1 方法概述
  多環(huán)芳烴(PAHs)由2個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)以稠環(huán)方式相連的化合物,是煤、石油、木材、煙草、有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不*燃燒時(shí)產(chǎn)生的半揮發(fā)性碳?xì)浠衔?,廣泛存在于環(huán)境水體中,是一類典型的持久性有機(jī)污染物,具有致癌、致畸變和致突變作用,是水環(huán)境重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。
  水中PAHs的前處理方法有液液萃取法、固相萃取法(SPE)和固相微萃取法(SPME)等,但液液萃取法實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng),且需要大量試劑;SPME相較于SPE具有萃取相用量更少、對(duì)待測(cè)物的選擇性更高、溶質(zhì)更易洗脫,在一些突發(fā)情況下能夠作為一種快速有效的前處理方法。Mars-400 Plus便攜式GC-MS體積小、分析速度快且可單人背負(fù),將SPME技術(shù)與GC-MS相結(jié)合,能在zui短時(shí)間內(nèi)對(duì)水污染突發(fā)事故、大氣污染突發(fā)事故或食品安全事故等進(jìn)行快速分析檢測(cè),及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。
  因此本文采取SPME前處理方法,建立了便攜式GC-MS分析水中的萘、苊烯和苊等8種多環(huán)芳烴的分析方法。
2 主要儀器與試劑
  2.1 儀器
  Mars-400 Plus便攜式氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀,聚光科技(杭州)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“聚光科技”);
  LTM DB-5ms 快速氣相色譜柱(5 m×0.1 mm×0.4 μm);
  SPME綜合前處理裝置:聚光科技;
  2.2 試劑
  標(biāo)準(zhǔn)樣品:濃度2000mg/L的8種多環(huán)芳烴標(biāo)樣
  2.3 材料
  微量移液器(10 μL);
  微量移液器(100 μL);
  微量移液器(1000 μL);
  SPME手柄:購(gòu)于Supelco公司;
  PDMS/DVB萃取頭:65μm,部分交聯(lián),藍(lán)色平頭;
  載氣:氦氣,純度>99.999%。
3 標(biāo)準(zhǔn)樣品配制
  3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品儲(chǔ)備液配制
  取50μL 8種多環(huán)芳烴的有機(jī)物母液于5 ml容量瓶中,以乙腈為溶劑,定容,得到20mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品儲(chǔ)備液。
  3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列樣品溶液的配制
  取4個(gè)40 mL的樣品瓶,分別加入20 mL純凈水,再向各樣品瓶中分別加入0.5 μL、1 μL、2 μL、5 μL的標(biāo)準(zhǔn)樣品儲(chǔ)備液,配制成目標(biāo)化合物濃度分別為0.5 μg/L、1 μg/L、2 μg/L、5 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列樣品溶液,放入攪拌子,密封待測(cè)。利用固相微萃取技術(shù),由低濃度到高濃度依次萃取和分析,繪制校準(zhǔn)曲線。
4 樣品分析
  4.1 樣品分析條件
表 1 樣品分析條件
儀器條件  | 參數(shù)  | 參數(shù)條件  | 
色譜條件  | 載氣流速  | 0.3 mL/min  | 
分流比  | 15:1  | |
進(jìn)樣口溫度  | 230 °C  | |
氣質(zhì)接口溫度  | 250 °C  | |
色譜柱升溫程序  | 60 °C保持0.5min,以20 °C /min升至180 °C,再以20 °C /min升至290 °C保持1min  | |
質(zhì)譜條件  | 掃描范圍  | 4 5u-400 u(full scan)  | 
離子阱溫度  | 150 °C  | |
質(zhì)譜傳輸線溫度  | 220 °C  | |
溶劑延遲  | 3 min  | |
SPME綜合前處理裝置分析條件  | 樣品溫度  | 90 °C  | 
老化溫度  | 250 °C  | |
攪拌速度  | 1000 rpm  | |
平衡時(shí)間  | 5 min  | |
老化時(shí)間  | 2 min  | |
萃取時(shí)間  | 20 min  | 
  4.2 樣品分析步驟
 ?。?)打開(kāi)Mars-400 Plus便攜式GC-MS,并調(diào)試穩(wěn)定;
 ?。?)設(shè)定SPME綜合前處理裝置的分析條件,將標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液放入SPME綜合前處理裝置的加熱模塊中,預(yù)熱和平衡樣品;
