水中16种多环芳烃类化合物检测方案(固相萃取仪)

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Raykol Applications Collection-RKFT-W006 全自动固相萃取-气相质谱法和液相色谱法测定水中16种多环芳烃类化合物 多环芳烃(PAHs) 是指具有两个或两个以上苯环以线性、角性或簇状排列的稠环化合物，其性质介于苯和烯烃之间，是一类广泛存在于环境中的重要化学污染物。PAHs 按性质可分为两类：2-3个苯环的低分子量的芳烃，如萘、蒽、菲等易挥发的芳烃，对水生生物有一定毒性；4-7个苯环的高分子量芳烃，如芘、荧蒽等高沸点、不易挥发的芳烃，具有致癌、致畸、致突变作用。美国国家环境保护 总署(USEPA)优先监控的水中16种PAHs， 详见图-1. 本文采用全自动固相萃取方法对水样中16种多环芳烃进行富集、净化，气相色谱-串联质谱(GC-MS)或者液相色谱的方法进行检测，实现了水中16种目标物的检测分析。采用加标回收的方式进行了方法验证，结果令人满意；该方法具有操作自动化、快速、具有高通量分析等优点。 图-1.16种多环芳烃结构式 关键字：全自动固相萃取；气相质谱；液相荧光；多环芳烃 2.仪器和耗材 Raykol Fotector Plus 全自动固相萃取仪 C18固相萃取柱 (Sep-pak， 500 mg/6mL) GC-MS， Agilent 7890A/5975C气相色谱/质谱联用仪 气相色谱柱：HP-5MS气相色谱柱(30mx0.25mm×0.25 um) 液相色谱 (HPLC)：具有可调波长紫外检测 3.样品富集与净化 3.1样品制备与富集 取1000 mL纯水。加入50 mL丙酮助溶，放入超声振荡20 min (对于加标浓度过大的样品>50ng/L， 最后可通过洗瓶提高回收率)。活化：固相萃取小柱分别用二氯甲烷，甲醇，超纯水各10 mL， 器或荧光检测器和梯度洗脱功能 液相色谱柱：填料为5 umODS， 柱长25 cm，内径4.6 mm 的反相色谱柱或其他性能相近的色谱柱 氮气吹干装置： Raykol AutoEVA-60/20Plus 全自动平行浓缩仪 甲醇(HPLC)，二氯甲烷(HPLC)，超纯水 以5 mL/min 速度活化。上样：以10 mL/min 速度上样1000 mL 样品。淋洗：i： 10 mL水以5 mL/min速度淋洗柱子。吹干：调节氮气压力为20 psi， 时间为10 min， 吹干小柱中残留的水分。洗脱：用10mL 二氯甲烷正己烷(1：1)的混合溶液以1 mL/min 速度洗脱。 气相方法浓缩：采用 AutoEVA-20 plus 全自动浓缩仪，于35℃， 3 psi 条件下约缓慢氮吹浓缩至低于1mL，用正己烷定容成1mL，加入内标后，进行 GC/MS 检测。 液相方法浓缩：在上述基础上添加3mL 乙腈溶剂进行转溶，氮吹至体积低于1 mL，再加入3mL乙腈转溶，氮吹定容至1mL，将定容液转为乙腈相。 3.2固相萃取净化条件 全自动固相萃取仪 睿科Fotector Plus/Auto SPE 系列 固相萃取柱 C18 (Waters Sep-pak， 500 mg/6mL)或其他品牌C18柱 活化 甲醇 淋洗 纯水 洗脱 二氯甲烷：正己烷(1：1) 字号 命令 溶剂 排出 流速(mL/min) 体积(mL) 时间(min) 1 活化 正己烷 废液2 5 5 1.4 2 活化 DCM：正己烷(1：1) 废液2 5 5 1.6 3 活化 CH30H 废液2 3 7 2.8 4 活化 H20 废液1 5 10 2.6 5 上样 废液1 10 560 84.3 6 气推 废液1 40 10 1.1 7 吹干 15 8 清洗注射泵 CH30H 80 2 0.4 9 清洗注射泵 DCM：正己烷(1：1) 80 1 0.4 10 洗脱 DCM：正己烷(1：1) 1 5 5.6 11 暂停 15 12 气推 20 5 0.8 13 洗脱 DCM：正己烷(1：1) 1 5 5.6 14 气推 20 5 0.8 15 结束 图-2. Fotector Plus水中多环芳烃固相萃取方法 4.1气相色谱质谱联用条件 采用 SCAN 全扫描模式进行定性分析， SIM 选择离子模式进行定量分析，选择离子见表-1。 