环境中苯胺类化合物色谱分析方法研究进展

马飞攀，周磊，穆乃花，张济龙，刘真，李晓玲，周玉洁，凌元海，文胜

（四川省天晟源环保股份有限公司，四川省地质工程勘察院集团有限公司，成都 610032）

苯胺类化合物能够通过吸入、食入以及皮肤接触等途径进入人体内，造成人体血液系统和神经系统损害、中毒性肝损伤，以及致畸、致癌、致突变等，是我国规定的优先控制污染物之一［1-4］。环境中苯胺类化合物主要来源于染料、制药、橡胶、炸药、涂料、农药以及塑料等领域的工业废水、废渣等［4-5］，随着工农业的发展，此类化合物的排放量日趋增多，对环境和人体健康产生的危害日益严重，因此对苯胺类化合物的测定具有重要意义。

目前环境中苯胺类化合物的检测方法主要包括分光光度法［6-8］、毛细管电泳法［9-10］、荧光法［11］、电化学法［12］以及色谱法［20-39］等。上述方法均能够实现环境样品中痕量苯胺化合物的准确检测，其中色谱分析方法灵敏度高、重现性好、准确度高、检测范围宽，且能够实现多种化合物的同时分离检测，因此其应用较为广泛。笔者对近年来环境中苯胺类化合物的色谱分析方法结合样品处理方法进行回顾总结，以期为该类物质的检测提供参考。

1 气相色谱法

气相色谱（GC）法因其选择性好、灵敏度高、分析时间短、操作简单、成本低廉而成为一种广泛应用的分析方法。美国环保署Method 8131［13］采用气相色谱法分析苯胺及其衍生物，该方法适用于环境样品中19 种苯胺类化合物的测定。对于水样中的苯胺类化合物采用液液萃取和连续液液萃取法提取，将水样调节至pH ＞11，以二氯甲烷为提取溶剂；对于固体类样品采用索氏提取、全自动索氏提取、加压流体萃取和超声提取等方法，以二氯甲烷-丙酮（体积比为1∶1）混合溶剂为提取溶剂；对于非水类高浓度有机废液中的苯胺类化合物采用直接稀释法测定。但该方法未对苯胺类化合物样品前处理流程进行详细阐述，而是引用其它通用型有机物标准前处理方法，与国内方法体系有一定差别。刘程成等［14］采用硅胶管采集工作场所中的空气样品，用无水乙醇解吸，以HP-5 毛细管色谱柱进行分离，采用火焰离子检测器检测空气中的苯胺。该方法操作简便，解吸时间短，样品保存时间长，但采用无水乙醇解析后，直接经弱极性色谱柱分离，易导致柱流失，从而影响色谱柱使用寿命。曾兴宇等［15］建立了顶空-气相色谱法测定水中2-乙基苯胺的分析方法，以碳酸氢钠水溶液作为基体改性剂，采用氢火焰离子化（FID）检测器进行检测，方法检出限为2 μg／L，样品加标回收率为92.0%～117%，测定结果的相对标准偏差为2.7%～5.4%（n=6）。该方法具有高效、快速和易于操作等优点，适用于水样中2-乙基苯胺的测定。田立勋等［16］以氯甲酸丁酯作为衍生剂和萃取剂，将同步衍生化和超声乳化微萃取技术结合在一起，建立了一种新型液相萃取技术，利用气相色谱-氢火焰离子化（GC-FID）检测器测定环境水样中的5 种苯胺类化合物，样品加标回收率为86.8%～106%。该方法线性范围宽、有机溶剂用量少，但目标物种类较少，对样品处理条件要求较高，不易控制。李剑等［17］使用硅胶吸附管采样，利用毛细管柱气相色谱法测定环境空气中6 种苯胺类化合物，加标回收率为98.8%～104%，测定结果的相对标准偏差为1.3%～1.8%（n=6）。该方法方法准确性高、重复性好，但对于硅胶管采集环境空气中苯胺类化合物的吸附效率和穿透性能等未作详细阐述。李长秀等［18］利用中心切割技术和双毛细管色谱柱系统，建立了气相色谱法同时测定车用汽油中含氧化合物和苯胺类化合物的方法，其中苯胺类化合物的回收率为86.0%～103%。该方法无需对样品进行预处理，直接进样，操作简单、环保，采用配有中心切割的双柱气相色谱系统可同时测定含氧化合物和苯胺类化合物，对多目标物的同时分析具有一定参考意义。