 ?。?)將SPME萃取纖維插入老化口,點(diǎn)擊裝置上的老化按鈕,老化纖維2 min;
 ?。?)取樣品溶液,放入樣品瓶座中平衡;
 ?。?)待樣品溶液平衡完成,纖維老化完成后,將SPME插入樣品瓶中,使萃取纖維浸沒(méi)至液面下,點(diǎn)擊萃取界面的啟動(dòng)按鈕,此時(shí)磁力攪拌器啟動(dòng),進(jìn)行樣品攪拌萃??;
  (6)打開(kāi)主機(jī)的選擇方法界面,選擇固相微萃取進(jìn)樣方法,設(shè)定分析條件,激活方法,萃取完成后,將SPME手柄插入進(jìn)樣口,運(yùn)行方法;
 ?。?)按照步驟(2)至(5)從低到高分析標(biāo)準(zhǔn)系列樣品溶液,建立校準(zhǔn)曲線。當(dāng)樣品高低濃度交叉分析時(shí),需在中間插入樣品空白分析,降低殘留影響;
  (8)標(biāo)準(zhǔn)樣品分析完成后輸出分析報(bào)告,并進(jìn)行儀器維護(hù)。
5 結(jié)果與討論
  5.1 繪制校準(zhǔn)曲線
  按照章節(jié)4.2的樣品分析方法,從濃度低到濃度高分析標(biāo)準(zhǔn)系列樣品。本試驗(yàn)采用特征離子定量法進(jìn)行定量。以樣品濃度作為橫坐標(biāo),以樣品特征離子峰面積作為縱坐標(biāo),繪制校準(zhǔn)曲線曲線(圖1,表2)。

圖 1 水中8種PAHs總離子流圖
注:1-萘;2-苊烯;3-苊;4-芴;5-菲;6-蒽;7-熒蒽;8-嵌二萘
表 2 水中8種PAHs的校準(zhǔn)曲線
序號(hào)  | 化合物名稱  | CAS NO.  | 保留時(shí)間/min  | 擬合方程  | R  | R2  | 
1  | 萘  | 91-20-3  | 4.554  | Y=125531.9X+47480.67  | 0.999  | 0.999  | 
2  | 苊烯  | 208-96-8  | 6.401  | Y=93052.57X+23815.4  | 0.999  | 0.999  | 
3  | 苊  | 83-32-9  | 6.606  | Y=120905.3X+41950.88  | 1.000  | 1.000  | 
4  | 芴  | 86-73-7  | 7.206  | Y=75289.82X+32850.97  | 0.999  | 0.999  | 
5  | 菲  | 31055  | 8.312  | Y=28588.58X+7298.261  | 0.996  | 0.994  | 
6  | 蒽  | 120-12-7  | 8.369  | Y=32334.32X+5507.684  | 0.998  | 0.997  | 
7  | 熒蒽  | 206-44-0  | 9.692  | Y=6584.474X+2299.299  | 0.997  | 0.994  | 
8  | 嵌二萘  | 129-00-0  | 9.947  | Y=4871.924X+2380.238  | 0.998  | 0.996  | 
  圖 1是結(jié)合SPME進(jìn)行萃取后,便攜式氣質(zhì)聯(lián)用分析得到的8種PAHs的總離子流圖。表 2為8種PAHs的標(biāo)準(zhǔn)曲線,由表 2可以看出,8種PAHs的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較好,相關(guān)系數(shù)(R)都在0.99以上。
  5.2 方法精密度
  分別采用低濃度0.5 μg/L和高濃度2 μg/L的8種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6組平行對(duì)照試驗(yàn),計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,得到方法的精密度。
表 3 水中8種PAHs在濃度為0.5 μg/L的精密度分析結(jié)果
序號(hào)  | 物質(zhì)  | CAS NO.  | 含量  | RSD/%  | ||||||
1  | 2  | 3  | 4  | 5  | 6  | 平均值  | ||||
1  | 萘  | 91-20-3  | 0.589  | 0.478  | 0.589  | 0.427  | 0.488  | 0.346  | 0.486  | 19.38  | 
2  | 苊烯  | 208-96-8  | 0.492  | 0.396  | 0.459  | 0.479  | 0.553  | 0.536  | 0.486  | 11.61  | 
3  | 苊  | 83-32-9  | 0.456  | 0.312  | 0.361  | 0.451  | 0.464  | 0.481  | 0.421  | 16.18  | 
4  | 芴  | 86-73-7  | 0.377  | 0.311  | 0.261  | 0.426  | 0.418  | 0.443  | 0.373  | 19.42  | 
5  | 菲  | 85-01-8  | 0.574  | 0.526  | 0.341  | 0.549  | 0.579  | 0.654  | 0.537  | 19.62  | 
