液-液萃取衍生气相色谱法测定饮用水中卤乙酸

2010-01-25陈小丽梁春霞

化学分析计量 2010年4期

陈小丽陈敏梁春霞

(广州铁路疾病预防控制中心，广州 510010)

氯气在消毒过程中同水体中存在的部分天然有机物发生反应，产生消毒副产物(DBPs)，如三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)等，从而增加了饮用水的致癌风险[1]。研究表明，HAAs的致癌风险占消毒副产物总致癌风险的91.9%以上[2]。世界卫生组织和许多国家的水质标准中都规定了卤乙酸的限值，我国2006年颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中增加了卤乙酸中的二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)2个指标的限值。卤乙酸的分析检测方法有衍生-气相色谱法、气相色谱-质谱法、离子色谱法、毛细管电泳等[3]，但由于对方法的灵敏度、可靠性和简便性方面的要求，美国EPA批准并推荐使用的方法只有EPA 552.1、EPA 552.2和6251B标准方法3种，这些方法基于从水样中萃取卤乙酸，衍生化成酯后用GC-ECD测定。

笔者参考GB/T 5750-2006[4]采用液-液萃取，对5种卤乙酸甲酯化后用气相色谱法电子捕获检测器检测，取得了较满意的结果。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：GC-2010型，配ECD检测器，日本岛津公司；

漩涡振荡器：MS3型，德国IKA公司；

电热恒温水浴锅：HWS26型，上海一恒科学仪器有限公司；

标准物质：一氯乙酸(MCAA，99.5%)、二氯乙酸(MCAA，99.5%)、三氯乙酸(TCAA，99.5%)、一溴乙酸(MBAA，98.4%)、二溴乙酸(DBAA，98.8%)，均为色谱纯，美国Chem Service公司；

内标：1,2-二溴丙烷(1,2-DBP，99.5%)，色谱纯，美国Chem Service公司；

甲醇：色谱纯；

叔丁基甲醚：色谱纯；

硫酸钠：分析纯,于600℃烘烤2 h；

浓硫酸：优级纯；

实验用水为超纯水。

1.2 色谱条件

色谱柱：HP-5石英毛细管柱(30 m×0.32 mm, 0.25 μm)；柱温采用程序升温：初温40℃，保持5 min,以10℃/min升至140℃，然后再以20℃/min升至240℃, 保持4 min；进样口温度：220℃，检测器温度：300℃；载气(氮气)流量： 1.0 mL/min；尾吹气流量:30 mL/min；分流比为10∶1。

1.3 水样采集和保存

取250 mL玻璃瓶(经10%硝酸浸泡过夜后用纯水冲洗晾干，于120℃烤箱烘烤2 h，放凉)，以100 mg/L水样比率加入颗粒状氯化胺( 把水样中游离氯残留转变为结合氯，防止生成更多的卤乙酸和生物降解)，沿瓶壁缓慢注入水样至充满(注意不要让水溢出)，盖上瓶塞，上下翻转振摇使氯化胺溶解。同时用水充满采样瓶作为现场空白。水样于4℃冰箱保存，7 d内分析完毕[4]。

1.4 标准溶液配制

准确称取一定量的标准物质MCAA、DCAA、TCAA、MBAA、DBAA分别为40、10、10、10、10 mg于5个10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度,得到各溶液浓度分别为4.0、1.0、1.0、1.0、1.0 mg/mL的标准储备溶液。准确吸取上述单一的标准溶液各100 μL于10 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，混匀，得混合标准溶液，其中5 种卤乙酸的浓度分别为MCAA 40 μg/mL, DCAA、TCAA、MBAA、DBAA均为10 μg/mL。

1.5 内标液配制

取内标物质1,2-DBP 5.2 μL滴入预先盛有5mL甲醇的10 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，内标储备液浓度为1.0 mg/mL。移取100 μL内标储备液用甲醇定容至5 mL容量瓶中，内标液浓度为20 μg/mL。

