固相萃取–气相色谱–质谱法测定地表水中的三氯苯

三氯苯常用作医药、染料、农药和变压器内电阻液的原料，是用途广泛的高沸点溶剂，它不溶于水，易溶于乙醚等有机试剂。三氯苯有1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯和1，3，5-三氯苯3种同分异构体，均属于危险化学药品，能通过吸入、食入和经皮肤吸收进入人体，抑制人体中枢神经，严重时会损害肝脏和肾脏［1］。地表水中三氯苯含量低，但理化性质较稳定，不易降解。GB 3838–2002 《地表水环境质量标准》规定三氯苯的限值为0.02 mg/L。三氯苯具有生物累积性，对人类健康和环境有潜在危害，因此对地表水中的三氯苯进行监测具有重要意义。

地表水环境中有机污染物含量低，分析前需要进行富集预处理。对于地表水中三氯苯的富集，液–液萃取法操作步骤繁琐，耗时耗力且分析过程中消耗大量有机溶剂，易对环境和实验人员造成危害［2–4］；固相萃取法具有操作简单、处理速度快、有机试剂用量少、方法环保等优点，已广泛应用于水中有机物的富集前处理［5–6］。三氯苯的测定常采用GC–ECD 方法［7–9］，但 ECD 检测法易受背景干扰，对样品的净化有较高的要求。气相色谱–质谱法适于分析同分异构体有机物，用选择离子扫描方式可排除其它化合物的干扰［10–11］，准确监测目标物。笔者采用C18固相萃取小柱对地表水中三氯苯进行富集提取，对萃取条件进行了优化试验，用气相色谱–质谱法同时测定三氯苯的3种同分异构体。该方法操作简单快速，检出限低，适用于地表水中痕量三氯苯的测定。

排土场选择应以露天采场为中心，根据周边地形、地势、设施和安全等条件，尽量利用缓坡地和附近菁沟排废，以最大限度减少运距和运费为原则进行比选及分析。最终确定采用落家井排土场扩容方案。扩容后的场区南北长3.2 km，东西宽1.4 km，呈椭圆形，落家井扩容部分设计堆至2 050 m平台，与原设计标高平齐，最高堆置高度180 m。排土场西部以自然山脊作为排土边界，且排土坡脚低于山脊标高，山脊可以作为自然屏障，起到很好的阻挡边坡下滑的作用。整个露天生产期间需要库容2.4亿m3，已经建成的落家井排土场保有库容0.5亿m3，落家井扩容工程可形成库容2.1亿m3，二者相加可以满足岩石排放对容量的需求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱–质谱仪：7890B–5977A型，美国安捷伦科技公司；

氮吹浓缩仪：N–EVAP型，美国Organomation公司；

C18固相萃取柱：美国安捷伦科技公司；

将水样沿瓶壁缓缓倒入棕色玻璃采样瓶中，水样充满后塞紧瓶口使其处于密封状态。水样分析前先用定性滤纸过滤，除去水中的悬浮生物和泥沙，再经 0.45 μm 微孔滤膜过滤［12–13］。

1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯标准物质：编号分别为 GSB 07–2435–2008，GSB 07–1224–2000，GBW(E) 08285，质量浓度均为 1 000 mg/L，国家标准物质研究中心；

移取含有一定量三氯苯的水样200 mL，按1.3方法过柱处理，分别选择C18固相萃取柱、HLB固相萃取柱和WCX固相萃取柱，按1.2设置仪器参数，待仪器稳定后进样分析，结果见表1。结果表明，在同等洗脱条件下，C18固相萃取柱萃取效率最高，故实验选择C18固相萃取柱。

