自來水中痕量苯并芘的含量測定

苯并芘是苯與芘稠合而成的一類多環芳烴，多源自燃料燃燒排放，食品熏烤、油炸，汽車尾氣等途徑，是一種高活性間接致癌物，極易誘發肺癌和心腦血管疾病。為此，世界各環境保護機構、組織均對水質中苯并芘的含量進行了嚴格限定，其中英國HPA限值為0.01 μg/L，美國EPA限值為0.2μg/L，W.H.O限值為0.7μg/L。

同樣地，我國環保部門通過GB3838-2002地表水環境質量標準強制環境水樣中苯并芘的限值為2.8×10-6 mg/L，并推薦以正己烷進行液液萃取富集水樣中的苯并芘，再將萃取液經弗羅里硅土和無水硫酸鈉脫水干燥、凈化，濃縮定容后，以HPLC-FLD測定其含量;通過GB 5749-2006生活飲用水衛生標準強制飲用水中苯并芘不得高于1.0×10-5 mg/L，仍推薦以環己烷進行液液萃取富集水樣中的苯并芘，再將萃取液經氧化鋁和無水硫酸鈉凈化、脫水干燥，濃縮定容后，以HPLC-FLD測定其含量。方法均以液液萃取的方式實現苯并芘與水基質的分離，不具備選擇性，且操作繁瑣。

固相萃取技術以特殊選擇性的固定相實現了目標分析物的選擇性吸附和洗脫。相較于液液萃取技術，其操作簡便，選擇性好，節省有機溶劑，環境污染小，對實驗操作人員的身體危害小，正逐步成為水質分析檢測的主要前處理手段。CJ/T 147-2001[5]較早地從標準方法角度提出了水質中多環芳烴的固相萃取富集技術。環保部新標準HJ 478-2009取代GB13198-91，增加了固相萃取富集苯并芘的方法，進一步證實了固相萃取的優勢。本文選用AT280全自動固相萃取儀，免人工干預，自動完成SPE柱活化、樣品上樣、目標物洗脫和收集等步驟，釋放了大量實驗室勞力。收集液再經溶劑轉換、濃縮定容后，以液相色譜儀(HPLC-FLD)完成了自來水水質中痕量苯并芘的含量測定。

測試條件：

儀器：UltiMate 3000液相色譜儀，AT280全自動固相萃取儀;

色譜柱：Acclaim C18，5 μm，150×4.6 mm(P/N: 059148);

柱溫：30 ℃;流動相：甲醇：水=90：10;流速：2.00 mL/min;

進樣量：20 μL;檢測方式： 熒光檢測器FLD， λ Ex=290 nm，λEm=410 nm;

固相萃取柱：Cleanert C18，200 mg/6 mL;

固相萃取步驟

樣品準備

準確量取500 mL自來水樣置于1 L樣品瓶中，加入100 mL異丙醇，搖勻，待測。

固相萃取程序：

Process 6 samples using the following method steps:

1. Condition cartridge with 5.0 mL methanol(MeOH)

into solvent waste;

2. Condition cartridge with 5.0 mL ethyl

acetate(EtOAc) into solvent waste;

3. Condition cartridge with 5.0 mL

dichloromethane(DCM) into solvent waste;

4. Condition cartridge with 5.0 mL ethyl

acetate(EtOAc) into solvent waste;

5. Condition cartridge with 5.0 mL MeOH into

solvent waste;

6. Condition cartridge with 5.0 mL 20%

Isopropanol(IPA) into solvent waste;

7. Load 650.0 mL of sample onto cartridge;

8. Rinse cartridge with 5.0 mL of 20% IPA into

aqueous waste;

9. Dry cartridge with gas for 10.0 minutes;

10. Collect 2.0 mL Fraction into sample tube using

EtOAc;

11. Collect 4.0 mL Fraction into sample tube using

DCM;

12. Collect 4.0 mL Fraction into sample tube using

DCM;

13. Collect 4.0 mL Fraction into sample tube using

DCM;

14. Collect 4.0 mL Fraction into sample tube using

DCM;

15. End

固相萃取程序速度：

Cond flow: 15.0 mL/min

Load flow: 10.0 mL/min

Rinse flow: 10.0 mL/min

Elute flow: 3.0 mL/min

Cond air flow: 15.0 mL/min

Rinse air flow: 10.0 mL/min

Elute air flow: 3.0 mL/min

脫水干燥、溶劑轉換、濃縮定容：將收集液置于氮吹儀中，于50 ℃恒溫條件下進行氮氣吹掃濃縮，以乙酸乙酯進行溶劑轉換并定容至1 mL，精確量取20 μL注入液相色譜儀進行分離測定。

結果和討論

固相萃取條件的選擇

苯并芘是稠環芳烴類化合物的典型代表，具有較強的脂溶性和可吸附性，在固相萃取填料上具有較強的保留效果，因而不宜選用聚合物基質為填料的SPE柱。本文對比研究了不同規格的C18型固相萃取柱的萃取效果，實驗證明200 mg/6 mL規格的C18 SPE柱所需洗脫劑體積最少，回收結果最好。苯并芘較強的可吸附性，使其在樣品瓶及儀器上樣管路中存在一定程度的殘留，從而降低了樣品的回收率。因此，待樣品完全轉移至SPE柱后，均需要以有機溶劑對樣品瓶進行充分潤洗，操作較為繁瑣。本文參照CJ/T 147-2001城市供水多環芳烴的測定標準方法，在每500 mL樣品中加入100 mL異丙醇，增加了樣品溶液中苯并芘的溶解度，減少了苯并芘在樣品瓶和儀器上樣管路中的吸附，免去了復雜的潤洗程序，操作簡單。

綜上所述，最終選定實驗方案為：以全自動固相萃取儀AT280結合液相色譜儀HPLC-FLD完成大體積水樣中痕量苯并芘的富集檢測工作。實驗選用Cleanert C18(200 mg/6 mL)為固相萃取柱，在10 mL/min速度下完成上樣工作，再以乙酸乙酯、二氯甲烷依次對目標物進

行洗脫，收集液經氮吹、溶劑轉換、濃縮、定容等步驟后，直接注入液相色譜儀進行分離測定，實際樣品分離譜圖見圖1，樣品加標分離譜圖見圖2.

圖1 某自來水樣品分離檢測譜圖(未檢出苯并芘)。

圖2 自來水樣品及加標分離檢測譜圖。

(1.自來水樣品;2.加標樣品，苯并芘加入量為0.002μg/L)

實際樣品檢測結果及加標回收率

在選定方法條件下，完成了數批水樣中痕量苯并芘的富集、測定工作，水樣中均未檢出苯并芘。對水樣進行標準加入實驗，回收率均良好，說明方法準確可靠。部分結果見表1.

表1 實際樣品及加標回收*

* 為方便計算，所有檢測結果以最終定容體積，1 mL，進行換算。

小結

在本方法所選定條件下，可實現自來水中低至0.002μg/L苯并芘的準確定量，完全滿足GB 5749-2006和GB3838-2002的限定要求。全自動化的固相萃取操作，減少了有機溶劑的使用，減輕了環境污染壓力，同時縮減了大量人工干預步驟，提高了實驗效率。