C18固相萃取与GC-MS对地表水苯并(a)芘的测定

薛俊发

(广东省汕头生态环境监测中心站 , 广东 汕头 515000)

苯并(a)芘是一种多环芳香烃，易溶于有机溶剂，具有很强的致癌性，苯并(a)芘可以损伤DNA，影响基因的表达[1]。苯并(a)芘主要存在于煤焦油、炭黑、煤等物质的燃烧产物中，以及焦化、炼油、沥青等行业的工业废水中。受大气降雨的影响，环境空气和工业废水中的苯并(a)芘会渗透到饮用水水源中。食物加工例如烧烤、烟熏肉类或鱼类的含量亦较高，是苯并(a)芘的主要膳食来源。随着环境污染的日趋严重，准确监测水中苯并(a)芘具有重要意义。

苯并(a)芘的检测方法主要有液相色谱法、气相色谱法、荧光分光光度法等，但其前处理均需使用大量的有机溶剂进行萃取[2-3]。固相萃取技术显得日益重要，通过固定相实现了目标分析物的吸附和洗脱。相对于液液萃取技术，其节省溶剂、可自动化批量处理、重现性好，对实验操作人员的身体危害小，正逐步成为主要前处理手段，但是该类方法均采用液相色谱法(HPLC-FLD)进行检测，未见气相质谱法(GC-MS)进行定性定量的报道[4-6]。基于此，本文运用C18固相萃取法萃取地表水中苯并(a)芘，并优化了萃取条件，快速萃取水中苯并(a)芘。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相质谱仪，GCMS-QP2010，日本岛津；色谱柱，DB-17MS；全自动固相萃取仪，GL-ASPE899全自动固相萃取仪，岛津上海实验器材有限公司；固相萃取柱，Proelut C18[500 mg/(6 mL)]，北京迪马欧泰科技发展中心；KEPNO HLB[500 mg/(6 mL)]，日照科谱诺新材料有限公司。甲醇、二氯甲烷、异丙醇，农残级，美国 TEDIA 公司；甲醇中苯并(a)芘标准溶液，100.000 mg/L；8270内标，1 000.000 mg/L，美国Accu Standard公司。

1.2 仪器工作条件

1.2.1色谱条件

色谱柱，DB-17MS；进样口温度280 ℃，传输线温度260 ℃，不分流进样；载气，99.999%高纯氦气，流量为1.5 mL/min；色谱条件为柱箱采用程序升温，60 ℃保持5 min，以10 ℃/min速率升至290 ℃，保持5 min；进样体积，1 μL。

1.2.2质谱条件

质谱条件为EI源，接口温度280 ℃，电子能量70 eV，离子源温度250 ℃；定量离子质荷比(m/z)252，内标法定量。

1.3 样品前处理

使用1 L广口瓶采集样品，注意观察瓶塞的密闭性。在进行固相萃取操作前加入0.5%甲醇或5%异丙醇，无需添加NaCl，盖上盖子摇匀静止。

先用5 mL水、5 mL甲醇、5 mL二氯甲烷预洗萃取柱，去除萃取柱中干扰物；再分别用5 mL甲醇淋洗萃取柱，以5 mL去离子水淋洗萃取柱并保持萃取柱湿润；样品以12 mL/min的流速通过萃取柱；待1 L水样萃取完毕后，用10 mL水淋洗柱子，去除水溶性杂质，以6 mL二氯甲烷洗脱(分3次)，分批洗脱至收集容器。洗脱液直接氮吹浓缩至0.5 mL，并定容至1 mL，加入内标代测。

1.4 标准曲线绘制

配制成1 mg/L的苯并(a)芘标准中间溶液，将中间液逐级稀释为0、10、20、50、100、200 μg/L，并加入内标溶液，使其浓度为1 mg/L。在SIM模式下，以定量离子m/z为纵坐标，苯并(a)芘的浓度为横坐标，绘制出标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 固相萃取条件优化

选择C18和HLB两种固相萃取柱，对地表水加标样(0.1 μg/L)进行前处理，其他条件不变，利用质谱仪测定其回收率。结果表明，苯并(a)芘在C18固相萃取柱的回收率为 89.0%，而HLB柱的回收率为84.1%，故C18萃取柱优于HLB萃取柱。

HLB萃取柱是亲水型硅胶基体填充剂，而C18是疏水型，苯并(a)芘在水中的溶解度本来就不大，C18疏水型硅胶基体填充剂更有利于吸附水中苯并(a)芘，故在C18中保留能力强，适合本实验的萃取。

2.2 盐类对萃取效率的影响

选择添加30 g氯化钠和不添加氯化钠两种方式，对地表水加标样(0.1 μg/L)进行前处理，其他条件不变，利用质谱仪测定其回收率。添加30 g氯化钠时，苯并(a)芘的回收率为72.5%，而不添加氯化钠时，回收率73.1%，两者无明显差距。由于固相萃取是利用硅胶基体填充剂对目标物进行吸附，水中无机盐浓度对有机物溶解性未起关键性作用，本实验不需添加氯化钠。

2.3 增溶剂对萃取效果的影响

由于有机物在水中溶解度较小，通常在水样中添加某些增溶剂可以提高其在水中的溶解度，减少瓶壁的吸附，从而提高固相萃取柱的有效率。本实验对地表水加标样(0.1 μg/L)进行前处理，分别添加5%甲醇、5%异丙醇和5%丙酮，其他条件不变，利用质谱仪测定其回收率。结果发现，添加5%甲醇、5%异丙醇和5%丙酮时样品中苯并(a)芘的回收率分别为72.5%、71.0%、54.0%。说明增溶剂有助于提高目标化合物在小柱上的保留能力，其中甲醇和异丙醇能力相当，但明显优于丙酮。

2.4 校准曲线与检出限

对苯并(a)芘的标准工作溶液进行测定，结果显示，苯并(a)芘在10～200 μg/L范围内线性关系良好，其关系方程为y=0.380 5x+1.456，R=0.997 4。

分别对添加标准溶液的水样(0.010 μg/L)进行7次萃取，萃取条件如1.3样品前处理所述，每次萃取使用1 L水样，后利用质谱仪测定并计算标准偏差，并按照美国EPASW—846中规定方法计算检出限：MDL=3.143δ(δ重复测定7次)。

结果显示，苯并(a)芘检出限为0.001 6 μg/L，适合地表水和地下水中苯并(a)芘的分析，具体结果如表1所示。

表1 苯并(a)芘检出限

2.5 方法的精密度和加标回收实验

在本区域庵埠水样(地表水)进行加标实验，分别取1 L水样，加入苯并(a)芘标准溶液，使其最终浓度为0.010、0.100、0.200 μg/L，萃取条件如1.3样品前处理所述，平行测定6次，结果见表2。结果显示，对于高、中、低3种浓度的地表水加标，其回收率在63.3%～78.7%，相对标准偏差7.88%～8.80%。其准确度和精密度均较高，可以用于地表水中苯并(a)芘的测定。

表2 方法的精密度和加标回收

3 结论

本文运用C18固相萃取与气相质谱法(GC-MS)联用测定了地表水中苯并(a)芘，避免了液液萃取大量有机溶剂的使用，省时、安全。实验表明：苯并(a)芘在10～200 μg/L浓度范围内响应良好，线性相关系数为0.997 4，检出限0.001 6 μg/L。在地表水加标0.010～0.200 μg/L范围中，苯并(a)芘回收率为63.3%～78.7%，相对标准偏差为7.88%～8.80%。该方法操作方便，简单易行，结果准确，可用于测定地表水中苯并(a)芘。