石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、甲醇：色谱纯，德国默克试剂有限公司；

值得一提的是，此次艺术节的电影节和摄影展场地安排在旧金山总图书馆及旧金山湾区的7个图书馆，时间跨度从2018年9月到2019年1月，将陆续放映26场电影，推介展映《老炮儿》《谁的青春不迷茫》《西游记之三打白骨精》《唐人街探案》等19部中国电影，这就得以最大限度地接近美国当地社区民众，以图书馆这个美国人民喜闻乐见的社区社会文化交流主场地，传播中国文化、讲述中国故事，增进相互了解。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 气相色谱仪

按1.3方法对长江5个不同点位的地表水样品萃取后进行气相色谱–质谱分析，结果表明，样品中均未检出三氯苯物质。在其中一个地表水样品中加入不同量的三氯苯标准溶液进行加标回收试验，结果见表6。由表6可知，加标回收率在90.3%～96.5%之间，表明本方法对地表水中三氯苯的检测结果准确可靠。

无水硫酸钠：优级纯，使用前在500℃条件下烘焙3 h。

1.2.2 质谱仪

离子源：电子轰击电离源(EI)；离子源电子能量：70 eV；离子源温度：200℃；四极杆温度：150℃；传输线温度：300℃；采集方式：选择离子扫描方式；扫描质量范围：m/z 45～550；溶剂延迟时间：3 min；1，2，3-三氯苯定量离子为m/z 180，辅助定性离子为m/z 145，109；1，2，4-三氯苯定量离子为 m/z 180，辅助定性离子为 m/z 145，74；1，3，5-三氯苯定量离子为m/z 180，辅助离子为m/z 74，145。

1.3 水样采集及前处理

纯水器：New Human Power I型，北京普析通用仪器有限公司；

将C18固相萃取柱固定在萃取装置上，依次用5 mL乙酸乙酯、5 mL甲醇和5 mL纯水活化萃取柱。量取经过滤后的水样200 mL，加入20 mL甲醇，混匀后以5.0 mL/min流速通过萃取柱，上样完毕用氮气吹干萃取柱。用10 mL正己烷浸泡、洗脱目标物，洗脱液收集于浓缩管中，通过装有无水硫酸钠的干燥柱脱水，并用少量正己烷洗涤干燥柱2～3次，收集洗脱液。将洗脱液置于氮吹浓缩仪上，在不加热的状态下氮吹浓缩至近干，用正己烷定容至1 mL，混匀待测［14］。

2 结果与讨论

2.1 固相萃取柱的选择

所谓的“专利权用尽”，其实是指这样一个法律规则，即经专利权人同意而售出商品或者将商品投入市场后，买方使用或转售该商品的行为就不再构成专利侵权。中国专利法第69条(一)规定，“有下列情形之一的，不视为侵犯专利权：(一)专利产品或者依照专利方法直接获得的产品，由专利权人或者经其许可的单位、个人售出后，使用、许诺销售、销售、进口该产品的；……”

微乳剂一般都含有大量的水，为了能够在低温情况下贮存和正常使用，防冻剂的添加必不可少．常用防冻剂有乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、尿素、氯化钠、蔗糖等．通过对防冻剂种类和用量的优化筛选，乙二醇、异丙醇、丙二醇等效果均良好，但是乙二醇价格相对低廉．因此，按行业最低添加量，最终确定乙二醇作为防冻剂，其添加量为3%．

 

表1 不同萃取柱对三氯苯的萃取效率 %

  

WCX固相萃取柱化合物 C18固相萃取柱HLB固相萃取柱1，2，3-三氯苯 92.1 78.7 87.4 1，2，4-三氯苯 90.5 79.9 85.5 1，3，5-三氯苯 91.7 81.3 86.9

2.2 洗脱溶剂的选择

试验考察石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷4种溶剂对三氯苯的洗脱能力，结果见表2。

 

表2 使用不同洗脱溶剂时三氯苯的回收率 %

  

化合物 石油醚 二氯甲烷 乙酸乙酯 正己烷1，2，3-三氯苯 77.6 85.7 86.4 93.4 1，2，4-三氯苯 79.3 84.3 88.9 92.9 1，3，5-三氯苯 78.5 85.6 88.1 93.6

