劉靜，曾興宇，周東星，趙靜紅，潘獻(xiàn)輝（國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192）

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頂空固相微萃取氣相色譜法測定濃海水中的氯酚*

劉靜，曾興宇，周東星，趙靜紅，潘獻(xiàn)輝
（國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192）

建立濃海水中氯酚的頂空固相微萃取氣相色譜法檢測方法。采用頂空固相微萃取對海水淡化排放的濃海水樣品中2，4，6-三氯酚（2，4，6-TCP）和五氯酚（PCP）進(jìn)行分離富集，氣相色譜-電子捕獲檢測器（μECD）測定濃海水樣品中2，4，6-TCP和PCP的含量。討論了萃取時(shí)間、萃取溫度、水樣鹽度等實(shí)驗(yàn)條件對富集效率的影響，確定了萃取時(shí)間為40 min，萃取溫度為60℃。2，4，6-TCP，PCP的質(zhì)量濃度在0.500～20.0 μg/L范圍內(nèi)與其色譜峰面積呈良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，2，4，6-TCP和PCP的檢出限（2S/N）分別為0.055，0.128 μg/L，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.65%～11.4%（n=6），加標(biāo)回收率為73.5%～119.0%。該方法快速，靈敏度高，適合于濃海水中氯酚的分析。

頂空固相微萃??；氣相色譜法；濃海水；2，4，6-三氯酚；五氯酚

海水淡化預(yù)處理過程中常用液氯、次氯酸鈉等殺生劑。在氯化殺滅進(jìn)水中細(xì)菌、藻類和其它海洋生物體的同時(shí)，殺生劑與海水中的腐殖質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生一系列氯化副產(chǎn)物［1-2］，這些氯化副產(chǎn)物與過量的殺生劑會(huì)隨著濃鹽水排放入海，雖然其濃度由于降解和物理稀釋過程而有所降低，但即使低濃度也會(huì)對水生生物有一定的危害［3-4］，經(jīng)過長期積累嚴(yán)重影響海洋局部生態(tài)環(huán)境。氯化副產(chǎn)物中的氯酚具有較強(qiáng)的致突變性［5-6］，是國際上水質(zhì)監(jiān)測的重要指標(biāo)之一，開展?jié)夂Ｋ新确颖O(jiān)測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

氯酚的檢測方法主要有分光光度法［7］、氣相色譜法（GC）［8］、高效液相色譜法（HPLC）［9］和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）［10］。樣品前處理方式主要有液液萃取衍生［11］、固相萃?。⊿PE）［12］和頂空固相微萃?。℉S-SPME）［13-14］等。液液萃取衍生、固相萃取（SPE）存在有機(jī)溶劑使用量大，操作繁瑣，耗時(shí)費(fèi)力等問題；而頂空固相微萃?。℉S-SPME）集取樣、濃縮、分離和進(jìn)樣于一體，具有有機(jī)溶劑用量少，快速，靈敏度高，選擇性好等優(yōu)點(diǎn)［15］。濃海水不同于淡水體系，其鹽度、離子含量等對檢測結(jié)果均有一定的影響。筆者建立了濃海水中2，4，6-三氯酚（2，4，6-TCP）和五氯酚（PCP）的頂空固相微萃取氣相色譜檢測分析方法。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

氣相色譜儀：7890A型，帶電子捕獲檢測器（μECD），美國安捷倫科技有限公司；

頂空瓶：22 mL，螺旋口或鉗口頂空瓶，密封蓋為螺旋蓋或一次性使用的壓蓋，硅橡膠密封墊；

采樣瓶：40 mL棕色螺紋口玻璃瓶（或其它同類采樣瓶），具聚四氟乙烯襯的硅橡膠墊；

固相微萃取裝置：Supelco-GC型，美國色譜科技有限公司；

固相聚丙烯酸酯（PA）萃取頭：薄膜厚85 μm，美國色譜科技有限公司；

氮?dú)猓杭兌葹?9.999%；

鹽酸：優(yōu)級純，天津光復(fù)試劑有限公司；

氫氧化鈉：優(yōu)級純，ρ=1.18 mg/L，天津光復(fù)試劑有限公司；

氯化鈉：優(yōu)級純，天津光復(fù)試劑有限公司；

鹽酸溶液：1 mol/L，取8.3 mL鹽酸，加純水稀釋至100 mL；

氫氧化鈉溶液：1 mmol/L，稱取0.04 g氫氧化鈉溶解于1 L純水中；

氫氧化鈉溶液：0.1 mol/L，稱取4.0 g氫氧化鈉溶解于1 L純水中；

2，4，6-三氯酚（2，4，6-TCP）、五氯酚（PCP）標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為500 mg/L，中國計(jì)量科學(xué)研究院國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

2，4，6-TCP，PCP混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：濃度均為1.50 mg/L，用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液制得，用前現(xiàn)配；

