HPLC检测环境水样中硝基苯酚类化合物的研究

2022-10-12柯鹏振刘雄余开升马先锋杨安平康得军

当代化工研究 2022年17期

＊柯鹏振刘雄余开升马先锋杨安平康得军

(1.湖北省生态环境监测中心站湖北 430071 2.福州大学土木工程学院福建 350108）

硝基酚类化合物大多数为黄色晶体，可溶解于有机溶剂，易于在水环境中富集，对人体的毒性较大[1]。当硝基酚类化合物进入人体后会分别转化为亚硝基和羟胺基衍生物和亚硝胺等，这些产物均为致癌物。若摄入过多的硝基酚类化合物会导致头晕、抽搐及昏迷等症状，严重影响到居民生活[2]。部分硝基酚类化合物例如3-甲基-4-硝基苯酚、4,6-二硝基邻甲酚等均有很强的致癌性[3]。因此检测居民生活区的水环境中的硝基酚类化合物的含量，依据检测结果对地区水质进行评估和管理显得尤为重要。

Huang等人[4]采用高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）检测出生产车间废水含有间苯三酚等8种酚类化合物。张玲玲等人[5]通过固相萃取-高效液相色谱法测定饮用水中苯酚的含量水平。付博等[6]选取3种环境水样检测其中的烷基苯酚污染物的水平。虽然前人使用了多种不同方法对环境水质做了详细的检测和分析，但在水样的选取上仍存在不足。虽然废水车间的水有多种苯酚类污染物，但水中的污染物与企业生产的产品关系密切，且对环境水样有较大的影响，因此对评估环境水样中的污染物不具有代表性；检测饮用水虽然具有一定的代表性，但大多数饮用水经过水厂的净化，其中的硝基苯酚类污染物较少，无法对环境水样做出准确的评价；付博等人虽然选取了3种环境中的水样，但选取的水样较为单一均为地表水，可局部反应环境，但无法对一定区域的环境水样做出准确的评估。评估环境中的水样污染物需要选取有代表性的水样，检测城市的环境水样需要选取城市的生活污水及地表水、地下水等作为样本。基于此本研究通过采集武汉市周边的生活污水、地表水和地下水，并用HPLC对当中的硝基酚类化合物进行检测，以探究城市周边水样所受硝基酚类化合物的污染情况，依据检测结果对地区水质进行评估和管理，为后续的环境治理奠定基础。

1.材料与方法

（1）实验仪器与试剂。液相色谱仪（型号：LC-20A）购自日本岛津公司；磁力加热板（型号：ZNCL-B）购自郑州华特仪器设备有限公司；电子天平（型号：SECURA26-1CEU）购自赛多利斯公司。甲醇、乙腈，色谱纯均购自美国Honey Well公司；对硝基苯酚；邻硝基苯酚；3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚100mg/L的甲醇溶液单标均购自美国AccuStandard公司。

（2）样品采集与前处理。参照2002年国家环境总局制定的酚类化合物的测定标准中样品采集与保存方法，采集武汉市及周边生活污水、地表水和地下水。将采集水样的pH值调整＞13，使酚类化合物以盐的形式存在，避免水样中因含有较多的有机物对硝基苯酚测定产生干扰。加入二氯甲烷-正己烷混合溶液萃取，使得本研究准备检测的对硝基苯酚、邻硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚被萃取至有机相中，通过分液使目标物得到净化。

（3）色谱条件。色谱柱：C18（4.6mm×250mm），柱温：40℃，流动相A是水，流速：0.6mL/min；流动相B为甲醇，流速：0.4mL/min，待检测样品的进样量为：10μL，检测波长：270nm。

（4）标准曲线建立。分别取对硝基苯酚、邻硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚标准品置于50mL容量瓶中，用甲醇水溶液（体积比为2:3）配置质量浓度为50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L的上述4种溶液。在一定液相条件下，分别对四种标准溶液（质量浓度分别为50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L）进行HPLC分析，然后以上述4种硝基酚类化合物浓度为纵坐标，峰面积为横标，绘制标准曲线，并得到线性回归方程。

（5）加标回收率试验。完成测定不同来源的水样中酚类化合物含量后，再在水样加入在已知酚类化合物含量的样品，测定新样品中对硝基苯酚、邻硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚加标回收率进行计算，公式：P=(C2-C1)/C3×100%式中C1为试样质量浓度（mg/L）；C2为加标后试样质量浓度（mg/L）；C3为加标量质量浓度（mg/L）；P为加标回收率（%）。

