在线富集-液相色谱法检测水中多环芳烃

张爽，董湘军，邓宇杰，张更宇*

（1.吉林市环境监测站，吉林吉林132012；2.中国石油吉林石化分公司污水处理厂，吉林吉林132012）

在线富集-液相色谱法检测水中多环芳烃

张爽1，董湘军2，邓宇杰1，张更宇1*

（1.吉林市环境监测站，吉林吉林132012；
2.中国石油吉林石化分公司污水处理厂，吉林吉林132012）

建立了一种在线富集-液相色谱法检测水体中多环芳烃的方法，通过优化色谱条件，可不经萃取浓缩直接上机检测水样，取样体积仅为2.5 ml。除苊烯不能用荧光检测器检测外，其余15种多环芳烃的加标回收率为70.24%（苊）～117.25%（二苯并(a,h)蒽），相对标准偏差（n=5）在1.70%～11.21%（茚并（1,2,3-c,d）芘）之间，检出限在1.51 ng/L（苯并（k）荧蒽)～44.4 ng/L（茚并(1,2,3-c,d)芘）之间，基本满足痕量分析要求。利用该方法测定实际样品中多环芳烃的浓度为0.053 ng/L（苊）～2.751 ng/L（芴）。

在线自动富集；液相色谱；多环芳烃；荧光检测

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，以下简称PAHs）是以高分子化合物为主要构成的有机物在不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是构成环境污染的主要物质。多环芳烃主要包括萘、蒽、菲、芘等150余种，较常见的是具有致癌作用的四到六环的稠环化合物[1]。

国际癌症研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于多环芳烃。PAHs常用检测方法包括气相色谱法[2]、高效液相色谱法[3]、气相色谱-质谱法[4]、同步荧光法[5]等。PAHs在水中的溶解度很小，环境水体中的含量一般在痕量水平，通常样品要经过液-液萃取、固相萃取[2]、分散液-液微萃取[6]等前处理步骤后同上述检测方法联用，其中使用荧光检测器的高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，以下简称HPLC）灵敏度较高，适宜环境水体中痕量PAHs的检测。

本研究以国家标准规定的16种多环芳烃为研究对象[7]，使用Thermo双三元在线自动富集高效液相色谱，基于在线富集功能及优化荧光检测波长，实现了可不经萃取浓缩、小体积直接进样，检测精度达痕量级，并用该方法测定了实际水样中PAHs浓度。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

实验仪器：Thermo Ultimate 3000高效液相色谱，FLD-3100RS荧光检测器。

实验试剂：乙腈（色谱纯）；安谱PAHs混合标准溶液（批号CDGG-110124-06，浓度200 mg/ L），包括萘、苊烯、芴、苊、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h, i)苝、茚并(1，2，3-c，d)芘；实验用水为Milli-Q超纯水。

PAHs使用溶液：在棕色容量瓶中用乙腈将标准溶液稀释至所需浓度，避光冷藏保存，保存期3个月。

1.2 色谱条件优化

用10 ml容量瓶将PAHs使用溶液用纯水稀释至所需浓度后（PAHs使用溶液体积不超过总体积的10%），对其进行HPLC分析，通过比较不同条件下的分离情况、响应强度，对柱温、流速、流动相配比、荧光检测器波长等条件进行优化。

1.3 在线自动富集-高效液相色谱分析过程

使用大体积进样器进样2.5 ml，样品首先通过富集流路富集在SPE柱柱头处，大极性杂质及有机溶剂通过SPE柱流入废液瓶，同时分析流路对分析柱进行平衡，一定时间后通过切换阀改变流路连接方式，使被测组分进入分析柱分析。

图1 在线富集线路连接方法

1.4 样品采集及分析

实际样品使用1 L具磨口塞棕色玻璃瓶采样，采样时保证水样充满，不留气泡，采样深度0.5 m，采样完成后避光冷藏保存，水样pH值7.6，水温11℃，COD含量9 mg/L。

取实际样品替代PAHs使用溶液，按照同样程序进行HPLC分析。

2 结果及讨论

2.1 色谱条件

流速：根据谱图中各组分的分离情况和出峰位置，最后确定分析流速为1 ml/min。

柱温：为保证重现性及分离度，本实验采用的柱温为30℃。

进样量：2.5 ml。梯度条件：本实验采用乙腈-水体系作为流动相，通过多次实验优化，确定梯度洗脱程序时间及阀切换时间，详见表1。

荧光条件：使用荧光检测器扫描各组分荧光特性，根据各组分分离情况及响应强度确定荧光检测波长程序，详见表2。

表1 流动相的梯度洗脱程序及阀切换时间

表2 荧光检测波长程序

表1、表2所述HPLC条件对10 ng/L浓度PAHs标准溶液进行分析，得到液相色谱如图2所示。除苊烯因不具荧光性，未能检出外，其余15种PAHs均得到了较好的分离。

2.2 空白试验、标准曲线和方法检出限

以纯化水为空白试剂，按2.1中的色谱条件进行全过程空白实验。结果表明，在选定的优化条件下，实验室的空白试剂不会对PAHs的测定造成干扰。

用PAHs使用溶液配制校准曲线，按2.1中的色谱条件进行分析，以峰面积对浓度作图得外标浓度曲线，对各组分进行线性回归，线性相关系数（R2），检出限（以3倍信号-噪音比表示）列于表3。

