固相膜萃取-高效液相色谱法测定固城湖中18 种多环芳烃

何诚成 林孔亮

（1. 南京市高淳区环境监测站，江苏南京 211300；2. 温州市自来水有限公司，浙江温州 325000）

1 引言

多环芳烃（PAHs）是一种广泛存在于空气、土壤、沉积物、水体以及动植物组织中具有持久污染性的有毒物质［1-2］。由于其具有致癌、致畸、遗传毒性和持久性等特点，成为人类需要重点关注的污染物之一［3］。相关科研人员试验结果表明，人类暴露于PAHs时多种癌症（如口腔癌、肺癌、胃癌和膀胱癌）和其他疾病（如心脏病和哮喘）的发生率会显著增加［4-5］。此外，PAHs 还能通过人体合成内分泌干扰化学物质（EDC）来抑制人体免疫系统的正常运转［6］。与某些人造污染物（如全氟化合物和多氯联苯）不同，PAHs 是碳质原材料的不完全燃烧过程中产生的副产物［7］。多环芳烃往往通过自然（火山爆发和森林大火）和人为活动（化石燃料和有机物热解）释放到环境中［8］。人为活动产生的污染排放是PAHs 的主要来源之一，所以环境介质中PAHs 的污染水平受当地人口、经济水平、工业化和政府环境政策的影响很大［9-10］。

本文建立了固相膜萃取－高效液相色谱法测定水中PAHs 的检测方法，并对南京市高淳区固城湖饮用水水源地的水样进行18 种多环芳烃含量检测，以期为南京市饮用水质量管理提供数据支撑。

2 材料与方法

2.1 试验材料

高效液相色谱仪（型号：STI－501－Plus，厂商：西域仪器中国有限公司）；全自动固相萃取仪（型号：JC－ZDGX－8，厂商：聚创环保仪器有限公司）；色谱柱（型号：Waters PAH C18，150 mm×4.6 mm，5 μm）；超纯水机（型号：UPTC，厂商：山东尉仁仪器有限公司）。

试验所用PAHs 混标浓度为200 mg/L，采购自美国SUPELCO 公司；甲醇、二氯甲烷均为色谱纯，采购自上海沪试试剂有限公司。

2.2 试验样品

本试验所选择样品取自南京市高淳区固城湖饮用水水源地，固城湖饮用水水源地是高淳区惟一饮用水供水点。

样品采集：样品采集选择不锈钢水体采样器，先使用采样器采集3 处饮用水水源地的水样，每个采样点采集3 个样品。随后装入10 L 棕色玻璃瓶，用浓度为1 mol/L 的盐酸溶液调节pH 至2，最后于－15 ℃冰箱内保存至分析，样品代号及其电导率、浊度见表1。

表1 试验样品水质

2.3 色谱条件

GC 条件：柱温30 ℃（0.73 min），100 ℃/min 到80 ℃（9 min），19 ℃/min 到150 ℃（0 min），10 ℃/min到300 ℃（10 min）；进样速率：14 μL/min；进样口：采用程序升温，溶剂放空模式，33 ℃保持0.73 min，720 ℃/min 升至325 ℃，溶剂在33 ℃进样口放空时间为0.73 min，放空流量100 mL/min；载气：氦气（纯度99.999%），恒流模式，1.0 mL/min。质谱条件：离子源为EI 源；离子源温度230 ℃；传输线温度280 ℃；四级杆1 为150 ℃，四级杆2 为150 ℃，采集模式MRM 模式，参数见表2。

表2 18 种多环芳烃的MRM 条件

2.4 标准曲线的配制

量取PAHs 混标（200 mg/L）2.5 mL 于25 mL 容量瓶中，使用甲醇定容，随后可得浓度为20.0 mg/L的PAHs 混合标准储备溶液。随后量取一定量的标准储备溶液，配置成PAHs 混合标准使用溶液，其浓度为0.02，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L。

