全自动固相萃取-高效液相色谱法测定水源水中的16种多环芳烃

(淮安市疾病预防控制中心，淮安 223001)

全自动固相萃取-高效液相色谱法测定水源水中的16种多环芳烃

纪春苗余群*

(淮安市疾病预防控制中心，淮安 223001)

建立了全自动固相萃取结合高效液相法测定水源水中的16种多环芳烃。从色谱条件、溶剂置换条件和萃取液浓缩方式等对水中16种PAHs的全自动固相萃取-液相色谱方法进行了优化研究。在0.05 μg/mL～5.0 μg/mL范围内测定标准系列溶液并绘制标准曲线，相关系数rgt;0.999；16种多环芳烃的仪器检出限为0.28 ng/L～1.04 ng/L；对水源水样品进行3个浓度水平0.05 μg/mL、0.5 μg/mL和5.0 μg/mL，平均回收率在54.67%～96.05%之间；相对标准偏差(RSD)为3.1%～11.9%。方法自动化程度高，快速、灵敏、简单，适用于快速分析环境水样中的痕量多环芳烃。

固相萃取 高效液相色谱法 多环芳烃 水源水

1 引言

多环芳烃(PAHs)是一类普遍存在的环境污染物，存在于水、土壤和大气[1]以及其他所有的环境介质中。由于其高毒性、潜在或已证实致突变性和致癌性、持久性以及在生物体内的积累性，多环芳烃存在对环境和人类健康危害的风险[2]。许多国家和组织都制定了水中PAPs监测目录以及相应的限量值。美国环保局规定16种 PAHs的总量不得大于0.2 μg/L。我国的饮用水卫生标准规定16种多环芳烃中的苯并[a]芘在水中的含量应小于0.01 μg/L，多环芳烃的总量不得大于0.002 mg /L[3]。

由于水源水中多环芳烃含量常呈痕量分布[4]，因此，对水源水样品富集能力强的前处理至关重要。固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)作为一种高效样品前处理技术已广泛用于水中痕量有机污染物的富集，与传统的液液萃取(Liquid-Liquid Extraction，LLE)相比具有溶剂用量少，提取速度快，不易乳化，仪器简单，操作方便等优点[5-8]。采用配备全自动固相萃取仪和自动在线浓缩仪的样品前处理平台，可以实现自上样至洗脱浓缩过程的全自动化，实现样品处理过程的无人工和有效避免有机试剂污染。本研究采用固相萃取-高效液相色谱法测定水源水中的16种多环芳烃，从色谱条件、萃取条件和萃取液浓缩方式等重要方面进行优化研究，建立测定水源水中痕量多环芳烃的检测方法，并运用该方法测定本地区水源水中的PAHs浓度。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

安捷伦1260型高效液相色谱仪(带自动进样器和紫外检测器)，美国安捷伦公司；PrepLinc Platform样品前处理平台(包括PrepLinc LVi大体积固相萃取仪；全自动净化及在线浓缩仪；PrepLinc AccuVap全自动定量浓缩仪)，美国J2 Scientific公司；旋转蒸发仪，德国Heidolph公司；固相萃取柱(6 mL，200 mg)，美国Waters公司。

16种PAHs混合标样(Catalog No.110124-06-1 mL，200 mg/L)购于美国o2si公司，组分包括萘(NaP)、二氢苊(AcNy)、芴(Fl)、苊(AcNe)、菲(PhA)、蒽(An)、荧蒽(FlA)、芘(Py)、苯并[a]蒽(BaA)、茁(Chy)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(Bkl)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IP)、苯并苝[g,h,i](BghiP)、二苯并[a,h]蒽(DBahA)。2.0g/L十氟联苯标准溶液，美国Supelco公司；甲醇、乙腈、丙酮，购自TEDIA 公司，乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷，购自美国OMNI CHEM公司。

2.2 试验方法

2.2.1 样品前处理

精密量取500 mL水样于进样瓶中，加入10 g氯化钠，待其完全溶解后，在大体积固相萃取仪上进行萃取。将空白固相萃取柱置于固相萃取装置，设置固相萃取程序参数：依次采用10 mL二氯甲烷以5 mL/min通过柱子，再依次采用10 mL甲醇、10 mL去离子水以相同速率进行活化。样品流量100 mL/min运行10 min， 随后采用10 mL二氯甲烷1 mL/min进行洗脱，洗脱液转入全自动定量浓缩仪。设置全自动定量浓缩仪程序参数：设置加热陶瓷片温度45 ℃并减压进行浓缩，浓缩完成后自动移取1 mL乙腈定容并转移至进样瓶，待测。

2.2.2 色谱条件

色谱柱：C18色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，美国安捷伦公司；柱温30 ℃；流动相为乙腈(A)和水(B)，梯度洗脱程序见表1，流量1.0 mL/min；进样量10 μL；外标法定量。