结果表明，在相同操作条件下二氯甲烷、乙酸乙酯和石油醚洗脱液的基底干扰较大，三氯苯的回收率较低。用正己烷洗脱较为理想，基体干扰较小，三氯苯的回收率在90%以上。因此实验选择以正己烷作为洗脱溶剂。

2.3 甲醇加入量

建立了固相萃取–气相色谱–质谱联用同时测定地表水中三氯苯的3种同分异构体的方法，对萃取工艺进行了优化。该方法样品前处理操作简便、有机试剂用量少，具有定性、定量准确，检出限低等特点，能够满足地表水中三氯苯的监测要求。

 

表3 甲醇用量不同时三氯苯的回收率 %

  

化合物 甲醇加入量/mL 0 5 10 20 30 1，2，3-三氯苯 75.4 85.3 93.1 92.8 92.8 1，2，4-三氯苯 77.6 86.7 93.6 93.4 93.4 1，3，5-三氯苯 76.8 85.9 92.9 92.5 92.5

2.4 线性方程与方法检出限

准确移取10 μL三氯苯标准物质于50 mL容量瓶中，用正己烷定容至标线，混匀，得到0.2 mg/L的标准储备溶液。精密吸取标准储备溶液0.1，0.3，0.6，1.0，5.0 mL，分别置于 5只 10 mL 容量瓶中，用正己烷定容至标线，混匀，制成质量浓度分别为2.0，6.0，12.0，20.0，100 µg/L 的三氯苯系列标准工作溶液。在1.2仪器工作条件下分别进样分析，以各组分的色谱峰面积(Y )为纵坐标、溶液的质量浓度(X )为横坐标，绘制标准工作曲线。

配制质量浓度为0.5 μg/L的三氯苯标准溶液，在1.2仪器工作条件下平行测定7次，计算测定结果的标准偏差 s。按公式 MDL=st(n–1，0.99) 计算方法的检出限，当n=7时，t值取3.143，计算得三氯苯的检出限［15］。工作曲线方程、线性相关系数及检出限见表4。

 

表4 工作曲线方程、相关系数与检出限

  

化合物 线性范围/(μg·L–1)线性方程r检出限/(µg·L–1)1，2，3-三氯苯1，2，4-三氯苯1，3，5-三氯苯2.0～100 2.0～100 2.0～100 Y=0.347X–0.011 Y=0.334X+0.001 Y=0.340X–0.009 0.999 1 0.999 4 0.999 2 0.004 0.005 0.005

2.5 色谱图

移取三氯苯混合标准溶液，选择CD–5MS型毛细管色谱柱，按1.2设置仪器参数，待仪器稳定后进样分析。由于三氯苯同分异构体具有相同的特征离子，质谱仪不能准确区分，可根据同分异构体的沸点不同判断出其出峰顺序。结果表明，选择CD–5MS型毛细管色谱柱，三氯苯的3种同分异构体能达到良好的分离，色谱图见图1。

  

图1 三氯苯混合标准溶液的色谱图

2.6 精密度试验

配制质量浓度为10 μg/L的三氯苯标准溶液，在1.2仪器工作条件下重复测定7次，结果见表5。由表5可知，测定结果的相对标准偏差均小于2%，表明所建方法精密度良好。

 

表5 精密度试验结果

  

RSD/%1，2，3-三氯苯 9.32，9.51，9.45，9.58，9.37，9.29，9.65 9.45 1.43化合物 测定值/(μg·L–1)平均值/(μg·L–1)1，2，4-三氯苯 9.51，9.44，9.57，9.63，9.54，9.44，9.57 9.53 0.74 1，3，5-三氯苯 9.41，9.24，9.38，9.20，9.36，9.49，9.51 9.70 1.24

