楊　柳，馬　浩，李桂香，賀　偉，施超歐

1.華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，上海 200237

2.澳實(shí)分析檢測(cè)(上海)有限公司，上海 201206

芳磺酸鹽(如蒽醌磺酸鹽、萘磺酸鹽、萘酚磺酸鹽等)主要作為精細(xì)有機(jī)中間體而被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)當(dāng)中。由于極性芳磺酸鹽水溶性好、用途廣、用量大、不易在自然條件下生物降解[1]，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)中的芳磺酸鹽污染物長(zhǎng)期殘留在土壤中。有文獻(xiàn)報(bào)道[2]，1-萘磺酸鈉和2-萘磺酸鈉雖然較易降解，但在環(huán)境中容易遷移，而且由于其中相當(dāng)部分具有致癌性，嚴(yán)重危害人體健康及環(huán)境安全。Reemtsma等[3]概述了極性芳磺酸鹽的提取和分析方法，包括反相液相色譜法、反相離子對(duì)液相色譜法在內(nèi)的多種檢測(cè)手段。此外，還有不少關(guān)于固相萃取和毛細(xì)管電泳檢測(cè)芳磺酸鹽的研究報(bào)道[4-5]。有文獻(xiàn)報(bào)道了通過(guò)反相液相色譜法對(duì)萘磺酸鹽的保留行為[6]、同分異構(gòu)體的分離[7-8]進(jìn)行的研究。此外，還有離子抑制色譜法[9]在萘磺酸鹽檢測(cè)方面的應(yīng)用。但更多的文獻(xiàn)方法[10-12]傾向于選擇反相離子對(duì)液相色譜法進(jìn)行萘磺酸鹽的檢測(cè)。反相離子對(duì)液相色譜法也被廣泛地應(yīng)用于蒽醌磺酸鹽[13-15]的分析檢測(cè)中。還有人對(duì)萘甲酸[16]的檢測(cè)分離進(jìn)行的研究，但是尚未發(fā)現(xiàn)有同時(shí)檢測(cè)土壤中蒽醌-1,5-二磺酸、蒽醌-1,8-二磺酸、1-萘磺酸、2-萘磺酸、1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸、1-萘酚-4-磺酸、3-羥基-2-萘甲酸這7種芳磺酸的研究報(bào)道。該文提出利用閥切換技術(shù)以反相離子對(duì)液相色譜法實(shí)現(xiàn)對(duì)以上7種芳磺酸的分離和定量快速分析。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

Ultimate3000型雙三元高效液相色譜儀(美國(guó))，配有雙三元泵，自動(dòng)進(jìn)樣器，帶2個(gè)六通閥的柱溫箱及DAD檢測(cè)器；色譜柱為Diamonsil C18柱(150 mm×4.6 mm)，顆粒度5 μm；保護(hù)柱為Phenomenex Security Guard C18柱(4 mm×3.0 mm)；TG16-WS型臺(tái)式高速離心機(jī)(中國(guó)長(zhǎng)沙)；AL204型分析天平；KQ-200KDE型超聲儀(中國(guó)昆山)。

乙腈，HPLC級(jí)；四丁基硫酸氫銨，HPLC級(jí)；NaH2PO4·12H2O，分析純；50％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氫氧化鈉，電子級(jí)；甲醇，HPLC級(jí)；磷酸，分析純；超純水(電阻率大于18.2 MΩ·cm)。

標(biāo)準(zhǔn)品有蒽醌-1,5-二磺酸二鈉(純度98％)、1-氨基-8萘酚-3,6-二磺酸一鈉(含1.5個(gè)結(jié)晶水，純度92％)、1-萘酚-4-磺酸鉀(純度95％)、蒽醌-1,8-二磺酸二鉀(純度98％)、1-萘磺酸鈉(純度97％)、2-萘磺酸鈉(純度98％)、3-羥基-2-萘甲酸(純度98％)。

由于檢測(cè)目標(biāo)為土壤中的芳磺酸，但購(gòu)買的對(duì)照品部分為酸，部分為鹽，所以需要將標(biāo)樣統(tǒng)一換算成酸的含量。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

準(zhǔn)確稱取蒽醌-1,5-二磺酸二鈉52.6 mg、1-氨基-8萘酚-3,6-二磺酸一鈉37.6 mg、1-萘酚-4-磺酸39.0 mg、蒽醌-1,8-二磺酸二鉀46.4 mg、1-萘磺酸鈉39 mg、2-萘磺酸鈉48.8 mg、3-羥基-2-萘甲酸41.8 mg，用50 mL 50 mmol/L的NaOH溶解這7種標(biāo)樣，并定容至100 mL，作為7種混合標(biāo)準(zhǔn)品的母液。將母液稀釋10、50、100、500、1 000、5 000倍，即為6種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