實(shí)驗(yàn)用水為純水（色譜檢測無待測組分）。

1.2儀器工作條件

1.2.1頂空固相微萃取條件

固相聚丙烯酸酯（PA）萃取頭，薄膜厚85 μm，使用前在氣相色譜進(jìn)樣口活化1 h，活化溫度280℃；萃取溫度：60℃；萃取時(shí)間：40 min；解析時(shí)間：2.5 min。

1.2.2色譜條件

色譜柱：毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm，固定相為5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷，美國安捷倫科技有限公司）；汽化室溫度：280℃；程序升溫：初始溫度40℃，保持3 min，以30℃/min升至180℃，再以20℃/min升至280℃，保持3 min；檢測器：μECD；檢測器溫度：300℃；載氣：氮?dú)猓魉贋? mL/min；分流比：10∶1；尾吹氣：氮?dú)?，流量?0 mL/min。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

采樣用40 mL采樣瓶。向采樣瓶中加入400 μL 0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液。采樣時(shí)樣品沿瓶壁注入，防止氣泡產(chǎn)生，水樣充滿后不留液上空間。取10.0 mL水樣至預(yù)先加入0.5 mL鹽酸溶液和3.6 g氯化鈉的22 mL頂空瓶中，立即加蓋密封。置于固相微萃取裝置中，按1.2設(shè)置固相微萃取條件和氣相色譜分析條件，待分析。

1.4標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制

用1 mmol/L氫氧化鈉溶液稀釋2，4，6-TCP，PCP混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，配成濃度梯度為0.500，1.00，2.00，5.00，10.0，20.0 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行預(yù)處理，與樣品一同測定。以色譜峰面積（y）為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2　結(jié)果與討論

2.1實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

2.2.1頂空體積

頂空體積對檢測靈敏度、精密度及萃取效率有重要影響。當(dāng)頂空體積小于樣品瓶體積的1/3時(shí)，靈敏度增加但精密度會(huì)降低。選用22 mL頂空瓶，加入鹽酸溶液0.5 mL和氯化鈉3.6 g后，仍可滿足頂空體積。同時(shí)，在振蕩的情況下，避免了萃取頭被濺污。

2.2.2萃取涂層

目前應(yīng)用較多的涂層有非極性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）、極性的聚丙烯酸酯（PA）或聚乙二醇（PEG）。PDMS涂層通常用于非極性化合物的分析，PA涂層通常用于中極性化合物的分析。經(jīng)文獻(xiàn)報(bào)道對比研究［16］，表明PA萃取頭對酚類的萃取效果更好。涂層的厚度對待測物的固相吸附量和平衡時(shí)間都有一定的影響，涂層越厚，固相吸附量越大，有利于提高方法的靈敏度，但由于待測物進(jìn)入涂層是一種擴(kuò)散的過程，涂層越厚，達(dá)到平衡需要的時(shí)間及解析時(shí)間越長，分析速度越慢，且容易造成纖維涂層的流失和色譜峰形的拉寬和拖尾，實(shí)驗(yàn)選用萃取涂層為PA，厚度為85 μm。

2.1.3萃取溫度

設(shè)定2，4，6-TCP與PCP的濃度為20.0 μg/L，萃取時(shí)間為40 min，10.0 mL水樣品中預(yù)先加入0.5 mL鹽酸溶液和3.6 g氯化鈉，在萃取溫度20，30，40，60，80℃條件下，考察色譜峰面積，結(jié)果見圖1。由圖1可知，萃取量隨著溫度的升高而增加，這是因?yàn)闇囟扔绊懟衔镌诠桃合嗪蜌庖合嘀g的分配平衡常數(shù)。隨著溫度的升高，水汽含量增加，對氣相色譜柱的損害加大，因此選擇頂空溫度萃取為60℃。

圖1　萃取溫度的影響

2.1.4萃取時(shí)間

設(shè)定2，4，6-TCP與PCP的濃度為20.0 μg/L，萃取溫度為60℃，10.0 mL樣品中預(yù)先加入0.5 mL鹽酸溶液和3.6 g氯化鈉，在萃取時(shí)間為20，30，40，50，60 min條件下，考察色譜峰面積，結(jié)果見圖2。由圖2可知，萃取量隨著時(shí)間的升高而增加，2，4，6-TCP和PCP在40 min時(shí)基本都達(dá)到萃取平衡，因此選擇萃取時(shí)間為40 min。

圖2　萃取時(shí)間的影響

2.1.5離子強(qiáng)度的影響

“鹽析”效應(yīng)，可以降低氯酚在水中的溶解度，迫使氯酚進(jìn)入SPME固相涂層中。加入飽和的NaCl能明顯提高氯酚的萃取量。PCP屬于例外，在中性溶液中其分子狀態(tài)較少，以離子狀態(tài)為主，當(dāng)加入NaCl后，由于溶液的離子強(qiáng)度增加，加速了PCP的離解反而使萃取量降低。當(dāng)加入0.5 mL鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液至pH值為2時(shí)，PCP的離解減弱，又能使PCP的萃取量恢復(fù)至未加NaCl的水平。試驗(yàn)表明，加入飽和NaCl應(yīng)與調(diào)節(jié)溶液pH值為2同時(shí)采用，方能保證氯酚的萃取量。

