固相萃取-气相色谱/质谱（GC/MS）法测定水中硝基酚类化合物

穆 肃

江苏省环境监测中心，江苏南京 210036

0 引言

硝基酚类是危害环境的有机污染物，可在水生生物和人体中残留和浓缩，具有高毒性和致癌性，其中4-硝基酚被我国列入环境优先监测污染物监测名单中。硝基酚类主要用于制备染料、药物和作为有机合成的中间体。

目前国家环境标准体系尚无硝基酚类质量标准及控制标准。多数以挥发酚（以苯酚计）指标来控制酚类的污染。《水和废水监测分析方法》（第四版）中半挥发性有机物的测定气相色谱质谱法的目标化合物中有部分硝基酚类化合物，该方法使用酸性条件下，液液萃取-气相色谱质谱直接测定，检出限为3.0μg/L～50μg/L。缺点在于方法检出限较高，只涵盖部分硝基酚类化合物。国外对水中硝基酚类化合物的测定方法，主要是国际标准化组织ISO 17495-2001方法及美国EPA方法，多采用衍生化后测定，分析步骤复杂，操作较难控制，测定各硝基酚类目标化合物检出限在0.15μg/L～16.0μg//L。

固相萃取技术通过固体吸附剂提取样品，因其与液液萃取相比使用有机溶剂量少、回收率高，处理时间短、重现性好、富集倍数大、可处理较大或较小体积的样品等优点越来越多的被人们重视和使用。该技术克服了传统液液萃取富集技术难以处理大体积样品及萃取过程中容易乳化等缺点，可以获得高的回收率和高的富集倍数，减少了有机溶剂的用量，减少了对环境的污染。本方法使用固相萃取-气相色谱/质谱联用技术可快速、准确、有效的测定水质中硝基酚类化合物，测定各硝基酚类目标化合物检出限在0.6μg/L～1.1μg/L。

1 实验

1.1 仪器

Agilent5975C气相色谱质谱仪，气相部分具有程序升温功能，毛细管分流、不分流进样口电子轰击（EI）离子源，具有选择离子（SIM）扫描功能。

载气为氦气（纯度为99.99%）。

DB-5MS毛细管色谱柱30m×0.25mm×0.25μm。

1.2 试剂

HPLC级的 丙酮、二氯甲烷、正己烷、甲醇；

用纯水装置制备的去离子亚沸水，经测定无干扰物；

无水硫酸钠：在300℃的烘箱中烘烤4h，转移至干燥器中冷却至室温，装入磨口瓶中，于干燥器中保存。

硝基酚类标准物质：2-硝基酚、3-硝基酚、4-硝基酚、2,4-二硝基酚、2,5-二硝基酚、2,6-二硝基酚、4-甲基-2-硝基酚、3-甲基-4-硝基酚、5-甲基-2-硝基酚、3-甲基-2-硝基酚、6-甲基-2,4-二硝基酚、2,6-二甲基-4-硝基酚等硝基酚，纯度不小于99%。

标准贮备溶液：ρ=1000mg/L。分别称取每种硝基酚类标准物质（5.10）各100mg（精确至0.1mg），放入100mL棕色容量瓶中，用少量二氯甲烷（5.3）溶解，然后用二氯甲烷（5.3）定容，混匀。该容易在4℃下可保存三个月。

内标溶液（IS）：萘-d8，ρ=2000μg/mL。使用时用二氯甲烷稀释至所需浓度。按方法在满足方法要求且不干扰目标化合物测定的前提下，也可使用其他内标。

固相萃取柱：有机聚合物吸附剂，其基体材料为聚二乙烯基苯或类似的填料，Strata-X（500mg/6mL）商品化小柱。使用前需进行活化，方法如下：

将固相萃取柱置于固相萃取装置的针座圈上，用5mL正己烷浸泡5min后过柱，在正己烷完全流过萃取柱后加入5mL甲醇，在甲醇完全流过萃取柱后，加入10mL固相萃取活化用水过柱，最终使柱床处于湿润且上表面留有约1mm液面状态备用。

1.3 水样采集保存

采样时直接采集样品至满瓶；样品用盐酸溶液调节pH＜2。水样应充满样品瓶并加盖密封。水样采集时应作全程序空白。采集水样后应尽快分析，如不能及时分析，可在4℃冷藏箱中储存，不多于3天。

