夏鵬超，王 君，楊小紅，袁躍甫，澤仁曲珍，張殷俊

1.西藏自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，西藏 拉薩 850000 2.拉薩海關(guān)技術(shù)中心，西藏 拉薩 850000 3.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

隨著化工工業(yè)的迅速發(fā)展和陰離子洗滌劑的廣泛使用，大量含有陰離子洗滌劑的廢水進(jìn)入環(huán)境水體，有研究甚至在人類活動(dòng)較少的南極地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了陰離子洗滌劑的存在[1]。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)[2]，國(guó)內(nèi)138家合成洗滌劑生產(chǎn)企業(yè)中，有101家的產(chǎn)品中含有直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)，占比高達(dá)73%，其中檢出頻率較高的是十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)[3]。此外,水體陰離子表面活性劑相關(guān)分析方法[4-6]中使用的參考標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)也均為SDBS。陰離子表面活性劑進(jìn)入環(huán)境水體后，會(huì)破壞水中溶解氧的動(dòng)態(tài)平衡，造成水質(zhì)惡化，影響水生生物的生長(zhǎng)。受污染物自身結(jié)構(gòu)及水體微生物、pH等諸多環(huán)境因素的影響，陰離子表面活性劑的降解過程復(fù)雜。因此，陰離子表面活性劑成為環(huán)境水體重要的污染指標(biāo)之一[7]。

目前，陰離子表面活性劑的測(cè)定方法主要有直接兩相滴定法[8]、亞甲藍(lán)分光光度法[4-5]、流動(dòng)注射法[6]、液相色譜法及液相色譜質(zhì)譜法[9-12]。采用直接兩相滴定法、亞甲藍(lán)分光光度法和流動(dòng)注射法3種方法分析陰離子表面活性劑的過程中，均會(huì)用到三氯甲烷，而三氯甲烷是我國(guó)重要的環(huán)境污染控制指標(biāo)之一[13-14]。分光光度法需經(jīng)歷反復(fù)萃取和水洗，過程煩瑣，且水樣中無機(jī)鹽的干擾較大。連續(xù)流動(dòng)注射法最大的問題在于其高原適用性。因高原地區(qū)氣壓較低，試劑中大量微小氣泡的存在會(huì)使儀器無法正常工作。西藏地區(qū)海拔高、氣壓低，三氯甲烷在此環(huán)境條件下的揮發(fā)性更強(qiáng)[15-16]。而當(dāng)檢測(cè)人員長(zhǎng)期暴露在含有大量三氯甲烷溶劑蒸氣的環(huán)境中時(shí)，其身體健康會(huì)受到極大傷害。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[4-6]測(cè)定陰離子表面活性劑時(shí)，若樣品中存在磺酸鹽和香精等共存物，會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生正干擾，造成測(cè)定結(jié)果的假陽性[17]。總之，現(xiàn)有檢測(cè)方法存在的次生環(huán)境污染、操作過程復(fù)雜及共存物干擾等問題，在一定程度上影響了可靠檢測(cè)數(shù)據(jù)的獲取。

根據(jù)文獻(xiàn)資料，國(guó)內(nèi)以往也有使用高效液相色譜法檢測(cè)環(huán)境水體中的陰離子表面活性劑的相關(guān)研究。例如：莫蘋等[18]研究了采用高效液相色譜-紫外檢測(cè)法測(cè)定廢水中的SDBS的分析條件、干擾因素和樣品前處理方式等，同時(shí)比對(duì)了不同前處理?xiàng)l件和不同檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果的差異；韓曉嫣等[19]通過對(duì)比不同前處理方法和不同前處理溶劑對(duì)分析結(jié)果的影響，建立了利用高效液相色譜儀測(cè)定廢水中的陰離子表面活性劑含量的方法，但其方法需對(duì)樣品濃度進(jìn)行初步篩選后才能確定下一步的樣品處理方式；黃朝顏[20]提出的陰離子表面活性劑測(cè)定方法與韓曉嫣等[19]建立的方法相似，均需對(duì)樣品濃度進(jìn)行篩選后才能確定下一步的樣品處理方式。以上研究的基本思路是對(duì)樣品進(jìn)行液液萃取或SPE小柱固相萃取等前處理后，使用高效液相色譜-紫外或熒光檢測(cè)器法對(duì)樣品中的陰離子表面活性劑的含量進(jìn)行測(cè)定。此外，韓曉嫣等[19]、黃朝顏[20]在測(cè)定水體中的陰離子表面活性劑的過程中使用了甲基異丁基甲酮(MIBK)，該物質(zhì)同樣具有刺激性和毒性[20]，會(huì)影響檢測(cè)人員的健康。