GC-MS检测条件：进样口温度260℃，不分流进样，进样量1.0 uL；载气为高纯 He气，恒流模式，流速为1.0 mL/min；电子轰击电离源(EI)， 离子源温度230℃，接口(传输线)温度280℃，质量分析器温度150℃，溶剂延迟时间6 min。 GC程序升温程序：初始温度60℃，保持1 min；以10℃/min 速度升温至200℃，保持2 min；以5C/min 速度升温至300℃，保持 2 min。 编号 中文名称 分子式 分子量 定量离子 离子1 离子2 离子3 1 萘 C10Hg 128 128 127 129 102 2 苊烯 C12Hg 152 152 151 153 154 Su1 氘代苊 C12D10 164 164 162 160 153 3 苊 C12H10 154 154 153 152 155 4 芴 C3H1o 166 166 165 167 139 Su2 氘代菲 C14D10 188 188 189 184 160 5 菲 C14H10 178 178 176 179 152 6 蒽 C14H10 178 178 176 179 152 7 荧蒽 C16H10 202 202 200 203 101 8 芘 C16H10 202 202 200 203 101 9 屈 C18H12 228 228 226 229 114 Su3 氘代屈 C18D12 240 240 228 236 120 10 苯并(a)葱 C18H12 228 228 226 229 114 11 苯并(b)荧蒽 C20H12 252 252 250 253 126 12 苯并(k)荧蒽 C20H12 252 252 250 253 126 13 苯并(a)芘 C20H12 252 252 250 253 126 Su4 氘代菲 C20D12 264 264 260 265 132 14 茚并(1，2，3-cd)芘 C22H12 276 276 274 277 138 15 二苯(a， h)并蔥 C22H14 278 278 276 279 139 16 苯并(g， h，I)花 C22H12 276 276 274 277 138 4.2液相检测方法 详细方法请见 HJ 478-2009 标准方法中阐述。 4.3气质联用色谱图 1萘，2烯，3芯，4芴，5菲，6菲，7荧蒽，8芘， So三联苯-D14，9屈，10苯并(a)蒽，11苯并(b)荧蒽，12苯并(k)荧蒽，13苯并(a)芘，14茚并(1，2，3-cd)芘，15二苯(a， h)并并，16苯并(g， h， I)花 图-3.16种多环芳烃的色谱图(400ppb) 5.方法可行性验证 为了验证该方法的回收率，本实验向纯净水(1000mL)中加入上述16种多环芳烃的标准品(20uL， 1mg/L) 进行加标回收验证(n=3)。本实验采用四种多环芳烃的氛代物(氛代苊，氘代菲，氛代屈，氛代花)作为内标物，在样品预处理前加入对分析过程进行质量控制。水样加标回收率，测试结 果如下表。16种 PAHs 的加标回收率为78~107%，相对标准偏差(n=3)为2~7%；内标物回收率在78~95%之间，相对标准偏差(n=3)在 2~4%。四种替代物的回收率与同环数的多环芳烃的回收率相当，在样品分析过程中，以替代物等作为分析过程的质量控制。 