1.4 样品制备

较清洁水样可将样品调节pH＜2后，启动固相萃取真空系统，使水样以约3mL/min～5 mL/min的速率抽过活化后的萃取柱，在富集过程中要始终保持柱床上至少有1cm 高水样，直至所有样品均穿过萃取柱为止。当颗粒物阻塞管柱而降低流速時，增大真空抽气速率以保持流速。尽量避免让空气通过柱。水样全部通过萃取柱后，继续抽滤10分钟将萃取柱吸附的水分彻底抽干。加6mL二氯甲烷至柱上，浸泡1分钟后，靠重力自然淋洗萃取柱。收集流出液至接收管中。

萃取完成后，使用无水硫酸钠脱水装置进行脱水：将萃取液经无水硫酸钠直接过滤到浓缩器皿中，每次用少量萃取溶剂充分洗涤萃取容器，将洗涤液也倒入漏斗中，重复3次。最后再用少许溶剂冲洗过滤残留物，脱水后浓缩定容至1.0mL。

1.5 标准曲线的绘制

取一定量的硝基酚类标准贮备溶液，根据样品浓度范围配制成3.0、5.0、10.0 、15.0、 20.0μg/mL系列标准溶液，加入内标溶液，使内标浓度为5.0μg/mL。

1.6 色谱条件

载气（氦气）流量：1.0mL/min；进样口温度：220℃ 不分流进样；四极杆：150℃；离子源：230℃；接口温度：260℃；质谱采集方式：选择离子扫描（SIM）模式。

柱温：采用程序升温：

8℃ /min；

初始温度50℃（保持5min） 250℃（保持4min）。

2 结果与讨论

2.1 标准色谱图

图1 12种硝基酚类化合物标准色谱图

2.2 定性定量

目标化合物的定性主要是通过目标组分的保留时间和产生主要离子的质荷比（M/Z）定性。

定量采用内标法定量，在能够保证准确定性检出目标化合物时，用选择离子（SIM）采集定量。目标化合物定量离子及辅助定量离子见表1。

表1 目标化合物名称及定量离子

2,4-二硝基酚 2,4-Dinitrophenol 51-28-5 184154,63,1072,5-二硝基酚 2,5-Dinitrophenol 329-71-5184 63,532,6-二硝基酚 2,6-Dinitrophenol 573-56-8184 126,634-甲基-2-硝基酚 4-Methyl-2-nitrophenol 119-33-5153 154,773-甲基-4-硝基酚 3-Methyl-4-nitrophenol 2581-34-2136 153,775-甲基-2-硝基酚 5-Methyl-2-nitrophenol 700-38-9153 123,773-甲基-2-硝基酚 3-Methyl-2-nitrophenol 4920-77-8136 153,776-甲基-2,4-二硝基酚 6-Methyl-2,4-Dinitrophenol 534-52-1198105,121,512,6-二甲基-4-硝基酚 2,6-Dimethyl-4-nitrophenol 2423-71-416791,77,137

2.3 精密度和准确度

五家实验室分别对两种不同含量水平的统一样品进行了测定。实验室内相对标准偏差分别为：其中浓度为5.0μg/L样品精密度为2.6%～19.8%。浓度为15.0μg/L样品，精密度为0.1%～2.9%。实验室间相对标准偏差分别为：浓度为5.0μg/L样品精密度为9.6%～22.6%；浓度为15.0μg/L样品，精密度为0.8%～3.8%。重复性限为：0.4%～2.1%。再现性限为：0.7%～2.2%。

五家实验室对三种不同类型实际样品，进行2个不同浓度加标回收测定，加标回收率为：71.6%～87.4%。

12种硝基酚类化合物检出限在0.6μg/L～1.1μg/L。

本方法采用固相萃取前处理，GC /MS同时测定12种硝基酚类化合物，降低了方法检出限，同时保证重现性和回收率，节省了分析时间。本方法可用于水中痕量12种硝基酚类化合物的测定。

[1]ISO17495-2001.Water quality Determination of nitrophenols by solid-phase extraction and gas chromatography with mass spectrometric detection.

[2]EPA8270C.Semivolatile organic compounds by gas chromatography/mass spectrometry(GC/MS).

[3]水和废水监测分析方法（第四版），2002.

[4]张海霞，朱彭龄.固相萃取[J].分析化学，2000(28)，9.

[5]石青，等.化学品毒性法规环境数据手册[M].中国环境科学出版社，389-399.

[6]江桂斌，等.环境样品前处理技术[M].化学工业出版社：67-69.