1.6 样品前处理

(1) 萃取

准确吸取25 mL水样于50 mL具塞比色管中，加入内标液100 μL，浓硫酸1 mL，趁余热立即加入2 g硫酸钠固体，振摇溶解。准确加入3 mL叔丁基甲醚萃取液，密封后于漩涡振荡器振荡1 min,静止5 min让水相和有机相分层。

(2) 衍生化

移取上清液2 mL置于预先装有2 mL 10%硫酸-甲醇溶液(现配现用，以免生成硫酯)的具塞试管中，盖上塞子，封口膜密封，摇匀后置于50℃水浴中进行酯化反应1 h。取出置于4℃冰箱冷却10 min，然后加入8 mL 100 g/L硫酸钠溶液抑制酯化反应并帮助两相分离，振摇1 min，静止2 min,用吸管取上层液于样品瓶中进行色谱分析。

1.7 工作曲线绘制

分别吸取混合标准溶液0、12.5、25、50、100、200 μL及内标液100 μL于50 mL具塞比色管中，分别用超纯水定容至25 mL，系列混合标准工作溶液的浓度为MCAA：0、20、40、80、160、320 μg/L；DCAA、TCAA、MBAA、DBAA均为0、5、10、20、40、80 μg/L，内标浓度为80 μg/L。以下步骤同样品前处理。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件优化

色谱柱初温较低，在此时间区主要出溶剂峰和甲醇峰，因内标和卤乙酸甲酯的沸点温度比较高，不会影响待测组分的灵敏度和分离能力。选用上述的色谱条件对标准溶液样品进行测定，MCAA、DCAA、TCAA、MBAA、DBAA的甲酯化产物和内标1,2-DBP均能获得较好的分离，14 min 内6种物质全部分析完毕，标准图谱如图1所示。

2.2 衍生化时间的确定

50μg/L的5种卤乙酸标准分别用10%硫酸-甲醇酯化1 h和 2 h,依照确定的色谱条件进行检测后，将酯化2 h各色谱峰面积除以酯化1 h相应的色谱峰面积,得到酯化2 h和1 h的标准峰面积比。发现衍生化2 h和1 h的酯化程度相差不大，为了达到快速检测的目的，确定衍生化时间为1 h。

1—MCAA； 2—MBAA； 3—DCAA； 4—内标1，2-DBP；5—TCAA； 6—DBAA图1 5种卤乙酸甲酯和内标的色谱图

2.3 线性范围及检出限

按确定的分析条件测定系列混合标准工作溶液，各浓度平行测定2次，以保留时间定性，内标法定量。以标准峰面积与内标峰面积比为纵坐标(Y)，标准浓度与内标浓度比为横坐标(X)分别绘制5种卤乙酸的工作曲线，以仪器2倍噪声计算方法检出限。从配制的工作曲线系列测定结果分析，5种卤乙酸中MCAA在浓度范围20～320 μg/L,其它4种卤乙酸在浓度范围5～80 μg/L内均具有良好的线性，相关系数均大于0.99。5种卤乙酸的线性回归方程、相关系数及检出限见表1。

表1 5种卤乙酸线性范围、回归方程、相关系数及检出限

2.4 回收率及精密度试验

在已测得结果的实际样品中分别加入高、低两个浓度的混合标准溶液，每个浓度样品重复测定6次，计算得5种卤乙酸的平均回收率为74.5%～104.0%，RSD为3.1%～11.0%，结果见表2。

表2 5种卤乙酸的精密度及回收率(n=6)

2.5 实际样品测定

采用该法测定了9份自来水、纯净水和矿泉水，结果显示大部分水样含有卤乙酸DCAA、TCAA，浓度远低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求的二氯乙酸(DCAA)0.05 mg/L、三氯乙酸(TCAA)0.1 mg/L。这与目前饮用水消毒方法主要是加氯消毒相符合，并且这种消毒副产物是普遍存在的，测定结果见表3。

表3实际水样5种卤乙酸含量μg/L