本發(fā)明涉及分析化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體公開了一種水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴快速濃縮、準確定量的方法。
背景技術(shù)：
：多環(huán)芳烴(簡稱PAHs或PNA)是一類非常重要的化學(xué)三致物(致癌、致畸、致突變)，因其具有生物難降解性和累積性，所以廣泛存在于水體、大氣、土壤、生物體等環(huán)境中。多環(huán)芳烴引起的環(huán)境污染越來越引起人們的重視，它已成為世界許多國家的優(yōu)先監(jiān)測物。1976年EPA列出了16項PAHs為優(yōu)先控制污染物，分別為：萘、二氫苊、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并[a]蒽、艸屈、苯并、熒蒽、苯并[k]、熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[ghi]苝、茚并[1,2,3-cd]芘。1990年我國提出的68種水體優(yōu)先控制污染物中有7種屬于PAHs。PAHs主要是在煤、石油等礦物性燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的，主要的污染源是焦化、石油煉制、冶煉、塑膠、制革、造紙等工業(yè)排放的三廢物質(zhì)以及船舶油污、機動車尾氣、香煙煙霧等等。自1775年P(guān)ott醫(yī)生發(fā)現(xiàn)掃煙囪工人患陰囊癌至今，許多人研究了PAHs的致癌性，其中已有不少被確定或被懷疑具有致癌、致畸或致突變作用。尤其是苯并[a]芘和熒蒽是強致癌物質(zhì)，嚴重影響人體健康，所以日益受到人們的關(guān)注。人們對空氣中多環(huán)芳烴的污染研究較多，實際上多環(huán)芳烴是水中普遍存在的污染物質(zhì)，多環(huán)芳烴在不同水體中的分布取決于它們的污染源。目前測定多環(huán)芳烴的檢測方法有熒光分光光度法、氣相色譜法和液相色譜法。熒光法靈敏度較高，但需要紙層析，步驟煩瑣，對于復(fù)雜樣品分離效果較差，目前已很少采用；氣相色譜法使用毛細管柱進行分離，使復(fù)雜組分能夠較好的分離，尤其使用質(zhì)譜做檢測器時，可以同時進行定性和定量分析，因此適合于復(fù)雜樣品中多環(huán)芳烴的測定，但靈敏度比熒光法低100～1000倍；高效液 相色譜串聯(lián)紫外檢測器和熒光檢測器，具有高的靈敏度和分辨率，已成為分析苯并[a]芘和其他多環(huán)芳烴的首選方法。我國最早應(yīng)用液液萃取高效液相色譜分析水中多環(huán)芳烴的標準GB13198～91于1991年發(fā)布，但是只規(guī)定了六種特定多環(huán)芳烴的檢測，由于GB13198～91已不能滿足當前環(huán)境監(jiān)測和管理的需要，因此，我國發(fā)布了最新的環(huán)保國家標準HJ478～2009《水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》。HJ478～2009對萃取、液相色譜檢測等的操作步驟都進行了明確，但對濃縮過程只簡單提到采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置或K～D濃縮器、濃縮儀等性能相當?shù)脑O(shè)備，沒有具體說明。而從中國環(huán)境監(jiān)測總站王超等人的文獻《液相色譜法測定水中16種多環(huán)芳烴的方法優(yōu)化》來看，PAHs液液萃取中一些重要條件，如大體積萃取液的濃縮方式等，直接影響PAHs分析的準確性，是一項關(guān)鍵控制技術(shù)，需深入研究。王超的文獻采用兩種方式對萃取液進行濃縮和置換：(1)通過氮吹儀A(TurboVapII，美國CaliperLifeSciences公司)水浴50℃，氮氣0.4bar氮吹至約0.5mL，加入5mL乙腈混勻，繼續(xù)氮吹濃縮至約0.75mL后定容至1mL；(2)通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀((RE111，瑞士BUCHI公司)水浴50℃濃縮至1～2mL后，加入5mL乙腈繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)數(shù)分鐘，轉(zhuǎn)移至氮吹儀B(美國OrganomationAssociate公司)，水浴50℃濃縮至約0.75mL后定容至1mL，進行液相色譜檢測。