6  | 蒽  | 120-12-7  | 0.457  | 0.581  | 0.411  | 0.541  | 0.564  | 0.523  | 0.513  | 12.83  | 
7  | 熒蒽  | 206-44-0  | 0.523  | 0.409  | 0.322  | 0.486  | 0.329  | 0.434  | 0.417  | 19.58  | 
8  | 嵌二萘  | 129-00-0  | 0.557  | 0.371  | 0.391  | 0.428  | 0.374  | 0.386  | 0.418  | 17.04  | 
表 4 水中8種PAHs在濃度為2 μg/L的精密度分析結(jié)果
序號(hào)  | 物質(zhì)  | CAS NO.  | 含量  | RSD/%  | ||||||
1  | 2  | 3  | 4  | 5  | 6  | 平均值  | ||||
1  | 萘  | 91-20-3  | 1.740  | 2.241  | 1.572  | 1.583  | 1.436  | 1.590  | 1.694  | 16.83  | 
2  | 苊烯  | 208-96-8  | 1.613  | 2.176  | 1.829  | 1.775  | 1.842  | 1.694  | 1.822  | 10.65  | 
3  | 苊  | 83-32-9  | 1.777  | 2.261  | 1.927  | 1.848  | 2.025  | 1.795  | 1.939  | 9.41  | 
4  | 芴  | 86-73-7  | 1.776  | 2.115  | 2.130  | 2.174  | 2.297  | 1.892  | 2.064  | 9.33  | 
5  | 菲  | 85-01-8  | 1.517  | 2.018  | 2.009  | 1.852  | 2.084  | 1.624  | 1.851  | 12.57  | 
6  | 蒽  | 120-12-7  | 1.654  | 2.067  | 2.058  | 2.032  | 2.083  | 1.491  | 1.898  | 13.57  | 
7  | 熒蒽  | 206-44-0  | 1.500  | 2.069  | 2.252  | 2.256  | 2.549  | 2.045  | 2.112  | 16.58  | 
8  | 嵌二萘  | 129-00-0  | 1.675  | 2.158  | 2.599  | 2.166  | 2.621  | 2.255  | 2.246  | 15.49  | 
  如表 3所示,在濃度為0.5 μg/L時(shí),6組平行試驗(yàn)得到8種PAHs的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在20%以內(nèi)。如表 4所示,在濃度為2 μg/L時(shí),6組平行試驗(yàn)得到8種PAHs的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在17%以內(nèi),精密度良好。
  5.3 方法檢出限
  檢出限采用0.5 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品在設(shè)定條件下進(jìn)樣分析,計(jì)算每種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的信噪比,以3倍信噪比(S/N)計(jì)算。
表 5 結(jié)合SPME分析水中8種PAHs的方法檢出限
序號(hào)  | 物質(zhì)  | CAS NO.  | 標(biāo)準(zhǔn)偏差  | 檢出限/μg/L  | 
1  | 萘  | 91-20-3  | 0.094  | 0.295  | 
2  | 苊烯  | 208-96-8  | 0.066  | 0.207  | 
3  | 苊  | 83-32-9  | 0.073  | 0.229  | 
4  | 芴  | 86-73-7  | 0.071  | 0.223  | 
5  | 菲  | 85-01-8  | 0.097  | 0.305  | 
6  | 蒽  | 120-12-7  | 0.06  | 0.189  | 
7  | 熒蒽  | 206-44-0  | 0.075  | 0.236  | 
8  | 嵌二萘  | 129-00-0  | 0.082  | 0.258  | 
  如表 5所示,8種PAHs的檢出限在0.189~0.305 μg/L之間。
6 總結(jié)
  采用Mars-400 Plus便攜式GC-MS結(jié)合SPME前處理方法分析水中的多環(huán)芳烴,其線性相關(guān)系數(shù)在0.99以上,高濃度和低濃度的RSD也都在20%以內(nèi),檢出限也在0.189~0.305 μg/L之間,具有良好的精密度和檢出限。該方法操作簡(jiǎn)便、取樣量少、富集效率高、分析速度快,能在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析,適合對(duì)于一些應(yīng)急突發(fā)性污染事故進(jìn)行快速分析,及時(shí)反饋。
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