1.3樣品前處理

準(zhǔn)確稱取10.00 g的泥土樣品，用45 mL 50 mmol/L的NaOH和5 mL甲醇浸泡、搗碎后分散，超聲60 min，取上清液5 mL與5 mL 0.2％磷酸溶液混合，以12 000 r/min離心10 min，取上清液，用0.22 μm水系濾頭過(guò)濾，進(jìn)樣測(cè)定。

1.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由1(左)、2(右)2個(gè)系統(tǒng)組成，2個(gè)系統(tǒng)共用1個(gè)自動(dòng)進(jìn)樣器、1個(gè)柱溫箱里的六通閥和1個(gè)DAD檢測(cè)器，分別使用各自的三元泵、分析柱和保護(hù)柱(柱型號(hào)一致)。

如圖1所示，柱前、柱后2個(gè)六通閥為柱溫箱內(nèi)的2個(gè)六通閥分別用V1、V2來(lái)表示，自動(dòng)進(jìn)樣器六通閥用V3表示；淺黑色代表系統(tǒng)1流路，黑色代表系統(tǒng)2流路。當(dāng)程序1進(jìn)行分析時(shí)，-3.00 min柱前六通閥和柱后六通閥同時(shí)切換到1通6狀態(tài)；0.00 min時(shí)，自動(dòng)進(jìn)樣器六通閥切換到LOAD狀態(tài)(即1號(hào)位置與6號(hào)位置連通的狀態(tài))，隨后進(jìn)樣即為INJECT狀態(tài)(即1通2狀態(tài))；1.00 min時(shí)，自動(dòng)進(jìn)樣器六通閥切換回LOAD狀態(tài)(即1通6狀態(tài))。這樣做的目的是使六通閥及定量環(huán)內(nèi)流動(dòng)相盡快與切換后流動(dòng)相達(dá)到一致，避免因閥切換造成的基線波動(dòng)。

圖1　雙系統(tǒng)流程圖

1.5色譜分離和檢測(cè)條件

流動(dòng)相A為乙腈，流動(dòng)相B為0.1％四丁基硫酸氫銨和0.3％磷酸二氫鈉的混合溶液，流速為1 mL/min，柱溫35 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為226、235、258 nm。

如表1所示，左系統(tǒng)連接檢測(cè)器進(jìn)行分析時(shí)，右系統(tǒng)先用80％的B路乙腈、20％的A路鹽溶液洗脫，后用梯度初始濃度的流動(dòng)相比例平衡系統(tǒng)，待左系統(tǒng)完成分析則通過(guò)閥切換，將已經(jīng)平衡好的右系統(tǒng)切換到連接檢測(cè)器的狀態(tài)進(jìn)行分析。通過(guò)閥切換，在一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，另一個(gè)系統(tǒng)就進(jìn)行再生和平衡，為下一個(gè)分析階段做好準(zhǔn)備，因此不會(huì)在系統(tǒng)再生和平衡上面浪費(fèi)時(shí)間。

表1　左右系統(tǒng)分析時(shí)泵1、泵2梯度及閥狀態(tài)

2　結(jié)果與討論

2.1檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

經(jīng)過(guò)DAD檢測(cè)器光譜掃描發(fā)現(xiàn)，蒽醌-1,5-二磺酸和蒽醌-1,8-二磺酸在258 nm處有最大吸收，1-萘酚-4-磺酸和2-萘磺酸在226 nm處有最大吸收，1-萘磺酸在224 nm處有最大吸收，1-氨基-8萘酚-3,6-二磺酸和3-羥基-2-萘甲酸在235 nm處有最大吸收。故采用226 nm波長(zhǎng)檢測(cè)1-萘酚-4-磺酸、1-萘磺酸、2-萘磺酸，用235 nm波長(zhǎng)檢測(cè)1-氨基-8萘酚-3,6-二磺酸、3-羥基-2-萘甲酸，用258 nm波長(zhǎng)檢測(cè)蒽醌-1,5-二磺酸和蒽醌-1,8-二磺酸。圖2為混標(biāo)母液稀釋10倍后在226、235、258 nm波長(zhǎng)下左系統(tǒng)測(cè)試的色譜圖。

2.2方法線性關(guān)系、回收率、重復(fù)性和定量限、檢出限

按標(biāo)準(zhǔn)樣品配制方法準(zhǔn)備6個(gè)質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定。以各組分峰面積y(mAU·min)對(duì)質(zhì)量濃度x(mg/L)進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果表明，各組分在所配制的標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度范圍內(nèi)呈很好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均在0.999 9以上，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.8％～6.3％。表2為7種組分的線性回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)等。