2.5 样品预处理

预处理前先用10 mL 甲醇和10 mL 超纯水活化固相萃取膜，将1 L 水样接入活化后的萃取膜，随后以20 mL/min 流量通过萃取膜富集。待水样富集完毕后，以10 mL 蒸馏水淋洗，氮吹至干。最后用2 mL二氯甲烷洗脱，洗脱液氮吹至干后用甲醇定容体积为1.0 mL，待测定。

3 结果与讨论

3.1 预处理优化

3.1.1 萃取方式选择

为对比2 种萃取介质的萃取效率，使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜和SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱对水样进行预处理。使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜进行萃取时，设置进样流速为20 mL/min，使用SUPELCO ENVI－18固相萃取柱进行上样处理时，设置进样流速为2 mL/min。

由试验结果可知，同时富集1 000 mL 水样，使用固相萃取膜的萃取时间远短于固相萃取柱所需时间，前者仅需30 min，而后者需要150 min。所以使用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜进行预处理，可以大幅度地提高试验效率。

3.1.2 萃取方式对回收率的影响

为对比2 种萃取介质对方法回收率的影响，采用SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱、Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜进行水样的回收率试验。

由试验结果可知，Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜回收率在67.8%～98.6%，SUPELCO ENVI－18 固相萃取柱回收率在47.8%～85.3%，所以选择Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜进行试验测定，所得的方法回收率更高。选用甲醇、二氯甲烷、甲醇/二氯甲烷（V ∶V/1 ∶1）作为洗脱溶剂进行回收率试验，二氯甲烷得到的回收率最高。综合考虑，最终采用Solid Phase Extraction Cartridges固相萃取膜和二氯甲烷进行测定。

3.1.3 萃取流速选择

用Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜的最适进样流速，分别在10，20，30 mL/min 的进样流速条件下富集1 000 mL 的水样。

由试验结果可知，分别选择10，20 mL/min 的进样流速时，除了处理效率外，其他无明显区别，而选择30 mL/min 的上样流速处理高浊度的地表水时，固相萃取膜会被堵塞，所以选择20 mL/min 的上样流速更加符合使用需求。

3.2 方法质量控制

采用“2.4 节”配置标准曲线然后进样分析，验证在0.02～5.00 mg/L 浓度范围内的线性相关系数。

试验结果表明，各多环芳烃线性相关系数均大于0.999，随后对中浓度标准溶液（0.20 mg/L）连续进样6 次，试验所得的RSD 值在2.85%～7.56%。再以3倍信噪比计算该方法检出限，试验所得的各组分检出限在0.009～0.055 ng/L。随后以低（0.02 mg/L）、中（0.20 mg/L）、高（5.00 mg/L）3 种浓度进行方法回收率测试，由试验可得，3 种浓度的加标回收率分别为66.5%～110.5%，95.3%～110.8%和97.4%～115.4%，说明该方法相关性较好，检出限、准确度和加标回收率可以满足试验要求，试验结果见表3。

表3 方法相关系数、检出限、准确度和加标回收率

3.3 样品检测

使用上述方法对南京市高淳区固城湖饮用水水源地水样中18 种多环芳烃的含量进行检测，均未检出多环芳烃，故暂不存在多环芳烃污染风险。

4 结论

利用固相膜萃取－高效液相色谱法建立了18 种多环芳烃含量的检测方法，并对其预处理方法进行了对比研究。由试验结果可知，在水样的萃取预处理中选择Solid Phase Extraction Cartridges 固相萃取膜为萃取材料和二氯甲烷为洗脱溶剂时，所得的方法效率和回收率更高。各多环芳烃线性相关系数均大于0.999，RSD 值在2.85%～7.56%。各组分检出限在0.009～0.055 ng/L，低、中、高3 种浓度的加标回收率分别为66.5%～110.5%，95.3%～110.8%和97.4%～115.4%，说明该方法相关性较好且其检出限、准确度和加标回收率可以满足试验要求。实样测试表明，南京市高淳区固城湖饮用水水源暂不存在多环芳烃污染风险。