2 气相色谱-质谱法

气相色谱-质谱（GC-MS）法是由气相色谱（GC）和质谱（MS）检测器联用的一种测定技术，可实现复杂有机化合物的高效定性分析和定量检测，在苯胺类化合测定方面得到广泛应用。生态环境部标准HJ 822—2017［19］中规定了环境水样中19 种苯胺类化合物的测定方法。该方法将水样调至碱性，用二氯甲烷提取，采用佛罗里硅酸镁小柱进行净化，浓缩液中加入内标后经GC-MS 法测定，该方法样品处理步骤较长，苯胺等沸点较低的目标物回收率不易控制，分析人员需具备较丰富的实践经验。王瑞［20］等利用快速溶剂萃取技术对土壤中邻甲苯胺进行提取，用凝胶渗透色谱净化，采用气相色谱-质谱法进行测定。该方法性能指标满足相关要求，但采用凝胶渗透色谱净化适用面较窄，且有机溶剂用量大，易污染环境，同时较大的溶剂用量需延长溶液的浓缩时间，容易导致目标物挥发。马超云等［21］采用顶空-气相色谱-质谱法测定水中12 种氯代苯胺类化合物，方法检出限为0.03～0.3 μg／L，样品加标回收率为86.0%～131%，测定结果的相对标准偏差为3.0%～20%（n=6）。该方法具有操作简单、基质干扰少、仪器普及率高等优点。陶云峰等［22］采用快速溶剂萃取（ASE）技术萃取土壤中的苯胺类化合物，用凝胶渗透色谱（GPC）进行净化，采用GC-MS 法同时测定土壤中16 种苯胺类化合物，方法检出限为0.021～0.076 mg／kg，样品加标回收率为79.4%～90.1%。张念等［23］采用GC-MS 法对汽油中6 种苯胺类化合物（N，N-二甲基苯胺、N-甲基苯胺、苯胺、邻甲基苯胺、间甲基苯胺、对甲基苯胺）进行测定，通过优化样品处理中的酸化过程，实现了6 种苯胺类化合的准确检测，样品加标回收率为92.7%～102%。季浩等［24］采用GC-MS 法测定染料中19 种苯胺类化合物，测定结果的相对标准偏差均小于2%（n=10），回收率为65%～120%。陈加伟等［25］采用超声萃取-气相色谱-质谱法测定土壤中13 种苯胺类化合物，以正己烷-丙酮混合溶剂为提取剂，用氟罗里硅土柱净化，经DB-5MS 色谱柱分离，13 种苯胺类化合物的质量浓度与色谱峰面积具有良好的线性关系，相关系数均大于0.996，方法检出限为0.48～1.06 μg／kg，加标样品的平均回收率为81.6%～107%，测定结果的相对标准偏差为2.1%～8.1%（n=6）。高翔宇等［26］建立了吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定地表水中苯胺的方法。该方法采用吹扫捕集自动进样，无需手动进行样品预处理，加标回收率为98.0%。由于沸点差异，该方法不适用于其它高沸点苯胺类衍生物的测定。李婧等［27］建立了液液萃取-气相色谱-质谱法测定水中19种苯胺类化合物的分析方法，探讨了水样pH和光氧化降解对苯胺类化合物测定结果的影响。结果表明，中性和碱性对于水样中苯胺类化合物的提取无显著性影响，光照对于苯胺类化合物的检测影响较大，建议在避光条件下对水质样品进行处理。陈烨等［28］建立了固相微萃取-气相色谱-三重四级杆质谱（SPME-GC-MS／MS）法同时测定土壤中多种氯代苯胺的方法，单个样品分析用时70 min，方法检出限达pg 级，样品加标回收率为96.8%～144%，测定结果的相对标准偏差为13.4%～27.8%(n=5)。该方法充分发挥了SPME 的操作便捷性和GC-MS／MS法的高灵敏度、高选择性特点，适用于土壤中痕量氯代苯胺类污染物的大量快速筛查分析。

3 高效液相色谱法

高效液相色谱（HPLC）法具有高灵敏度、应用范围广、分析速度快等特点，适用于相对分子质量大、难气化、热稳定性差和离子型目标物的检测。王超等［29］建立了混合型固相萃取-超高压液相色谱法测定废水中7 种苯胺类化合物的方法，水样经MCX 混合型固相萃取小柱萃取，经2%甲酸水溶液锁定，用25%甲醇水溶液净化去除杂质，以氨水甲醇溶液洗脱定容，采用超高压液相色谱紫外检测器检测，方法检出限为0.10～0.50 μg／L，加标回收率为52%～101%。该方法抗干扰能力强、分析速度快、灵敏度高。马莹等［30］建立了超声辅助离子液体-分散液液微萃取-高效液相色谱法测定环境水样中苯胺、对氟苯胺、对硝基苯胺、对氯苯胺4 种苯胺类化合物的方法。该萃取方法与传统的液液萃取法相比，有机溶剂用量较小，有利于环保，对黄河水和自来水的加标回收率均为90.5%～113%。王超等［31］建立了硅胶吸附管采样-超高压液相色谱荧光法测定空气中苯胺、联苯胺和N，N-二甲基苯胺，3 种苯胺类化合物在5 min 内达到基线分离，苯胺、联苯胺和N，N-二甲基苯胺的质量浓度在0.05～2.0 mg／L 范围内与色谱峰面积线性关系良好，方法检出限为0.08～0.4 μg／m3，回收率为87%～110%。Abilasha Ramkumar 等［32］设计了一种基于悬浮有机液滴固化的超声辅助乳化微萃取技术，其富集因子达44～124，利用高效液相色谱检测水中的4-氯苯胺、2，6-二氯苯胺、2，6-氯-4-硝基苯，线性范围为0.05～500 ng／mL，相关系数均大于0.995，检出限为0.01～0.1 ng／mL，实际水样加标回收率为81.1%～117%。