這兩種常見的萃取液濃縮方式(旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法和氮吹法)對16種PAHs回收率的的結(jié)果如下：(1)氮吹法，2～3環(huán)PAHs回收率較低，在47.3％～60.4％之間；4～6環(huán)PAHs回收率較高，在72.0％～99.6％之間：平均回收率為77.6％；(2)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法，16種PAHs的回收率為84.3％～107.0％，平均回收率為99.6％，回收率顯著高于氮吹法。該文獻的最終結(jié)論是選擇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法用于水質(zhì)16種多環(huán)芳烴檢測過程中大體積萃取液的濃縮，理由是：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法未使用真空，僅依靠旋轉(zhuǎn)平底燒瓶，使瓶內(nèi)壁產(chǎn)生很薄的萃取液膜從而加速蒸發(fā)溶劑，因而是較溫和的濃縮方法，可減少低環(huán)數(shù)PAHs的損失，可顯著提高低環(huán)數(shù)PAHs的回收率。該濃縮方式存在2個缺點,①旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法未使用真空，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)速度非常慢，在日常監(jiān)測、分析中很難實際應(yīng)用，一般都是應(yīng)用帶真空的旋轉(zhuǎn)真空法。②由于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀無法控制具體的濃縮量，所以需要濃縮到一定的量后再 轉(zhuǎn)移到氮吹儀中濃縮到指定的刻度，操作過程比較復(fù)雜，容易造成目標物損耗，而且旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀因抽真空可能出現(xiàn)爆沸現(xiàn)象，需要重做樣品，因此在實際應(yīng)用中還是應(yīng)該考慮直接氮吹的濃縮、置換方式。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種快速、簡便地濃縮水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴、從而對16種多環(huán)芳烴準確定量的方法。本發(fā)明提供的所一種對水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴快速濃縮的方法，其包括如下步驟：將待測水樣經(jīng)過有機溶劑萃取若干次后，收集萃取液；將所述萃取液送入氮吹濃縮儀內(nèi)，在4～13psi的氮氣壓力、30～45℃的溫度條件下蒸發(fā)出萃取液中的部分有機溶劑后，加入乙腈，在50℃下置換乙腈溶劑，再次蒸發(fā)出萃取液中原始的有機溶劑，并再次加入乙腈，重復(fù)操作直至將萃取液中原始的有機溶劑全部置換成乙腈后，進行液相色譜檢測。作為優(yōu)選方案，所述有機溶劑和乙腈均的純度均為液相色譜純。作為優(yōu)選方案，所述有機溶劑為二氯甲烷或正己烷。作為優(yōu)選方案，所述氮吹濃縮儀的型號為TurboVap系列。作為優(yōu)選方案，所述TurboVap系列為TurboVapII型。雖然TurboVapLV型濃縮效果與TurboVapII型一樣，但TurboVapLV型樣品濃縮體積僅為0.5～35ml，TurboVapII型的樣品濃縮體積可達到0～200ml,實際水樣分析時，一般采用二氯甲烷或正己烷液液萃取3次，每次30～50ml，共120～150ml萃取液需要進行濃縮，所以TurboVapII型比TurboVapLV型更適合實際水樣萃取后的大體積溶劑濃縮。TurboVapII廠家推薦濃縮二氯甲烷等有機溶劑的溫度在42～60℃，本發(fā)明控制二氯甲烷水浴溫度在30～45℃之間，優(yōu)選35℃。