表1 梯度洗脱程序

3 结果与分析

3.1 色谱条件优化

由于16种PAHs中的苊烯无法产生荧光，本研究中采用紫外检测器对多环芳烃进行定性定量检测。针对16种PAHs在紫外检测器上对应的最大吸收波长各不相同，选取254 nm，220 nm和295 nm作为最佳检测波长，实际检测中为了消除假阳性和基质干扰，最好选取3组波段同时进行采集。

为确定合适的洗脱溶剂和洗脱程序，分别采用甲醇∶水和乙腈∶水作为流动相进行实验，结果显示采用乙腈∶水作为流动相分离和洗脱效果更好。根据PAHs各组分极性和理化性质的不同，逐步调整混合流动相溶剂比，使16种PAHs实现完全分离，最终确定的洗脱程序见表1。在优化好的色谱条件下对饮用水源水加标样检测得到16种多环芳烃色谱图(图1)。

图1 16种PAHs混标(2.0μg/mL)的HPLC色谱峰

3.2 萃取条件优化

3.2.1 洗脱溶剂的选择

研究中分别采用前处理平台GPC专用流动相乙酸乙酯：正己烷(体积比为1∶1)混合溶液、以及常用洗脱溶剂丙酮、二氯甲烷等作为洗脱溶剂，对同一加标水样进行吸附萃取，采用各组洗脱溶剂分别对固相萃取进行洗脱，对比16种PAHs的回收率。图2结果显示二氯甲烷洗脱效果最好，故选择二氯甲烷作洗脱溶剂。

图2 不同洗脱液对PHAs回收率的影响

3.2.2 萃取流量和萃取体积的选择

通过设定固相萃取模块参数使萃取流量(在10 mL/min～100 mL/min)，观察16种PAHs的回收率的变化情况。结果显示回收率和流量成正比，但总体看萃取流量变化对萃取效率影响较小。关于本研究中萃取流量与回收率呈正比可能原因是随着PAHs的环增大，其对固相萃取设备管道的吸附性增强，流量越小作用时间越长，固相萃取仪器及其管壁对目标化合物的吸附也越大，导致回收率降低[9]。基于快速检测以及满足较高回收率要求，方法选择100 mL/min的流量。

研究中选取200 mL、500 mL和1000 mL空白水样分别加入一定量体积PAHs标准溶液配制成相同浓度水样，设置相同参数对水样进行萃取并计算回收率，结果显示回收率和进样体积呈正比，500 mL和1000 mL回收率差别不明显，故兼顾萃取效率和前处理时间本研究中选取500 mL作为萃取体积参数。

3.2.3 浓缩方式的选择

在前面条件设定基础上比较两种浓缩方式(旋转蒸发和全自动在线浓缩)对16种PAHs回收率的影响，结果显示全自动在线浓缩回收率均高于旋转蒸发。由于苯环越多的多环芳烃容易吸附，在旋转蒸发过程中易被吸附于瓶底，特别是蒸干状态下回收率很低；选择旋转蒸发的不蒸干模式虽然可以解决蒸干模式造成回收率低的问题，但在实际操作过程中难以保证最后定容体积的准确性，从而导致方法精密度较差。故本研究采用全自动在线浓缩，在浓缩过程中对液面进行实时观测，到达相应浓缩体积后自动加入乙腈定容，震摇后自动转移至进样瓶。全自动在线浓缩系统能有效避免其他浓缩方式存在有机污染和重复转移定容的繁琐步骤，保证了样品的回收率、提高了方法精密度。

3.3 线性范围与灵敏度

配制0、0.05、0.1、0.5、1.0、和5.0 μg/mL的系列标准工作溶液，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线，得到16种PAHs的回归方程和相关系数(见表2)。由表2可知，PAHs在0～5.0 μg/mL范围内其标准曲线的线性关系良好，可满足日常分析的要求。在方法规定的取样质量条件下，在阴性样品中添加PAHs混合标准溶液，根据色谱响应值S/N≥3标准计算检出限。

表2 16种PAHs的线性范围和灵敏度

3.4 回收率与精密度

为了确保分析数据的准确性、精密性和可比性，分别在空白水样品中添加0.05、0.5、5.0 μg/mL3个浓度水平，按1.2方法进行处理，每个添加水平重复试验3次，每个样品平行测定6次，计算回收率与精密度，结果(表3)显示方法回收率为54.67%～96.05，相对标准偏差(RSD)lt;10%，本方法能够满足环境水样中16种痕量多环芳烃分析的要求。

表3 16种多环芳烃水样加标回收

3.5 实际水样测定

本研究中采用上述检测方法，测定了本地区2季度20份水源水样本。按“1.2”节所述对其进行提取后上机测定，根据PAHs标准品的保留时间确定样品中的PAHs种类，再根据各组分的峰面积值用外标法进行定量。由表4可以看出，实际水源水样品中的16种PAHs的含量均在ng/L范围，所以具备富集能力强的前处理和较高灵敏度的分析方法尤为重要。