表-2.16种多环芳烃类的加标回收率及 RSD 值 (20 ng/L) 序号 名称简写 回收率(%) R1 R2 R3 Avg. RSD(%) 1 萘 94 87 97 93 5 2 苊烯 83 78 84 82 3 3 氘代苊 81 78 81 80 2 4 苊 81 76 81 79 3 5 芴 88 81 87 85 6 氘代菲 95 89 95 93 3 7 菲 103 93 103 100 5 8 蒽 95 87 91 91 3 9 荧蒽 105 97 104 102 3 10 芘 100 93 98 97 3 11 屈 95 87 90 91 4 12 氘代屈 94 85 88 89 4 13 苯并(a)蒽 94 85 88 89 4 14 苯并(b)荧蒽 93 83 85 87 5 15 苯并(k)荧蒽 99 83 92 91 7 16 苯并(a)芘 91 82 85 86 4 17 氘代菲 89 83 85 86 3 18 茚并(1，2，3-cd)芘 92 83 83 86 5 19 二苯(a， h)并葱 98 86 88 90 6 20 苯并(g， h， I)莊 90 82 82 85 4 6.结果与讨论 6.1低环化合物容易挥发，所以在氮气浓缩的时候，应控制氮气的流量，以减少浓缩过程中的损失，在使用 Auto SPE 系列自带的浓缩功能时，可通过压力控制表，对气流量进行控制。 6.2对于高环的 PAHs， 由于其水溶性非常差，在进行高浓度加标实验(c>50 ng/L)易在样品瓶壁上吸附，在全自动固相萃取仪将水样抽干后，用10mL二氯甲烷清洗瓶壁，浓缩后进行同样样品分析， 其吸附量在0~52.05%，即表明瓶壁吸附对回收率有较大影响。因此，在样品分析过程及回收率实验过程中，加入5~10%的丙酮进行助溶。 6.3当样品浓度高于100 ng/L时，在水样抽干后， 在 AutoSPE-06plus 仪器上采取的解决方案是设定自动洗瓶功能，在水样制备时，设定上样体积略大于1L，以确保水样能够完全被抽干，在样品瓶中加入10mL二氯甲烷，通过样品泵输入样品收集管 中，再进行干燥、浓缩、定容， GC-MS检测。若为Fotector Plus 仪器需要进行手动洗瓶，进而提高回收率。 6.4进行液相方法检测时，当加标浓度低于20ng/L时，采用紫外检测容易被样品中杂质干扰，应采用灵敏度高的荧光检测器。同时需要注意定容液 7.仪器优势 Auto EVA-20 plus 全自动平行浓缩仪试管、架可与睿科 Fotector Plus 全自动固相萃取仪的完美兼容，在对洗脱液进行浓缩和转溶时无需样样转移，且可直接在带有刻度的试管进行定容，简单方便，减少试管转换时带来的回收率损失；其还可控制氮气流量，智能判断浓缩过程，氮吹针自动跟随浓缩液面下降，减少低环 PAHs 的挥发的同时还可节省氮气量。 睿科 Fotector Plus 全自动固相萃取仪具有通用 全自动固相萃取仪样品净化 需要转为乙腈。如果发现样品峰丢失或者保留时间提前，问题很可能在于样品定容液中残留二氯甲烷。 6.5进行液相检测时，苯并芘的回收率在70%左右，这可能是因为化合物在瓶壁及管道上的吸附，请进行洗瓶以提高回收率。 性高、操作便捷、精确性高和高通量等特点。FotectorPlus 适用于一般食品样品，也满足大体积水样的处理；配有专门的操作软件，使用 Wifi 进行控制，具有多种基础命令，可随时暂停和停止；高精度注射泵精准控制流速、12通阀的切换避免的交叉污染、固定式上样针和柱插杆组合而成最短的流路系统提高了仪器精度；此外，6个样品通道同时运行，可连续处理60个样品，真正为批量检测提供帮助。 全自动浓缩仪样品浓缩 邮箱：info@raykol.com热线：址：： www.raykol.com 本文采用全自动固相萃取方法对水样中16种多环芳烃进行富集、净化，气相色谱-串联质谱（GC-MS）或者液相色谱的方法进行检测，实现了水中16种目标物的检测分析。采用加标回收的方式进行了方法验证，结果令人满意；该方法具有操作自动化、快速、具有高通量分析等优点。