4 高效液相色谱-质谱法

高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）法是检测苯胺类化合物的一种重要方法。液相色谱-质谱联用技术较液相色谱有着更高的灵敏度以及更宽的分析范围，在定量和定性方面均表现出巨大的优势，缺点是仪器较昂贵，不利于推广普及。生态环境部标准HJ 1048—2019［33］采用液相色谱-三重四级杆质谱法测定水中17 种苯胺类化合物，样品经过滤后直接进样测定或经阳离子交换柱富集净化后测定，根据保留时间和特征离子定性，内标法定量。直接进样测定时检出限为0.1～3 μg／L，经阳离子交换柱富集净化后测定时检出限为0.007～0.1 μg／L。赵云芝等［34］建立了液相色谱-串联质谱法同时测定水中14 种苯胺类化合物的方法。14 种苯胺类化合物可在12 min 内分析完毕，方法检出限为0.03～4.19 μg／L，实际样品加标回收率为68.0%～130%。赵云芝等［35］采用固相萃取-液相色谱-串联质谱法检测水中18 种苯胺类化合物。采用MCX 柱萃取时，16 种苯胺化合物的方法检出限为0.002～0.035 μg／L，加标回收率为72.5%～92.5%，测定结果的相对标准偏差为1.4%～9.6%（n=6）；采用SCX 柱萃取时，17 种苯胺类化合物的方法检出限为0.013～0.207 μg／L，加标回收率为66.5%～102%，测定结果的相对标准偏差为2.4%～13.6%（n=6）。张晓艺等［36］采用超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用法检测饮用水中13 种N-亚硝胺类消毒副产物，水样经尼龙滤膜针式过滤头过滤后直接进样检测，检出限为0.003～0.010 μg／L，加标平均回收率为60.0%～115%。周琛等［37］采用直接进样-液相色谱-串联质谱法测定了生活饮用水及其水源水中5种苯胺类化合物(苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2，6-二氯-4-硝基苯胺和六硝基二苯胺)。采用可有效“屏蔽”基体干扰的MRM 模式，水样过滤后直接进样分析，仅需简单的前处理即可完成对复杂基体样品的定性与定量分析。该方法快速、准确、灵敏度高，可用于生活饮用水及其水源水中5 种苯胺类化合物的定性、定量检测。贺德春等［38］建立了液相色谱-串联质谱法快速测定水及鱼肉中的苯胺，样品经乙腈提取，离心后取上清液测定，用C18色谱柱进行分离，以乙腈-甲酸水溶液为流动相，采用内标法定量分析。苯胺在鱼肉和水中的加标回收率为81.8%～96.8%，测定结果的相对标准偏差为1.5%～9.2%（n=5）。该方法样品处理简单，分析速度快，抗干扰能力强，适用于水和鱼肉中苯胺的快速定性、定量分析。

5 结语与展望

苯胺类化合物广泛应用于多种工业原料的生产，在环境中普遍存在，并且与人类生活关系密切，其毒性严重危害人类健康。色谱法作为分析化学中广泛应用的重要分支，在环境中苯胺类化合物的测定方面无可取代。环境中苯胺类化合物的检测由最初复杂的样品预处理方法结合单一气／液相色谱法，发展到近年的HPLC-MS 法以及GC-MS 法。随着超高灵敏度分析仪器如液相色谱-三重四极杆质谱的广泛应用，苯胺类化合物的检测更加容易。色谱法结合顶空、吹扫捕集、热脱附、固相微萃取、离子固相萃取技术与液液微萃取技术等富集方法，使环境中苯胺类化合物的检测方法日趋多元化，且自动化程度更高。预计今后各项自动化预处理技术与色谱法及超高灵敏度分析仪器联用将成为苯胺类化合物分析检测的重点发展方向。