（6）稳定性测试。准备完全相同的6份废水，在基于上述色谱条件下，静置时间为1h、2h、3h、4h、5h、6h，HPLC法测定其中对硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚、邻硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚的含量，验证本方法的稳定性。

（7）精密度测试。准备完全相同的6份废水，在基于上述色谱条件下，HPLC法测定其中对硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚、邻硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚的含量，验证该方法的精密度。

2.结果

(1)工作曲线与检出限

本研究采用HPLC对硝基苯酚、邻硝基苯酚、3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚进行了检测，将配置的4种不同浓度的上述硝基苯酚类化合物溶液进行检测，并以质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制工作曲线，空白水样加标，加标量为方法检出限的2～5倍，计算测定结果的标准偏差S，根据公式MDL=3.14×S计算方法检出限，以检出限的4倍为测定下限，结果见表1。

表1 工作曲线与检出限

(2)稳定性测试结果

准备6份完全相同的废水，在1～6h内使用上述描述的色谱条件下对废水进行加标回收，可得到对硝基苯酚的平均值为6.22mg/L，相对标准偏差为1.46%；邻硝基苯酚平均值为5.59mg/L，相对标准偏差为1.59%；3-甲基-4-硝基苯酚平均值为2.18mg/L，相对标准偏差为2.81%；2,6-二硝基苯酚平均值为0.78，相对标准偏差为2.84%；4种有害的硝基酚类化合物检测的相对标准偏差均小于3%，说明本研究使用的方法有较好的稳定性，见表2。

表2 稳定性检测结果

(3)精密度测试

准备6份完全相同的废水样本，分别进行检测，得到对硝基苯酚的结果平均值为6.28mg/L，相对标准偏差为1.03%；邻硝基苯酚的结果平均值为5.67mg/L，相对标准偏差为1.10%；3-甲基-4-硝基苯酚结果平均值为2.17mg/L，相对标准偏差为2.62%；2,6-二硝基苯酚结果平均值为0.75mg/L，相对标准偏差为2.97%，上述4种硝基酚类化合物检测的相对标准偏差均小于3%，说明本研究使用的方法精密度较高，见表3。

表3 精密度检测结果

表4 实际水样中的加标回收率试验结果

(4)实际水样中的加标回收率试验结果

测量各峰的峰面积或峰高，用峰面积对样品浓度绘制标准工作曲线，得出4种硝基苯酚类化合物的线性回归方程，可得生活污水中的对硝基苯酚质量浓度为：0.045mg/L；邻硝基苯酚质量浓度为：0.050mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚质量浓度为：0.071mg/L；2,6-二硝基苯酚质量浓度为：0.038mg/L。地表水中的对硝基苯酚质量浓度为：0.057mg/L；邻硝基苯酚质量浓度为：0.039mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚质量浓度为：0.041mg/L；2,6-二硝基苯酚质量浓度为：0.030mg/L。地下水中的对硝基苯酚质量浓度为：0.001mg/L；邻硝基苯酚浓度为：0.001mg/L；3-甲基-4-硝基苯酚浓度为：0.000mg/L；2,6-二硝基苯酚质量浓度为：0.000mg/L。

3.讨论

本研究基于HPLC通过制作对硝基苯酚；邻硝基苯酚；3-甲基-4-硝基苯酚和2,6-二硝基苯酚标准曲线，并通过精密度和稳定性检测物，得到的平均标准差在5.5%～15.5%，说明采用HPLC可以较好的检测出不同浓度水样中的上述4种硝基苯酚类化合物的含量水平且具有较高的稳定性和精确度。

目前有研究表明饮用水中对硝基苯酚和邻硝基苯酚的质量浓度不应分别高于：0.02mg/L和0.06mg/L[7]。硝基苯酚可来源于杀虫剂的降解产物、木材防腐剂及工业废水等，属有毒化合物，它们以不同的方式进入环境，从而造成污染[8]。本研究中检测出生活污水中和地表水中4种硝基苯酚化合物均有检出，超过了饮用水标准中规定的限值（0.02mg/L），这可能是由于居民生活中使用的杀虫剂以及对房屋装修中包含硝基苯酚类的化合物，使用后的废水或废液未经处理进入下水道中，因短时间内无法自行分解，使得武汉周边的生活污水和地表水中的对硝基苯酚和邻硝基苯酚的含量水平超过了饮用水标准。对硝基苯酚也用于染料、制药及化工，武汉有多家染料厂和制药厂，这些印染、化工制药废水中的污染物进入自然水体，从而导致样品检测中有超标现象。