2.1.6解析溫度與解析時(shí)間

吸附在萃取頭上的被分析物能在短時(shí)間內(nèi)高溫解析，但溫度太高會(huì)影響萃取頭的壽命，且可能導(dǎo)致被分析物分解，因此選擇解析溫度（即進(jìn)樣口溫度）為220℃。選定在220℃下對20.0 μg/L標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液分別解析1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 min，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，2，4，6-TCP和PCP隨著解析時(shí)間的增加響應(yīng)值增大，達(dá)到一定時(shí)間后趨于平穩(wěn)，因此選擇解析時(shí)間為2.5 min。

圖3　解析時(shí)間的影響

2.2定性分析

在實(shí)驗(yàn)條件下，2，4，6-TCP與PCP標(biāo)準(zhǔn)溶液氣相色譜圖見圖4，樣品加標(biāo)色譜圖見圖5。出峰順序及保留時(shí)間依次為2，4，6-TCP 7.65 min，PCP 9.51 min，分離效果好，色譜峰無拖尾現(xiàn)象。

圖5　TCP與PCP樣品加標(biāo)氣相色譜圖

2.3線性方程、相關(guān)系數(shù)與方法檢出限

按照實(shí)驗(yàn)方法對2，4，6-TCP與PCP的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測定，結(jié)果表明，2，4，6-TCP與PCP的質(zhì)量濃度x在0.500～20.0μg/L范圍與色譜峰面積y呈良好的線性關(guān)系，工作曲線回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表1。

表1　線性方程、線性范圍與相關(guān)系數(shù)

根據(jù)GB 17378.2 《海洋監(jiān)測規(guī)范 第2部分：數(shù)據(jù)處理與分析質(zhì)量控制》中規(guī)定，氣相色譜分析方法檢出限是指檢測器恰能產(chǎn)生與噪聲相區(qū)別的響應(yīng)信號時(shí)，所需進(jìn)入色譜柱的物質(zhì)的最小量。一般認(rèn)為恰能分辨的響應(yīng)信號最小量為噪聲的兩倍。對空白水樣進(jìn)行11次測定，估算方法檢出限，結(jié)果見表2。

表2　方法檢出限 μg/L

2.4精密度與回收試驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)方法，對濃海水樣品中的氯酚進(jìn)行測試。分別在同一樣品中添加兩種濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)水平重復(fù)測定6次，計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）與平均回收率，結(jié)果見表3。由表3可知，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.65%～11.4%（n=6），加標(biāo)回收率在73.5%～119%之間。該方法精密度、準(zhǔn)確度高，適合于濃海水中氯酚的快速分析。

表3　精密度與回收試驗(yàn)結(jié)果

3　結(jié)語

采用頂空固相微萃取氣相色譜法快速分析了濃海水中2，4，6-三氯酚（2，4，6-TCP）和五氯酚（PCP），方法有機(jī)溶劑用量少，樣品預(yù)處理簡單快速，且定量分析準(zhǔn)確，檢出限低，靈敏度、精密度高，回收效果好。該法對于監(jiān)測濃海水中揮發(fā)性鹵代烴具有很好的實(shí)用價(jià)值。

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Determination of Chlorophenols in Desalinated Seawater by Headspace Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography

Liu Jing，Zeng Xingyu，Zhou Dongxing， Zhao Jinghong，Pan Xianhui
（Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization， State Oceanic Administration，Tianjin 300192， China）

The method for determination of chlorophenol in concentrated seawater by headspace solid phase microextraction-gas chromatography was established. 2，4，6-trichlorophenol （2，4，6-TCP） and pentachlorophenol （PCP）in concentrated seawater were separated and enriched by using headspace solid phase microextraction（HS-SPME），and then determined by gas chromatography with an electron capture detector（μECD）. Determination parameters such as extraction time，extraction temperature and salinity were discussed. 2，4，6-TCP and PCP were extracted at 60℃ for 40 min. The detection limits of 2，4，6-TCP and PCP were 0.055，0.128 μg/L，respectively. The mass concentration of 2，4，6-TCP and PCP was linear with its chromatographic peak areas in the range of 0.500-20.0 μg/L，the correlation coefficients were more than 0.999. The RSD of determination results was 3.65%-11.4%（n=6） for 2，4，6-TCP and PCP. The recovery was 73.5%-119.0%. The method is rapid，has high sensitivity，which is suitable for the analysis of chlorophenol in concentrated seawater.

headspace solid phase micro extraction；gas chromatography；desalinated seawater；2，4，6-three chlorophenols；pentachlorophenol

O657.7

A

1008-6145（2016）04-0031-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.04.008

*海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201305039）；國家海洋局業(yè)務(wù)化項(xiàng)目（YWZC2015-03）；海水淡化與綜合利用創(chuàng)新服務(wù)平臺-膜法海水淡化技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺項(xiàng)目（cxsf2014-34-B）

聯(lián)系人：劉靜；E-mail: msfatter@hotmail.com

2016-04-18