陳加偉，宋洲，羅火焰，劉田，方紹敏，唐澤彪

（湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心，武漢 430034）

作為重要的原料和中間體，硝基苯類化合物被廣泛用于醫(yī)藥、染料、化工和炸藥等行業(yè)，經(jīng)由上述行業(yè)工廠排放的廢水進(jìn)入環(huán)境水體。由于硝基苯類化合物的生物毒性效應(yīng)［1］，其已被我國及美國EPA列為環(huán)境優(yōu)先控制污染物黑名單，在我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838–2002）［2］和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB／T 14848–2017）［3］中均將硝基苯類化合物列為特定分析項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測。

目前，在我國標(biāo)準(zhǔn)HJ 648–2013 中，硝基苯、鄰硝基甲苯、間硝基甲苯、對硝基甲苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯、鄰硝基氯苯、對二硝基苯、間二硝基苯、 2，6-二硝基甲苯、鄰二硝基苯、2，4-二硝基甲苯、 2，4-二硝基氯苯、3，4-二硝基甲苯和2，4，6-三硝基甲苯等15 種硝基苯類化合物可利用液–液萃?。?固相萃取富集，以氣相色譜電子捕獲檢測器測定，外標(biāo)法定量［4］。對于硝基苯類化合物的樣品前處理，許海清等［5］進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)少量樣品適用液–液萃取，而對于多樣品分析，全自動(dòng)固相萃取效率更高。此外，孔曄等［6］測定土壤中硝基苯類化合物時(shí)，發(fā)現(xiàn)土壤基質(zhì)存在增強(qiáng)效應(yīng)，需要利用帶基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線才能進(jìn)行準(zhǔn)確定量。王飛等［7］依據(jù)HJ 648–2013 測定廢水中硝基苯類化合物，以2，4-二硝基甲苯為例，評定氣相色譜法測定水體中硝基苯類化合物含量的不確定度主要來源為校準(zhǔn)曲線擬合和測量重復(fù)性兩個(gè)因素，尤其是前者對不確定度貢獻(xiàn)最大。與外標(biāo)法相比，內(nèi)標(biāo)法定量更具有優(yōu)勢，然而相關(guān)研究卻并未采用［8–13］。

筆者采用甲苯液–液萃取，氣相色譜雙柱分離定性，利用1-溴-2-硝基苯內(nèi)標(biāo)校正，減小校準(zhǔn)曲線擬合和測量重復(fù)性的影響，以氣相色譜法電子捕獲檢測器測定水體中15 種硝基苯類化合物，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的準(zhǔn)確定量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：7890B 型，配微電子捕獲檢測器（μ-ECD），美國安捷倫科技有限公司；

超純水機(jī)：Milli-Q Direct 8 型，美國密理博公司；

15 種硝基苯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：硝基苯、鄰硝基甲苯、間硝基甲苯、對硝基甲苯的質(zhì)量濃度均為5 000 mg／L，間硝基氯苯、對硝基氯苯、鄰硝基氯苯、對二硝基苯、間二硝基苯、2，6-二硝基甲苯、鄰二硝基苯、2，4-二硝基甲苯、2，4-二硝基氯苯、3，4-二硝基甲苯、2，4，6-三硝基甲苯的質(zhì)量濃度均為500 mg／L，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；

1-溴-2-硝基苯溶液：5 000 mg／L，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司，使用時(shí)用甲苯稀釋成1.00 mg／L；

甲苯：色譜純，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；高純氮?dú)猓杭兌却笥?9.999%；

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純，其中無水硫酸鈉和氯化鈉均在650℃下煅燒4 h，置于干燥器中冷卻后備用；

實(shí)驗(yàn)用水為Mill-Q 超純水機(jī)制備所得超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜系統(tǒng)一

