甘志永，李艷榮，徐 蕾，李克成

（1.江蘇省徐州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 徐州 221018；2.汶上縣第一中學，山東 濟寧 272500）

0 引言

酚類化合物是一類廣泛用于印染、煉焦、制藥、日化、石化、農(nóng)藥等行業(yè)的化工原料，包括甲酚類、氯酚類、硝基酚類、苯酚類等，具有很強的毒性，在水中達到一定濃度可致使魚類死亡[1-2]。由于酚類化合物的廣泛使用，因此在環(huán)境要素中已經(jīng)廣泛存在，嚴重影響人民健康。目前，我國頒布的GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》 表3 和GB—T 14848-2017《地下水質(zhì)量標準》 表2 對2，4，6-三氯酚和五氯酚，GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》表3 對2，4-二氯酚、2，4，6- 三氯酚和五氯酚都給出了標準限值，要求對水體中的酚類污染物進行監(jiān)測和控制。

目前，水中酚類污染物的監(jiān)測方法主要有氣相色譜法[3-5]、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法[6-9]、液相色譜法[10]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[11]等，所用的前處理方法主要有液液萃取法[4，6]、固相萃取法[6，9-11]、固相微萃取法[3，5，8]、衍生法[3，6]、頂空法[7]等。大多使用大量有機溶劑，且步驟繁瑣。固相微萃?。⊿olid Phase Microextraction，SPME）是在固相萃取技術的基礎上發(fā)展起來的前處理技術，經(jīng)過不斷發(fā)展，技術逐步成熟，其根據(jù)“相似相溶”原理，利用涂層玻璃纖維直接對目標化合物進行富集[12-13]，方便、快捷、綠色。隨著科學技術的不斷進步，串聯(lián)質(zhì)譜檢測器（MS/MS）技術已廣泛應用于分析測試領域[14-18]，相比于單桿質(zhì)譜，具有抗基體干擾能力強，靈敏度高等優(yōu)點[16-18]。

GB/T 5750.10—2006 《生活飲用水標準檢驗方法 消毒副產(chǎn)物指標》（12.2），使用膜厚為85 μm 的聚丙烯酸酯（PA）萃取頭，在酸性條件下，利用頂空固相微萃取-氣相色譜法測定了生活飲用水及其水源水中的2，4，6-三氯苯酚和五氯酚2 種污染物，本方法在頂空固相微萃取方法原理的基礎上，結(jié)合先進的串聯(lián)質(zhì)譜檢測技術，開發(fā)了頂空固相微萃取-氣相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法測定水中14 種酚類污染物的檢測方法，既避免了氣相色譜法采用保留時間定性帶來的基體干擾或者假陽性問題，又進一步提高了檢測的靈敏性，且具有操作簡單，綠色環(huán)保等優(yōu)點。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

安捷7890B-7000C 氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀 （美國Aglient Technologies 公司），配置Combi PAL 自動進樣器（瑞士CTC 公司，帶自動固相微萃取進樣模塊）；20 mL 頂空瓶（與CTC 自動進樣器配套，美國Agilent Technologies 公司）；HP-5MS色譜柱 （30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，美國Aglient Technologies 公司）。3 種SPME 萃取纖維頭 （美國Supelco 公司），涂層分別為100 μm 聚二甲基硅氧烷（PDMS）、85 μm 聚丙烯酸酯（PA）和85 μm CAR/聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS），超純水機（艾柯公司）。

14 種苯酚類標準溶液 （1 000 mg/L，介質(zhì)異丙醇，Ultra Scientific）苯酚（BP），2-氯苯酚（2-CP），2-甲酚（2-MP），3-甲酚（3-MP），4-甲酚（4-MP），2，4-二甲酚（2，4-DMP），2，4-二氯苯酚（2，4-DCP），4-氯苯酚（4-CP），2，6-二氯苯酚（2，6-DCP），2，4，6-三氯苯酚（2，4，6-TCP），2，4，5-三氯苯酚（2，4，5-TCP），4-硝基苯酚（4-NP），2，3，4，6-四氯苯酚（2，3，4，6-TCP），五氯酚（PCP）；甲醇為色譜純（美國Tedia 公司）；NaCl（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）；1 mol/L 稀鹽酸溶液。

