全自动固相萃取-超高压液相色谱法测定地表水中联苯胺

(新疆维吾尔自治区生态环境监测总站,乌鲁木齐 830011)

联苯胺是重要的芳香族二胺化合物,可与亚硝酸发生重氮化反应生成重氮盐,此盐可与芳香胺或酚偶联,是染料合成的重要中间体,可以合成超过250种染料。联苯胺可通过废水排放、径流输送等方式进入环境,引起累积污染,并通过人体呼吸道、消化道、皮肤进入体内,对人体造成影响[1]。

国际癌症研究中心(IARC)和欧共体委员会将联苯胺列为第一类致癌物,我国GB 3838－2002《地表水环境质量标准》早已将其列为应用水源地的测定项目之一,地表水中联苯胺的标准限值为0.000 2 mg·L－1。

联苯胺的测定方法有液相色谱-质谱法(LCMS)[2-3]和液相色谱法(LC)[4-5]等。液相色谱-质谱法存在仪器昂贵、操作难度大、测定成本高的缺点。液相色谱法使用紫外检测器测定水中联苯胺时,存在灵敏度低、选择性差的问题,而采用荧光检测器时,方法具有灵敏度高、选择性好的优点,适用于痕量分析。本工作以地表水为研究对象,建立了全自动固相萃取-超高压液相色谱法测定联苯胺的分析方法,为控制水中联苯胺的污染提供了技术支撑。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Waters H-Class型超高压液相色谱仪,配荧光检测器;Fotector-08HT 型全自动固相萃取仪;Turbo Vap Ⅱ型样品浓缩仪。

联苯胺标准储备溶液:10.0 mg·L－1,以甲醇为介质。

联苯胺标准溶液:1.00 mg·L－1,移取10.0 mg·L－1联苯胺标准储备溶液1.00 mL,用50%(体积分数)甲醇溶液稀释至10.0 mL。

乙腈、甲醇、乙酸铵均为色谱纯;乙酸、氨水均为优级纯;硫代硫酸钠为分析纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

BEH C18色谱柱(2.1 mm×50 mm,1.7μm),柱温40 ℃;流动相为含10 mmol·L－1乙酸铵的20%(体积分数)乙腈溶液;流量0.5 mL·min－1;激发波长292 nm,检测波长395 nm;进样体积4μL。

1.3 试验方法

1.3.1 固相萃取柱的活化

先用5 mL甲醇以约2 mL·min－1的流量通过PCX 柱,在填料暴露于空气之前,向柱上加5 mL水,待水剩约2 mL时,停止活化。

1.3.2 富集、净化与浓缩

移取已加入4.0 mg·L－1硫代硫酸钠溶液3 mL的150 mL 地表水样置于250 mL 锥形瓶中,以2 mL·min－1的上样速率通过活化后的PCX 柱,然后先加入3%(体积分数,下同)乙酸溶液5 mL固定,再用8 mL 甲醇淋洗,待甲醇完全流出后,用真空泵抽吸5 min。

用8.0 mL的5%(体积分数,下同)氨水甲醇溶液洗脱联苯胺,收集洗脱液在60 ℃氮吹浓缩至1.0 mL,加入1.0 mL水混匀,过0.22μm 聚四氟乙烯微孔滤膜至棕色样品瓶中,按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按仪器工作条件对150.00μg·L－1联苯胺标准溶液进行测定,其色谱图见图1。

2.2 固相萃取柱的选择

图1 联苯胺标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatogram of standard solution of benzidine