色 譜 柱：DB–1701P 型（30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司）；進(jìn)樣口溫度：250℃；檢測器溫度：270℃；程序升溫：50℃保持2 min，以12℃／min 速率升溫至200℃，保持1 min，再以15℃／min 速率升溫至270℃，保持5 min；載氣：高純氮?dú)?，流量?.0 mL／min；尾吹氣流量：40 mL／min；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL。

1.2.2 色譜系統(tǒng)二

色譜柱：CD–1 型（60 m ×0.32 mm，1.0 μm，德國CNW 科技公司）；進(jìn)樣口溫度：250℃；檢測器溫度：300℃；程序升溫：60℃保持1 min，以10℃／min 速率升溫至200℃，保持1 min，再以10℃／min 速率升溫至230℃，保持1 min，最后以15℃／min 速率升溫至270℃，保持3.4 min；載氣：高純氮?dú)?，流量?.2 mL／min；尾吹氣流量：30 mL／min；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL。

1.3 樣品采集與保存

按照《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL 219–2013）采集水樣［14］，取1 L 樣品于事先清洗干凈的棕色玻璃瓶中，密封，于0～4℃避光冷藏保存，7 d 內(nèi)完成萃取，萃取液于40 d 內(nèi)分析完畢。

1.4 樣品前處理

向預(yù)先用丙酮潤洗的500 mL 分液漏斗中加入20 g 氯化鈉，加入200 mL 水樣，定量加入10 mL 甲苯，搖蕩萃取5 min，靜置15 min，待兩相分層，將有機(jī)相從上層轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加入無水硫酸鈉除水，然后取0.5 mL 樣品于1 mL 樣品瓶中，依次加入100 μL 1.00 mg／L 的1-溴-2-硝基苯溶液（作為內(nèi)標(biāo)）、0.4 mL 甲苯，混勻，上機(jī)測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件選擇

影響目標(biāo)物色譜分離及響應(yīng)的主要因素包括進(jìn)樣口溫度、色譜柱升溫程序、色譜柱流量、分流比等儀器參數(shù)，參照HJ 648–2013 色譜條件［4］，分別選擇CD–1 型色譜柱和DB–1701P 型色譜柱分離分析15 種硝基苯類化合物，色譜圖分別如圖1（a）（b）所示。由圖1（a）可知，在1.2.1 色譜條件下，DB–1701P 型色譜柱不能有效分離對硝基甲苯和間硝基氯苯；圖1（b）表明利用CD–1 型色譜柱（色譜柱升溫速率由標(biāo)準(zhǔn)的15℃／min 降至10℃／min），可實(shí)現(xiàn)對硝基甲苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯、鄰硝基氯苯等的有效分離，待其出峰后，升溫速率恢復(fù)至15℃／min，進(jìn)行之后組分的分離，以節(jié)省分析時(shí)間。優(yōu)化后的色譜條件見1.2.2，15 種硝基苯分離效果良好。因此在后續(xù)研究中選用CD–1 柱作為定量分析用色譜柱，DB–1701P 柱作為輔助定性使用。

圖1 15 種硝基苯類化合物色譜分離圖

2.2 萃取溶劑選擇

HJ 648–2013［4］推薦15 種硝基苯類化合物液–液萃取溶劑為10 mL 甲苯。考慮到甲苯的毒性，戴寶成等［13］研究采用正己烷代替甲苯并成功實(shí)現(xiàn)水中硝基苯的液–液萃取檢測。然而李利榮等［12］研究發(fā)現(xiàn)，與正己烷、正己烷–乙酸乙酯（3+1）、環(huán)己烷、二氯甲烷等相比，甲苯更適宜于用作15 種硝基苯類化合物的液–液萃取劑，它不僅萃取效率高，而且溶劑空白干擾小。結(jié)合該研究及HJ 648–2013，選擇10 mL 甲苯作為萃取溶劑。