由表3可知，在一定浓度范围内，本方法检测的PAHs各组分的峰面积和浓度呈良好的线性关系，R2均大于0.99，方法检出限为1.51～44.4 ng/L。

2.3 实际样品试验、加标回收率和精密度

以实际样品代替标准溶液，按优化后的色谱条件进行分析，根据各组分的峰面积用标准曲线法进行定量，所得各组分含量列于表4中。结果显示，样品中PAHs各组分均有不同程度的检出，含量较高的是芴、菲、芘等低分子量组分。

图2 PAHs标准溶液的液相色谱

向100 ml实际水样中加入体积100 μl、浓度为100 μg/L的PAHs混合溶液，平行测定5次，使用外标曲线对各组分定量，计算加标回收率及精密度，结果一同列入表4。

由表4可以看出，该方法的加标回收率为70.24%～117.25%，RSD为1.70～11.21，满足环境标准中加标回收率60%～120%的要求[7]。

值得说明的是，多环芳烃类因其化学性质在水中溶解度很小，在水体中浓度很低，现行分析方法均需取大体积水样通过液-液萃取、固相萃取等将PAHs转移到有机溶剂中，经浓缩后进样分析，过程费时费力，并且实验过程中大量有机溶剂的挥发容易造成环境污染及浪费，对实验人员的身体健康也有威胁。本研究所开发的方法除流动相外不需其他有机溶剂，一次进样所需水样体积仅2.5 ml，省去了水样萃取、浓缩、净化等前处理步骤，将样品全过程分析时间优化至50 min，明显地改进了水中PAHs的测定方法。

表3 PAHs各组分的保留时间、线性回归方程、线性相关系数及检出限

表4 实际样品中PAHs浓度、实际样品加标回收率%、精密度（n=5）

3 结语

本研究建立一种在线富集-液相色谱法检测水体中多环芳烃的方法，确定了HPLC分析最佳条件，在此基础上测定了实际水样中PAHs的含量。本方法的特点是不需要大量水样，几乎不需前处理，极大地缩短了检测时间，通过优化荧光检测波长以提高PAHs检出限。结果表明，在一定浓度范围内，PAHs各组分峰面积和浓度呈良好的线性关系，方法的精密度、准确度可以满足地表水环境中PAHs的测定要求。

[1]伊甘.环境样品中多环芳烃分析[M].北京：人民卫生出版社，1984.

[2]刘菲，刘永刚.固相萃取-气相色谱测定地下水中多环芳烃的质量控制研究[J].有色矿冶，2004，20（1）：51-55.

[3]李先国，阎国芳，周晓，等.固相萃取-高效液相色谱-荧光检测法测定海水中的多环芳烃[J].中国海洋大学学报，2009，39（5）：1087-1092.

[4]肖荣辉，马继平，鹿文慧，等.竹炭固相萃取/气相色谱-质谱联用对环境水样中16种多环芳烃的测定[J].分析测试学报，2009，28（9）：1022-1026.

[5]何立芳，项小燕，章汝平.超声波萃取同步荧光法测定土壤中的多环芳烃研究[J].安全与环境学报，2011，11（5）：103-108.

[6]祝本琼，陈浩，李胜清.基于轻质萃取剂的溶剂去乳化分散液-液微萃取-气相色谱法测定水样中多环芳烃[J].色谱，2012，30（2）：201-206.

[7]环境保护部.HJ 478—2009水质多环芳烃的测定液液萃取和固相萃取高效液相色谱法[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

（编辑：程俊）

Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Water by On-line Automatic Enrichment Liquid Chromatography

Zhang Shuang1,Dong Xiangjun2,Deng Yujie1,Zhang Gengyu1*
（1.Jilin City Environmental Motoring Station,Jilin Jilin 132012,China; 2.China Petroleum Jilin Petrochemical Company Sewage Treatment Plant,Jilin Jilin 132012,China）

A method using on-line aromatic concentration-high performance liquid chromatography was established for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water.By optimizing the chromatographic conditions,the water samples could be directly detected without extraction and concentration,and the sampling volume was only 2.5 ml.In addition to acenaphthylene could not used fluorescence to detect,the other remaining 15 polycyclic aromatic hydrocarbons recovery rate at 70.24%(acenaphthene)～117.25%(dibenzo[a,h]anthracene),RSD(n=5)at 1.70%(chrysene)～11.21%(benzo[1,2,3-c,d]pyrene),the detection limit between 1.51 ng/L(benzo[k] fluoranthene)～44.4 ng/L(benzo[1,2,3-c,d]pyrene).This method could meet the basic requirements of trace analysis.Using the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in natural water was between 0.053 ng/L(acenaphthene)and 2.751 ng/L(fluorene).

on-line aromatic concentration,high performance liquid chromatography,polycyclic aromatic hydrocarbons,fluorescent detection

X832

A

1008-813X（2017）04-0090-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.04.23

2017-04-24

张爽（1987-），男，吉林通化人，毕业于中国海洋大学化学专业，助理工程师，主要研究方向为环境监测。

*通讯作者：张更宇（1988-），男，吉林农安人，毕业于东北电力大学环境工程专业，助理工程师，主要研究方向为环境监测。