文献[4-5]比较了C18柱、HLB柱、PCX 柱、SCX柱、MCX 柱等5种固相萃取柱对联苯胺萃取效率的影响。结果发现:使用PCX 柱和MCX 柱时,净化、富集的选择性更优。试验考察了PCX 柱和MCX柱对联苯胺回收率的影响。结果表明:联苯胺的加标量为0.2μg时,以MCX 柱为固相萃取柱,未检出联苯胺,以PCX 柱为固相萃取柱,联苯胺的回收率为91.3%～96.4%;联苯胺的加标量为0.4μg时,以MCX 柱为固相萃取柱,联苯胺的回收率为65.4%～70.6%,以PCX 柱为固相萃取柱,联苯胺的回收率为88.3%～93.2%。PCX 柱是弱阳离子交换柱,具有富集和净化两个功能,因此以PCX 柱为固相萃取柱,联苯胺的回收率更为满意。试验选择固相萃取柱为PCX 柱。

2.3 上样速率的选择

上样速率为10.0 mL·min－1时,联苯胺的回收率较低;上样速率为2 mL·min－1满足了全自动固相萃取仪对流量的要求,同时联苯胺的回收率较好。试验选择上样速率为2 mL·min－1。

2.4 淋洗剂的选择

联苯胺为弱碱性化合物,上样后用3%乙酸溶液固定,然后再用甲醇溶液淋洗杂质。试验发现:分别用体积分数为10%～100%的甲醇溶液10 mL进行淋洗,联苯胺均没有损失。为了最大程度上消除杂质对联苯胺的干扰,试验选择淋洗剂为甲醇。

2.5 洗脱剂及其用量的选择

考虑到联苯胺为有机碱,酸解离常数pKa在2～10之间,试验采用氨水甲醇溶液为洗脱剂。试验考察了洗脱剂依次为1%,2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液时对联苯胺回收率的影响。结果表明:洗脱剂为1%氨水甲醇溶液时,联苯胺的回收率为91.5%;洗脱剂为2%,5%,7%,10%氨水甲醇溶液时,联苯胺的回收率均大于95.0%。试验选择洗脱剂为5%氨水甲醇溶液。

试验进一步考察了5%氨水甲醇溶液的用量依次为2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mL 时对联苯胺回收率的影响。结果表明:联苯胺的回收率随着5%氨水甲醇溶液用量的增大而增大;当5%氨水甲醇溶液的用量为6.0 mL 时,联苯胺的回收率最大;继续增大5%氨水甲醇溶液的用量,联苯胺的回收率基本上不再变化。从环境友好和试验时间考虑,试验选择5%氨水甲醇溶液的用量为8.0 mL。

2.6 标准曲线、检出限和测定下限

按仪器工作条件对联苯胺标准溶液系列进行测定,并绘制标准曲线。结果表明:联苯胺的质量浓度在3.00～200.00μg·L－1内与其对应的峰面积呈线性关系,线性回归方程为y＝4.570×103x－1.370×104,相关系数为0.999 9。

根据HJ 168－2010 标准要求,按照样品分析的全步骤,对含量为预估计方法检出限2～5倍的样品进行测定。试验选用0.020μg·L－1的空白加标地表水样品进行分析,平行测定7次。按照公式(1)计算方法的检出限:

式中:XMDL为方法的检出限;n为平行测定次数,当n＝7时,t(n－1,0.99)取值3.143,s为标准偏差。

计算得到方法的检出限为0.005μg·L－1,测定下限为检出限的4倍,结果为0.020μg·L－1。

2.7 方法的准确度和精密度

按试验方法对空白水样(实验室纯水)、空白地表水样(乌鲁木齐水磨河水样)进行加标回收试验,平行测定6次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表1。

表1 准确度和精密度试验结果(n＝6)Tab.1 Results of tests for accuracy and precision(n＝6)

由表1可知:回收率为89.5%～98.5%,RSD 为1.2%～5.6%。

本工作将全自动固相萃取与超高压液相色谱法联用,建立了测定地表水中联苯胺的分析方法。本方法能够在短时间内实现样品批量处理,提高工作效率,为测定地表水中联苯胺提供了一种简便、快捷、准确的分析方法,为环境有机污染物的风险评价提供了可靠的数据支撑。