4 结论

利用全自动固相萃取方法富集大体积水源水中PAHs，避免有机溶剂污染，实现上样、提取和浓缩全程自动化，避免繁琐的操作步骤提高操作效率，方法具有回收率高、精密度好和检出限低等优点，能快速、准确地检测水源水中残留的微量、痕量的PAHs，该方法在其他领域中有广阔的应用前景。

表4 20个水源水样品中多环芳烃的测定结果

[1] Guo L, Lee H K， Development of multiwalled carbon nanotubes based micro-solid-phase extraction for the determination of trace levels of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in environmental water samples[J].Journal of Chromatography A，2011，1218(52)：9321-9327.

[2]Guiavarc’h Y P, Chahin A, Dziurla M, et al. Evaluation of small dairy ruminant exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: A biomarker approach[J]. Small Ruminant Research，2010，91(2): 141-152.

[3] GB 5749-2006，生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社，2009.

[4]郑浩 ， 于洋 ， 费娟，等.江苏省主要水源地水源水及出厂水中113种有机物的现状调查[J].环境与健康杂志 ，2015，32 (3) ：222-224 .

[5] Martinez E, Gros M, S Lacorte, et al. Simplified procedures for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in water, sediments and mussels[J]. Journal of Chromatography A, 2004, 1047 (2):181-188.

[6]吕爱娟，沈加林，沈小明. 固相萃取-高效液相色谱法测定地下水中多环芳烃的技术研究[J]. 中国环境监测，2009，25(4)：19-22.

[7]王钊，张俊，许维，等. 固相萃取-高效液相色谱法测定河水中的多环芳烃[J]. 环境监测管理与技术, 2016, 28(6):41-43.

[8]聂丹丹，徐斌，代飞飞，等. 全自动固相萃取-气相色谱-质谱法测定饮用水源中16种多环芳烃[J]. 现代预防医学, 2016, 43 (23):4358-4361.

[9]宋娟梅，成光，徐红霞，等.固相膜萃取-高效液相色谱法测定地下水中的多环芳烃[J]. 环境监测管理与技术，2013，25(5)：23-27.

2017-06-12

纪春苗，本科，工程师，主要从事水质分析工作，E-mail:hacdcjichunmiao@163.com。

*

余群，副主任技师，主要研究方向为理化检验，E-mail:hacdcyugun@163.com。

信息简讯

复旦大学牵头临床质谱仪国家重大专项

近日，国家卫计委和科技部在“2017年度精准医学国家重大专项”中设立的“临床定量蛋白质组的质谱仪及配套试剂的研发”的重大专项课题，确定由复旦大学为牵头单位，联合北京蛋白组研究中心、杭州景杰生物、深圳华大基因、北京毅新博创、广州达瑞，共6家单位承担。

当前，由于技术上的相对简单和成熟，目前比较常见的精准检测项目主要是基于测序的技术，基因检测尽管在罕见遗传病检测上取得了巨大的成功，但针对更多的诸如癌症、心血管疾病等"常见病"时却未能取得预期的效果。相比基因而言，蛋白质是生物功能的直接执行者，蛋白质异常正是导致疾病发生的最直接原因， 因此直接针对蛋白质的检测方才能够实现真正的"精准"诊断。

与传统基于抗体的检测方法相比，质谱对于蛋白质的检测在通量和特异性等方面都具有明显的优势，并在科研领域中取得了广泛的应用。反观我国，临床的质谱检测还处于萌芽状态，仅仅少数机构开始尝试，而且缺乏统一的体系和标准。此外，国内的质谱仪和相关试剂几乎完全被国外几家大企业所垄断，导致了我国的临床质谱检测投入成本高、技术支持有限的局面。健康事业是关乎国计民生大业，因此打破国外的技术壁垒，开发我国独立自主知识产权的质谱仪器和配套检测方法则显得至关重要。(分析测试百科)

Determinationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinsourcesofdrinkingwaterbyautomaticsolidphaseextractionandhighperformanceliquidchromatography.

JiChunmiao,YuQun

*(HuaianCenterforDiseaseControlandPrevention,Huaian223001,China)

The chromatographic condition, solvent-displacement condition and extract-concentration means were optimized. Calibration curves were obtained in the concentration range of 0.05-5.0 μg/mL with correlation coefficient R2gt;0.999.The method quantification limits ranged from 0.28-1.04 ng/L. The average recoveries at 3 spiked levels (0.05, 0.5 and 5.0μg/mL) ranged from 54.67% to 96.05%, and the relative standard deviations(RSD)were in the range of 3.1%-11.9%.The method is sensitive, repeatable, reliable and suitable for determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water.

solid-phase extraction；high performance liquid chromatography；polycyclic aromatic hydrocarbons；sources of drinking water

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.06.012