固相萃取——高效液相色谱——双检测器法测定垃圾渗滤液中的多环芳烃

杨嘉慧,陈飞龙, 侯军沛,王 威

(广东省科学院，广东省测试分析研究所(中国广州分析测试中心)，广州 510070)

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons , PAHs)是一类广泛存在于水、土壤和大气以及其它所有的环境介质中[1]，具有致癌、致畸、致突变作用的有机污染物[2, 3]。许多国家和组织都制定了监测水中多环芳烃的特征污染物和相对应的限值。美国环保局(US EPA)规定地表水中16种多环芳烃的总量不得高于0.0002 mg/L[4];我国环保部规定了16种多环芳烃在水中苯并[a]芘的含量应低于0.01 μg/L，多环芳烃的总量不得高于0.002 mg/L[5]。固相萃取作为一种高效的样品前处理富集技术，已被广泛用于处理水中痕量有机污染物，与传统的液液萃取相比具仪器简单、操作方便、有机溶剂量少，萃取速度快，不易乳化、适合较大体积的水样中非挥发性痕量有机污染物的吸附富集等优点[6-9]。高效液相色谱法是一种分析环境中痕量有机污染物的常用方法，具有分离效果好、选择性高、检测灵敏度高等优点，能够很好的满足检测要求[10]。

随着城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，中国的人均日产垃圾约为1kg，并且每年还在以8%～10%的速度增长[11]。垃圾填埋场是城市各种废物的最终归属地，其所产生的渗滤液中含有大量包含多环芳烃在内的持久性有机污染物，对土壤和地下水造成潜在的危害。因此，研究垃圾渗滤液中多环芳烃对于防治土壤和地下水污染有着十分重要的意义。

本文以垃圾渗滤液为研究对象，通过固相萃取结合高效液相色谱技术，建立了垃圾渗滤液中16中多环芳烃的分析方法，并对该方法的分析条件进行优化，对方法准确度、精密度和回收率进行了讨论研究，为垃圾渗滤液中多环芳烃的定性、定量检测分析提供了依据。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

主要仪器：Agilent 1260 液相色谱仪(美国Agilent公司)；HPE-6B平行真空浓缩蒸发仪(天津恒奥公司)；固相萃取仪(德国CNW公司)。

试剂与耗材：二氯甲烷(色谱纯，德国CNW公司)；甲醇(色谱纯，美国Honeywell公司)；乙腈(色谱纯，美国Honeywell公司)；无水硫酸钠(分析纯，广州化学试剂厂)；氯化钠(分析纯，广州化学试剂厂)；C18固相萃取柱(美国Agilent公司，500 mg, 6 cc)；硅酸镁固相萃取小柱(岛津GLWondaSep, 500 mg, 6 cc)标准溶液：16种多环芳烃标准溶液200 μg/mL(美国Ultra公司)。

1.2 样品前处理

本实验分析用垃圾渗滤液样品采集自广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场，样品采集后经过滤膜过滤掉表面杂质，随后进行以下固相萃取过程：

活化与富集：先用10mL二氯甲烷预洗C18固相萃取柱，使溶剂流经净。接着用10mL甲醇和10mL水分两次活化C18柱；在500mL样品中加入5g氯化钠和10 mL甲醇，混合均匀后以5 mL/min的流速流经已活化好的C18柱;

洗脱：用5mL二氯甲烷以2 mL/min的流速洗脱样品，收集洗脱液。用2 mL二氯甲烷洗样品瓶，并入洗脱瓶；将洗脱液浓缩至0.5～1.0mL，加入3mL乙腈，再浓缩至约1.0mL，待净化；净化与浓缩：将固相萃取柱固定在固相萃取装置上，用10mL甲醇和10mL水分两次活化萃取柱，将浓缩后的1.0mL洗脱液转入柱内，开始收集流出液，用2mL二氯甲烷分3次洗涤浓缩瓶，将洗液全部并入柱内，用5mL二氯甲烷进行洗脱，收集全部洗脱液；将净化后洗脱液浓缩至约0.5mL，加入3mL乙腈，再浓缩至约0.5mL，用乙腈定容至1.0mL。

1.3 色谱条件

色谱柱：Pursuit PAH 5(岛津);色谱柱：C18 5×4.6×250mm；柱温：35 ℃；流量：1.0 mL/min；检测器：荧光检测器，二极管阵列检测器；波长：荧光检测器：Ex=275nm，Em=350nm，二极管阵列检测器：230nm；进样量：20μL；流动相：水-甲醇；梯度洗脱程序：0.00min至20.00min保持80%甲醇/20%水，20.01min至32.50min升至95%甲醇/5%水，保持至55.00min，55.01min至60.00min降至80%甲醇/20%水，保持至结束。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的优化

为了实现16种目标化合物的有效分离，分别采用Pursuit PAH 5液相色谱柱和C18液相色谱柱进行试验，其分离效果对比如图1所示。结果发现采用C18色谱柱时，无法满足所有化合物有效分离，无法满足分析需求。而采用Pursuit PAH 5液相色谱柱可实现16种目标化合物的有效分离，可满足实验要求，因此后续试验皆选用此柱。

图1 两种液相色谱柱分离16种多环芳烃标准溶液的色谱图

2.2 检测器的优化

为了实现16种目标化合物的有效分离，分别采用二极管阵列检测器、荧光检测器和二极管阵列检测器+荧光检测器进行试验，其分离效果对比如图2所示。结果发现采用极管阵列检测器、荧光检测器分别试验时，无法满足所有化合物有效响应，无法满足分析需求。因而采用二极管阵列检测器+荧光检测器进行试验，结果如图3所示，发现16种目标化合物实现有效的相应，因此采用双检测器串联的方法可满足实验要求。

图2 两种检测器分别检测16种多环芳烃标准溶液的色谱图

图3 两种检测器联合分析16种多环芳烃标准溶液的色谱图

2.3 线性范围和检出限

按以上仪器的测试方法，配制质量浓度相当于0.2 mg/L的标准溶液，用液相色谱连续进行7次检测，采用检出限=3.143×七次平行测定的标准偏差的算法[12]，其线性方程和检出限数据如表2所示。结果表明：16种多环芳烃的线性良好，相关系数(R)>0.9990，检出限为0.002-0.010μg/L。

表1 16种多环芳烃的线性回归方程、相关系数、检测限及线性范围

2.4 方法精密度和准确度

分别量取500mL样品6份，分别记为A、B、C、D、E、F，每份样品加标量为0.5μg，按照上述的前处理过程和色谱条件分析样品，并得到各个加标样品的回收率，以考察方法的准确度和精密度，结果如表2所示。由表可知，其平均回收率在82.0%-92.3%之间，相对标准偏差则在0.742%～8.72%之间，小于30%。实验证明，在所选仪器条件下，同一试验样品的重现性较好。

表2 样品中16种多环芳烃含量的回收率和相对标准偏差(n=6)

3 结论

采用固相萃取方法处理样品，用高效液相色谱仪采用双检测器法进行测定，优化了实验和仪器条件并对方法进行验证，建立快速、准确的垃圾渗滤液中多环芳烃类化合物的检测方法。以二氯甲烷为洗脱液，将洗脱液经浓缩、硅酸镁固相萃取小柱净化后采用液相色谱分析，色谱柱类型为Pursuit PAH型，结合二极管阵列和荧光检测器进行检测。实验结果证明该方法具有高效简便，准确可靠的特点，可作为垃圾渗滤液中多环芳烃检测的参考方法。