因為二氯甲烷沸點為39.8℃，水浴溫度設(shè)置過高，如王超等人的文獻中采用水浴溫度50℃，則二氯甲烷濃縮太快，2～3循環(huán)PAHs回收率較低；溫度低于30℃，則濃縮時間過長，同樣也會造成低沸點組分的回收率損失。而乙腈的沸點為80～82℃，乙腈-二氯甲 烷混合溶劑的沸點高于二氯甲烷，因此可以如王超等人的文獻中采用水浴溫度50℃把二氯甲烷置換成乙腈溶劑，適當減少濃縮時間，提高多環(huán)芳烴的回收率。TurboVapII廠家推薦的典型的工作壓力為10～18psi，本發(fā)明氮氣壓力控制在4～13psi之間，優(yōu)選8psi。氮吹壓力過大，則溶劑揮發(fā)太快，2～3環(huán)PAHs回收率較低；氮吹壓力過小，則濃縮速度太慢，同樣也會造成低沸點組分的回收率損失。另外，水浴溫度與氮吹壓力之間也要保持平衡，水浴溫度設(shè)置高一點的話，則氮吹壓力要適當小一點，否則就容易造成2～3環(huán)多環(huán)芳烴回收率偏低。作為優(yōu)選方案，在所述外標法中，制備含有所述16種多環(huán)芳烴的混合標樣方法為：在純水中加入2ug16種多環(huán)芳烴混合物后用二氯甲烷進行萃取，收集萃取液，用無水硫酸鈉進行干燥。作為優(yōu)選方案，所述萃取步驟中，用十氟聯(lián)苯作為回收率指示物。作為優(yōu)選方案，在萃取前，向體系中加入氯化鈉，以提高萃取效率和減少乳化現(xiàn)象，縮短兩相分離時間。本發(fā)明所采用的水質(zhì)中16種多環(huán)芳烴快速濃縮、準確定量的方法，通過合理調(diào)節(jié)氮吹濃縮儀的水浴溫度和氮吹壓力，濃縮時間控制在45min之內(nèi)，操作簡便，加標回收率能達到65.2～99.1％之間，可以滿足HJ～478～2009標準提出的16種多環(huán)芳烴空白加標各組分的回收率在60～120％之間的質(zhì)量控制要求。目前市場上可用于有機溶劑去除的氮吹濃縮儀型號較多，有些氮吹濃縮儀為加熱絲和氮吹管直接深入樣品溶劑，容易造成受熱不均勻和樣品吸附在加熱絲表面等問題，造成多環(huán)芳烴等組分經(jīng)萃取和濃縮后的整體回收率低于60％，難以滿足HJ478～2009《水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》標準提出的空白加標各組分的回收率在60～120％之間的質(zhì)量控制要求。而瑞典Biotage公司(原美國Caliper)的TurboVap系列氮吹濃縮儀，它的設(shè)計是將整個樣品濃縮管浸入水浴加熱，受熱較均勻，此外氮吹管離溶劑較遠，不直接對著溶劑，所以加熱和氮吹較柔和，目前也有一些應(yīng)用報道。如張先勇等人的文獻《?？跒乘w中多環(huán)芳烴(PAHs)濃度及來源研究》、肖思海等人的文獻《煤矸石山周圍塌陷區(qū)水體中多環(huán)芳烴調(diào)查與生態(tài)風險評價》均提到采 用TurboVapII型氮吹濃縮儀濃縮水樣中的多環(huán)芳烴，但沒有提到濃縮的具體操作參數(shù)和方法的準確性，王超等人的文獻《液相色譜法測定水中16種多環(huán)芳烴的方法優(yōu)化》提到采用TurboVapII型氮吹儀水浴50℃，氮氣0.4bar氮吹濃縮，但2～3環(huán)PAHs回收率較低，在47.3％～60.4％之間，達不到檢測控制要求。本發(fā)明通過參數(shù)優(yōu)化，使TurboVapII濃縮16種多環(huán)芳烴的回收率均可以達到HJ478～2009《水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》標準提出的空白加標各組分的回收率在60～120％之間的質(zhì)量控制要求，該濃縮方式比旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)加氮吹的方式更快速、操作簡便，是一種值得推廣的水質(zhì)中16種多環(huán)芳快速濃縮、準確定量的方法。附圖說明圖1為TurboVapII型氮吹儀濃縮后的16種多環(huán)芳烴混合標樣的高效液相色譜圖；圖2為旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法濃縮后的16種多環(huán)芳烴混合標樣的高效液相色譜圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅局限于實施例。