1.2 HS-SPME 操作步驟及參數(shù)

取水樣10.00 mL 于20 mL 頂空瓶中，加入3.6 g NaCl 充分溶解，然后加入0.5 mL 稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH 值為酸性；頂空平衡溫度：70 ℃；頂空平衡時間：40 min；攪拌速度：350 r/min；吸附時間：15 min；解析溫度：280 ℃；解吸時間：5 min。進樣結(jié)束后，將萃取頭在另一進樣口280 ℃下老化5 min。

1.3 色譜及質(zhì)譜參數(shù)

1.3.1 質(zhì)譜參數(shù)

14 種苯酚類化合物質(zhì)譜參數(shù)見表1。

離子源溫度為230 ℃；四級桿溫度為150 ℃；EI離子源；電離能量為70 eV；質(zhì)譜端接口溫度280 ℃；載氣為高純氦氣≥99.999%，流速1.0 mL/min；淬滅氣流速2.25 mL/min：碰撞氣為高純氮氣≥99.999%；多重反應監(jiān)測模式（MRM），溶劑延遲時間3 min。

1.3.2 色譜條件

進樣口溫度280 ℃，不分流進樣；升溫程序：初始溫度80 ℃（保持2 min），以8 ℃/min 升溫至200℃，以15 ℃/min 升溫至280 ℃；載氣為高純氦氣≥99.999%，流速為1.0 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取條件優(yōu)化

HS-SPME 的萃取效率受多種因素影響，萃取頭涂層的性質(zhì)、水樣的性質(zhì)、頂空瓶加熱溫度、平衡時間、吸附時間、解析時間和解析溫度等。本實驗在GBT 5750.10—2006 《生活飲用水標準檢驗方法 消毒副產(chǎn)物指標》（12.2）方法的基礎上，對頂空瓶加熱溫度、平衡時間以及萃取頭的吸附時間等實驗參數(shù)進行了優(yōu)化和討論。用超純水配成質(zhì)量濃度為20.0 μg/L 的酚類化合物水樣，用來進行實驗條件優(yōu)化。

2.1.1 頂空瓶加熱溫度

頂空溫度提高利于水中酚類的揮發(fā)，可以提高萃取效率，但是溫度過高會導致目標化合物再次解析，取10.0 mL 已配制好質(zhì)量濃度20.0 μg/L 的酚類化合物水樣4 份，按照1.2 的操作步驟，分別在40，50，60，70，80 ℃進行固相微萃取，其他實驗參數(shù)同1.2，結(jié)果見圖1。由圖1 可以看出，隨著頂空溫度升高，萃取效率也逐步提高，當溫度升到80 ℃時，萃取量增加不明顯，部分目標物如苯酚、2-氯苯酚、2-甲酚、3-甲酚/4-甲酚等的萃取量反而呈現(xiàn)下降趨勢，因此選擇70 ℃為最佳頂空溫度。

圖1 萃取量隨頂空平衡溫度的變化

2.1.2 頂空瓶平衡時間

HS-SPME 過程包含2 個平衡狀態(tài)：①目標物化合物從水相擴散至氣相，達到氣液平衡狀態(tài)；②氣相中的目標化合物被萃取涂層吸附，達到吸附平衡狀態(tài)。由于不同化合物的沸點等理化性質(zhì)的差異，達到平衡狀態(tài)所需時間也不同。本實驗討論了頂空瓶加熱平衡20，30，40，50，60 min 等5 個時間段目標化合物的萃取量變化，操作步驟和其他參數(shù)同1.2，實驗結(jié)果見圖2。由圖2 可以看出，從20 到40 min，隨著平衡時間延長，目標化合物的萃取量升高，從40到60 min，萃取量變化不再明顯，在60 min 時少量化合物的萃取量反而小幅降低。實驗結(jié)果表明，頂空瓶在70 ℃下加熱40 min，目標化合物基本達到氣液平衡狀態(tài)，考慮到樣品分析效率，選擇40 min 為平衡時間。