2.3 校準(zhǔn)曲線擬合

利用氣相色譜法測定15 種硝基苯類化合物，校準(zhǔn)曲線擬合和測量重復(fù)性是其不確定度的主要來源，其中前者對不確定度貢獻(xiàn)最大［7］。如表1 所示，用外標(biāo)法定量時(shí)，15 種硝基苯標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)為0.997 7～0.999 0，均滿足不小于0.995 的要求，但是線性方程截距較大，測量準(zhǔn)確度偏低。而采用內(nèi)標(biāo)法定量，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.999，且線性方程截距較小，測量準(zhǔn)確度得以提高。

表1 15 種硝基苯類化合物校準(zhǔn)曲線線性范圍、線性方程及相關(guān)系數(shù)

此外，依據(jù)王飛等［7］的方法分別考察了外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行校準(zhǔn)曲線擬合測定15 種硝基苯引入的不確定度，結(jié)果列于表2。

表2 校準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由表2 可知，經(jīng)內(nèi)標(biāo)法擬合后，校準(zhǔn)曲線不確定度減小，其中3，4-二硝基甲苯測量不確定度降幅最大，僅為原來的21.1%，提高了測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.4 測量重復(fù)性

配制20 份相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法測定，按照式(1)計(jì)算每次測定值的相對偏差：

式中：ci——標(biāo)準(zhǔn)溶液第i次測定值；

cs——標(biāo)準(zhǔn)溶液的理論濃度。

20 份硝基苯、鄰硝基甲苯、鄰硝基氯苯、對-二硝基苯、2，6-二硝基甲苯和2，4，6-三硝基甲苯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定結(jié)果的相對偏差列于表3。

由表3 可知，利用外標(biāo)法定量時(shí)，硝基苯、鄰硝基甲苯、鄰硝基氯苯、對-二硝基苯、2，6-二硝基甲苯和2，4，6-三硝基甲苯的相對偏差分別為0.35%～25.2%，1.49%～27.0%，0.47%～27.0%，1.92%～31.7%，1.78%～28.7% 和6.35%～49.9%；而利用內(nèi)標(biāo)法定量時(shí)，硝基苯、鄰硝基甲苯、鄰硝基氯苯、對–二硝基苯、2，6-二硝基甲苯和2，4，6-三硝基甲苯的相對偏差則分別為–5.01%～1.65%， –2.54%～1.64%，–1.93%～–0.06%，–0.29%～2.94%， –1.19%～2.04%和2.33%～18.3%，相對偏差變動(dòng)大幅減小，測定結(jié)果的精密度明顯提高。

表3 重復(fù)性試驗(yàn)測定結(jié)果的相對偏差 %

2.5 檢出限及定量下限

根據(jù)HJ 168–2010 的規(guī)定［15］，連續(xù)測定7 個(gè)低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法檢出限，利用4 倍檢出限換算得到定量下限，結(jié)果列于表4。由表4 可知，15 種硝基苯類化合物的檢出限為0.007～0.17 μg／L，定量下限為0.028～0.68 μg／L，均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)HJ 648–2013。

表4 方法檢出限及定量下限 μg／L

2.6 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)

在不含硝基苯類化合物的自然水體（取自漢江武漢段）中添加低、中和高3 個(gè)濃度水平的目標(biāo)物，平行測定6 次，以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和加標(biāo)回收率分別表征方法的精密度和準(zhǔn)確度，結(jié)果列于表5。由表5 可知，15 種硝基苯類化合物加標(biāo)回收率為77.5%～110%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.66%～9.41%(n=6)，精密度和準(zhǔn)確度能夠滿足實(shí)際樣品測定需求。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

3 結(jié)語

建立了雙柱定性內(nèi)標(biāo)校正測定水體中15 種硝基苯類化合物的氣相色譜檢測方法。采用內(nèi)標(biāo)校正后，減小了因校準(zhǔn)曲線擬合和測量重復(fù)性引入的不確定度，方法精密度及準(zhǔn)確度均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)方法，可用于自然水體如地表水、地下水中硝基苯類化合物的檢測分析。