實施例1：濃縮條件：利用濃縮裝置TurboVapII型全自動氮吹濃縮儀(瑞典Biotage公司，原美國CaliperLifeSciences公司)把配制好的4ug/l16種PAHs混合標樣/二氯甲烷溶液150ml在水浴溫度30℃，氮氣壓力9～13psi的條件下濃縮至1.0mL左右，加入5mL色譜純的乙腈，再利用氮吹儀在水浴溫度50℃的情況下濃縮至1.0mL，過0.45um濾膜，取樣10uL進行液相色譜檢測。液相色譜檢測條件：安捷倫1200型高效液相色譜系統(tǒng)：(美國)G1315D-DAD檢測器,G1321A-FLD熒光檢測器,Quaternary四元泵,G1316A-Colcom柱溫箱,G1322A-Degasser真空脫氣機。液相色譜柱：ZORBAXEclipsePAH4.6*250mm*5um進樣量：10uL(自動進樣)；柱溫：40℃；流速：2.0mL/min檢測器信號：DAD檢測器波長設(shè)置：A＝254nm；B＝220nm；C＝295nmFLD檢測器設(shè)置參數(shù)如表1所示：表1流動相：A水；B乙腈流動相梯度洗脫程序設(shè)置參數(shù)如表2所示：表2Time[min]A％B％06040200100230100256040濃縮回收率見表3所示：表34ug/l混合標樣/二氯甲烷溶液氮吹儀濃縮回收率數(shù)據(jù)譜圖如圖1所示。實施例2：濃縮條件：采用YH-RE旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海予華儀器有限公司)把配制好的4ug/l16種PAHs混合標樣/二氯甲烷溶液在水浴溫度30℃，真空度0.03MPa的條件下濃縮至1-2ml，加入5mL色譜純的乙腈，轉(zhuǎn)移至普通氮吹儀在水浴溫度50℃的情況下濃縮至1.0mL，過0.45um濾膜，取樣10uL進行液相色譜檢測。液相色譜檢測條件同實施例1。濃縮回收率結(jié)果見表4，譜圖見圖2。表44ppm混合標樣/二氯甲烷溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮數(shù)據(jù)實施例3：萃取條件：在1L空白水樣中加入2ug16種多環(huán)芳烴混合標樣，置入2000mL分液漏斗中，加入適量的十氟聯(lián)苯使用液作為回收率指示物，為了提高萃取效率和減少乳化現(xiàn)象，縮短兩相分離時間，水相中加入適30gNaCl。加入50mL左右二氯甲烷，輕輕搖晃后放氣，重復(fù)該動作多次，待充分放氣后，在密閉的情況下劇烈振蕩10min左右，靜置分層后收集下層的二氯甲烷液于250mL三角燒杯中。重復(fù)萃取兩遍，合并有機相，加入無水硫酸鈉至有流動的無水硫酸鈉存在。二氯甲烷萃取液的濃縮與置換條件、液相色譜檢測條件同實施例1。濃縮回收率結(jié)果見表5。表516種多環(huán)芳烴混合標樣加標回收率結(jié)果實施例1說明，TurboVapII型氮吹儀對16種多環(huán)芳烴的直接濃縮回收率在72.80-111.68％之間，實施例2說明，常見的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法(帶真空)對低沸點2-3環(huán)多環(huán)芳烴如萘、苊、芴等的直接濃縮回收率極低。實施例3說明：經(jīng)過萃取后，TurboVapII型氮吹儀再濃縮的回收率稍微損失了一點，16種多環(huán)芳烴和回收率跟蹤物十氟聯(lián)苯的平均加標回收率在65.2-99.1％之間，達到HJ478-2009《水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》標準提出的空白加標各組分的回收率在60～120％之間的質(zhì)量控制要求。該處理方法的優(yōu)點及實際運用效果評定1、TurboVapII型氮吹儀對16種多環(huán)芳烴的直接濃縮回收率在72.80-111.68％之間。2、達到HJ478-2009《水質(zhì)多環(huán)芳烴的測定液液萃取和固相萃取高效液相色譜法》標準提出的空白加標各組分的回收率在60～120％之間的質(zhì)量控制要求。3、TurboVapII型全自動氮吹濃縮儀濃縮二氯甲烷的水浴溫度控制在30～45℃，氮氣壓力控制在4-13psi的條件是非常有用的。4、此方法經(jīng)科研批準、審定?？稍诨炇宜|(zhì)過程分析中進行推廣應(yīng)用。綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3