圖2　左系統(tǒng)在3個(gè)不同波長(zhǎng)下檢測(cè)標(biāo)樣的色譜圖

表2　7種芳磺酸的檢測(cè)結(jié)果

往泥土中添加1 mg/L的混和標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL，按上述方法處理和檢測(cè)樣品，得到各芳磺酸的回收率；對(duì)樣品進(jìn)行重新提取、檢測(cè)，得到各芳磺酸含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差；在上述分析條件下，以信噪比(S/N)等于3時(shí)的各芳磺酸的含量，換算到土壤中的含量，計(jì)算求出該檢測(cè)方法的檢出限，按3.33倍檢出限算出定量限(見(jiàn)表2)。

2.3實(shí)際樣品的檢測(cè)結(jié)果

土壤樣品中芳磺酸的含量見(jiàn)表3。按照定量限劃分等級(jí)，芳磺酸含量高于定量限，則認(rèn)為準(zhǔn)確檢測(cè)出該物質(zhì)，說(shuō)明該樣品存在芳磺酸類污染。由表3可看出，1、2、7號(hào)樣品中的蒽醌-1,5-二磺酸，1、2、3、5、7號(hào)樣品中的1-氨基-8萘酚-3,6-二磺酸，7號(hào)樣品中的1-萘酚-4-磺酸，1、2號(hào)樣品中的蒽醌-1,8-二磺酸，1、2、4、5、6、7、號(hào)樣品中的1-萘磺酸和2-萘磺酸，1、2、3、5、7號(hào)樣品中的3-羥基-2-萘甲酸均能被準(zhǔn)確定量。7號(hào)樣品中芳磺酸含量最高，污染最為嚴(yán)重。3、4、6號(hào)樣品污染較輕，僅分別檢出3種芳磺酸。該批次樣品總體受污染程度較為嚴(yán)重，亟待治理。

表3　土壤樣品的芳磺酸含量　μg/g

圖3以6號(hào)樣品為例，給出了3個(gè)檢測(cè)波長(zhǎng)下的色譜圖。由圖3可見(jiàn)，按照第1.2節(jié)中所述提取與檢測(cè)方法進(jìn)行處理后，樣品的基體干擾較小，各目標(biāo)化合物能得到很好的分離。

圖3　6號(hào)樣品色譜圖

2.4閥切換的雙系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

并聯(lián)式雙系統(tǒng)通過(guò)閥切換，將2套色譜系統(tǒng)結(jié)合到一起，實(shí)現(xiàn)了一套系統(tǒng)在線分析的同時(shí)，另一套系統(tǒng)通過(guò)閥切換實(shí)現(xiàn)平衡，大大節(jié)約了分析時(shí)間，提高了工作效率。采用雙泵、雙柱、一個(gè)檢測(cè)器、一個(gè)進(jìn)樣器的模式，降低了對(duì)儀器配置的要求，充分利用了雙三元液相色譜系統(tǒng)雙泵的優(yōu)勢(shì)，最大程度地利用了儀器的配置。相當(dāng)于將1臺(tái)液相色譜儀變成2臺(tái)來(lái)使用。

并聯(lián)式雙梯度系統(tǒng)一次進(jìn)樣分析時(shí)間為20 min，加上進(jìn)樣前預(yù)平衡時(shí)間3 min以及進(jìn)樣時(shí)間1 min，一共為24 min；單系統(tǒng)一次進(jìn)樣分析時(shí)間為35 min，預(yù)平衡時(shí)間3 min加上進(jìn)樣時(shí)間1 min，一共為39 min。將雙系統(tǒng)分析時(shí)間比上單系統(tǒng)分析時(shí)間則可知雙系統(tǒng)分析時(shí)間僅為單系統(tǒng)分析時(shí)間的61.5％，節(jié)省了38.5％的時(shí)間，提高了儀器利用率。

3　結(jié)論

建立了一種提取和快速分析土壤中芳磺酸鹽的檢測(cè)方法。通過(guò)閥切換將1臺(tái)液相色譜儀變成2臺(tái)來(lái)使用，大大提高了儀器的利用率，節(jié)省了分析時(shí)間，對(duì)大批樣品的分析尤為明顯。采用反相離子對(duì)液相色譜梯度分離，7種芳磺酸鹽分離良好，方法相對(duì)簡(jiǎn)便、分析速度快、結(jié)果準(zhǔn)確準(zhǔn)確，可達(dá)到定量分析的目的，為土壤中芳磺酸鹽污染物的研究提供了可靠的檢測(cè)技術(shù)，有利于環(huán)境污染治理與監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)行。

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