量酚類化合物標準使用溶液加入上述容量瓶中，加蒸餾水定容，制備至少5 個點的酚類化合物標準系列[5]。其中，苯酚、2,4-二甲酚、2-氯酚、2,4-二氯酚的質量濃度為1.0 μg/L、2.5 μg/L、10.0 μg/L、25.0 μg/L、50.0 μg/L；間甲酚的質量濃度為4.0 μg/L、10.0 μg/L、40.0 μg/L、100.0 μg/L、200.0 μg/L；2,4,6-三氯酚的質量濃度為0.3 μg/L、0.75 μg/L、3.0 μg/L、7.5 μg/L、30.0 μg/L；對氯間甲酚、五氯酚的質量濃度為0.5 μg/L、1.25 μg/L、5.0 μg/L、12.5 μg/L、25.0 μg/L；4-硝基酚的質量濃度為5.0 μg/L、12.5 μg/L、50.0 μg/L、125.0 μg/L、250.0 μg/L。

取上述酚類化合物標準系列溶液20 mL，將其加入22 mL 頂空瓶中，加入攪拌子1 個，蓋上橡膠墊，加鋁蓋密封。將頂空瓶放于50 ℃恒溫水浴鍋中，插入涂有聚丙烯酸鹽的萃取頭，并使涂層浸入水樣，然后進行高速磁力攪拌。萃取30 min 后，取出針頭，在氣相色譜進樣口于280 ℃溫度下脫附30 min，進入氣相色譜質譜聯用儀進行分析。以定量離子峰面積響應為縱坐標、濃度為橫坐標，繪制酚類化合物工作曲線。工作曲線的相關系數要大于0.995。各酚類化合物的特征離子荷質比如表2 所示。

表2 酚類化合物的特征離子荷質比

2.2.3 樣品分析

中間濃度檢驗應急事故發生時，因時間緊迫，無法重新建立工作曲線。在開展樣品分析時，可進行曲線中間濃度點檢驗，曲線中間濃度測定值與初始曲線測定值的相對偏差應不大于20%，否則應重新繪制工作曲線。采用固相微萃取方式進樣。

2.3 結果計算及表示

2.3.1 定性結果

根據標準總離子流色譜圖中各組分保留時間和扣除背景后的樣品質譜圖與標準質譜圖中的特征離子的比較結果，確定被測試樣中出現的酚類化合物組分的數目和名稱。

2.3.2 定量結果

用外標曲線法定量，根據定量離子的峰面積響應，在工作曲線上直接查出水樣中各酚類化合物的質量濃度，或根據其色譜峰面積，采用式（1）進行計算。

式中：ρi為酚類化合物的質量濃度，μg/L；Ai為定量離子的峰面積；bi為工作曲線的截距；ai為工作曲線的斜率。

3 方法的檢出限、精密度與準確度

3.1 方法檢出限

當萃取水樣體積為20 mL 時，采用浸入式固相微萃取法測定酚類化合物的檢出限和測定下限。取7 個質量濃度為1.0～5.0 μg/L 的酚類化合物空白加標水樣進行測定，計算出酚類化合物各自的標準偏差S，則方法檢出限為3.143S，二者單位均為μg/L。

3.2 方法精密度和準確度

按本方法確定的分析測定條件及步驟，對質量濃度50～25.0 μg/L 的酚類化合物加標水樣進行精密度測定，重復測定6 次，相對標準偏差為6.0%～19.3%。選取不同質量濃度（高、中、低）的酚類化合物重復進行3 次水樣加標測定，加標回收率為100%±50%，其中低質量濃度的加標回收率相對較低，如表3 所示。

表3 方法的精密度和準確度

4 結論

針對水環境污染事件應急監測中酚類化合物的測定，本文建立了固相微萃取-氣相色譜質譜法。本方法通過石英纖維表面的固相涂層對水樣中的酚類進行萃取、分離和富集，集取樣、萃取、富集于一體，操作簡便、快速，單個樣品的前處理時間僅為30 min。此外，本研究通過氣相色譜質譜法對酚類化合物進行結構判斷，增加了定性準確度。