圖2 萃取量隨頂空平衡時間的變化

2.1.3 萃取頭吸附時間

萃取涂層對目標化合物的吸附量，除了受吸附涂層和目標化合物的性質(zhì)影響外，還受攪拌速度、環(huán)境溫度、吸附時間等因素的影響，本小節(jié)實驗還是采用固定其他參數(shù)（同1.2），變化單因素吸附時間的方式，對吸附時間進行優(yōu)化。選取5，10，15，20，25 min 5 個時間段進行吸附時間參數(shù)優(yōu)化，實驗結(jié)果見圖3。由圖3 可以看出，吸附時間15 min 后，隨著時間延長，萃取量增加很少，基本達到平衡狀態(tài)，少量目標物在10 min 時就基本達到平衡狀態(tài)，因此選取15 min 為最優(yōu)萃取時間。

圖3 萃取量隨吸附時間的變化

2.1.4 關于其他參數(shù)

對于萃取頭的解析溫度、解析時間以及攪拌速度等參數(shù)，方法和文獻[3，8，18]已經(jīng)給與充分討論，本實驗不再重復進行，綜合考慮，選擇280 ℃下解析5 min，攪拌速度為350 r/min。

2.2 質(zhì)譜碰撞能量優(yōu)化

采用MS1Scan 模式，獲得各目標化合物的全掃描質(zhì)譜圖，根據(jù)質(zhì)譜圖，選擇豐度最高的離子碎片作為母離子。打開碰撞氣，采用子離子掃描模式（Product ion），MS2 對母離子產(chǎn)生的子離子碎片進行全掃描檢測，根據(jù)質(zhì)譜圖結(jié)果，選擇豐度較大的2 個碎片離子作為子離子。建立MRM 采集方法，按照由低到高的順序設置子離子的碰撞電壓，比較不同電壓下的離子豐度，選擇豐度最大的子離子作為定量離子，對應電壓為優(yōu)化碰撞能量（Collision Energy），14 種酚類化合物的保留時間、定量、定性離子及優(yōu)化后的碰撞電壓見表1。MRM 總離子流見圖4。

圖4 總離子流

2.3 方法適用性驗證

用純水配制5 個質(zhì)量濃度為2.0，4.0，8.0，20.0，40.0 μg/L 5 個的水樣，采用1.2 節(jié)的步驟和參數(shù)進行分析，繪制濃度（x）- 峰面積（y）校準曲線，14 種酚類化合物的回歸方程均具有較好的線性關系，相關系數(shù)r 均大于0.998，見表2。根據(jù)HJ 168—2010《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術導則》[19]關于檢出限的計算方法，平行測定7 次空白低濃度加標樣品，計算各目標化合物的檢出限，14 種酚類化合物的檢出限在0.04 ～0.28 μg/L 范圍內(nèi)；選取一個地表水飲用水源地水樣，經(jīng)本方法測定，未檢出酚類污染物，然后用此水樣配制6 個加標質(zhì)量濃度為2.0 μg/L的加標水樣，經(jīng)測定，14 種酚類化合物的加標回收率平均值范圍在83%～116%之間，6 次平行測定的RSD 范圍在2.3%～12.3%之間。

表2 方法的線性參數(shù)、檢出限、準確度及精密度

3 結(jié)論

（1）在GBT 5750.10—2006《生活飲用水標準檢驗方法消毒副產(chǎn)物指標》（12.2）頂空固相微萃取的方法原理基礎上，利用目前先進的HS-SPME-GCMS/MS 自動檢測儀器，開發(fā)了14 種酚類化合物新的檢測方法，本方法相比于氣相色譜法[3-4]，抗基體干擾能力強，可以避免假陽性結(jié)果的出現(xiàn)。

（2）采用自動進樣方式，HS-SPME 法和GC-MS/MS 聯(lián)合在線完成分析測試，操作簡單，幾乎不需要樣品前處理過程，且避免了大量有機溶劑的使用，相比于現(xiàn)行的液液萃取和固相萃取[4，6]，更方便快捷、綠色環(huán)保。

（3）經(jīng)過方法適用性驗證，此方法具有檢出限低、重復性好、靈敏度和準確度高，能滿足水中酚類污染物的檢測要求。