2.7 加标回收试验

色谱柱：CD–5MS型色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，上海安谱科学仪器有限公司)；柱流量：1.0 mL/min；载气：高纯氦气；进样口温度：250℃；进样方式：分流进样，分流比为10∶1；进样体积：1 μL；柱温(程序升温)：初始温度为70℃，保持1 min后，以20℃/min升至150℃，保持1 min，再以5℃/min升至300℃，保持5 min。

水文地质条件控气具有双重性，径流区强水动力条件下可导致煤层气逸散，滞留区弱水动力条件下又能起到保存聚集煤层气的作用。地下水高矿化度中心和低水位“汇水洼地”即是煤层气的高富集区[20-21]。

 

表6 加标回收试验结果

  

回收率/%1，2，3-三氯苯 0.00 0.00化合物 本底值/(μg·L–1)加标量/(μg·L–1)测定值/(μg·L–1)90.7 94.8 1，2，4-三氯苯 0.00 0.00 3.00 6.00 2.72 5.69 91.7 96.5 1，3，5-三氯苯 0.00 0.00 3.00 6.00 2.76 5.79 3.00 6.00 2.71 5.62 90.3 93.7

3 结语

在水样固相萃取过程中，加入一定量的甲醇可减少待测物在样品瓶壁或管路上的吸附，又可以有效保护萃取膜的活化性能，提高待测物的加标回收率。试验考察了不同体积分数的甲醇对三氯苯加标回收率的影响，结果见表3。由表3可知，三氯苯的加标回收率随着甲醇用量的增加而增大，当水样中加入20 mL和30 mL的甲醇时，三氯苯的回收率无显著变化，考虑到有机溶剂的使用量，实验选择200 mL水样中加入甲醇20 mL。

参考文献

［1］梁素丹，陈剑刚，白艳玲.液液萃取–气相色谱法同时测定水中氯苯类化合物和有机氯农药［J］.中国卫生检验杂志，2013(6):1 385–1 388.

［2］彭华，李贝，王琪，等.液液萃取–气相色谱法测定水中硝基氯苯类化合物［J］.环境监控与预警，2017，9(2): 19–22.

［3］肖红，马莉，韩艳艳.液–液萃取气相色谱法测定地表水中痕量苯酚［J］.化学分析计量，2016，25(4): 84–86.

［4］张万峰，王伟华.分散液液微萃取–气相色谱/质谱法测定水中阿特拉津［J］.黑龙江环境通报，2014(1): 32–35.

［5］张晓晖.固相萃取气相色谱法测定水中六六六和滴滴涕［J］.海峡预防医学杂志，2004，10(6): 38–39.

［6］张丰，戴晓莹.固相萃取–气相色谱法测定水中硝基苯、硝基甲苯和四氯苯［J］.城镇供水，2015(3): 49–51.

［7］杨丽莉，母应锋，姚诚，等.毛细管气相色谱法测定水中氯苯类化合物［J］.环境监测管理与技术，2007，19(2): 34–35.

［8］蔡先达.气相色谱–ECD法测定水中有机氯农药和氯苯类化合物［J］.供水技术，2016，10(2): 58–61.

［9］王磊，乐小亮，司蔚.固相萃取–气相色谱法测定水和废水中四种氯苯类有机污染物［J］.生态科学，2012，31(5): 563–566.

［10］王玲玲，申剑.固相萃取/GC–MS法测定水中半挥发性有机物［J］.现代科学仪器，2003(3): 53–55.

［11］刘淑容.吹扫捕集–气相色谱–质谱法测定地表水中5种硝基苯类化合物［J］.化学分析计量，2016，25(2): 75–77.

［12］欧阳文华，应立春.气相色谱法测定水中阿特拉津和甲萘威［J］.城镇供水，2013(6): 31–32.

［13］国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法［M］.4 版.北京：中国环境科学出版社，2016.

［14］李霞.全自动固相萃取–气相色谱法测定水中硝基氯苯［J］.环境与可持续发展，2017，42(4): 234–236.

［15］HJ 168–2010 环境监测分析方法标准制修订技术导则［S］.