隨著近年來液相色譜儀器檢測(cè)能力的不斷提升，現(xiàn)有儀器設(shè)備已具備較高的靈敏度和可靠性。針對(duì)上述研究[18-20]中的前處理方法存在的問題，借鑒相關(guān)文獻(xiàn)[21]關(guān)于陰離子表面活性劑測(cè)定過程的干擾物的研究結(jié)論，筆者結(jié)合實(shí)際檢測(cè)工作的需要，通過簡(jiǎn)化前處理過程和優(yōu)化檢測(cè)設(shè)備的方式，將采集到的環(huán)境水體樣品直接用0.45 μm濾膜過濾后，使用高效液相色譜法進(jìn)行分離，并以SDBS作為定性和定量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用熒光光譜法進(jìn)行測(cè)定，利用歸一化法計(jì)算樣品中LAS的含量。優(yōu)化后的檢測(cè)方法避免了三氯甲烷和MIBK的使用，減少了前處理的操作步驟，并可對(duì)超出測(cè)定上限的樣品采取直接稀釋的方式進(jìn)行測(cè)定。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 168—2020)[22]的要求，驗(yàn)證了方法的檢出限、重復(fù)性和準(zhǔn)確度，并通過對(duì)河流、湖泊和生活污水等不同類型實(shí)際樣品進(jìn)行測(cè)定及加標(biāo)回收率計(jì)算，驗(yàn)證在高海拔環(huán)境條件下采用本文優(yōu)化后的方法測(cè)定水體中的LAS類陰離子表面活性劑的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

高效液相色譜儀(美國(guó)Agilent，1260，帶熒光檢測(cè)器)；色譜柱(美國(guó)Agilent，ZORBAX Eclipse XDB-C18，規(guī)格4.6 mm×250 mm，粒徑5 μm)；針式過濾器及0.45 μm濾膜(上海安譜)；純水機(jī)(法國(guó)MilliQ，Integral 3)。甲醇(美國(guó)Thermo Fisher，HPLC級(jí))；SDBS(上海安譜)；陰離子表面活性劑有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所)。

1.2 測(cè)定條件

流動(dòng)相的組成為甲醇-水(體積比90∶10)，流速為0.5 mL/min，柱溫為(35.0±1.0)℃，進(jìn)樣體積為20.0 μL。熒光檢測(cè)器條件：激發(fā)波長(zhǎng)=232 nm，發(fā)射波長(zhǎng)=290 nm[16-17]。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品預(yù)處理

取未加保存劑并經(jīng)自然沉降后的樣品，使用0.45 μm濾膜過濾后，轉(zhuǎn)移至棕色色譜瓶?jī)?nèi)，直接上機(jī)測(cè)定。

2.2 流動(dòng)相及流速的選擇

分別以體積比為80∶20和90∶10的甲醇-水混合溶液為流動(dòng)相，流速設(shè)定為0.5 mL/min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用體積比為80∶20的甲醇-水混合溶液為流動(dòng)相時(shí)，峰形不穩(wěn)定，不利于積分及結(jié)果計(jì)算；使用體積比為90∶10的甲醇-水混合溶液為流動(dòng)相時(shí)，峰形較為穩(wěn)定，有利于積分及結(jié)果計(jì)算。色譜結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 以甲醇-水(體積比80∶20)為流動(dòng)相時(shí)的色譜圖Fig.1 Chromatogram with methanol-water (80∶20 by volume) as mobile phase

圖2 以甲醇-水(體積比90∶10)為流動(dòng)相時(shí)的色譜圖Fig.2 Chromatogram with methanol-water (90∶10 by volume) as mobile phase

2.3 定性與定量分析

2.3.1 定性分析

按照本文1.2節(jié)設(shè)定的測(cè)定條件啟動(dòng)儀器設(shè)備，待儀器狀態(tài)及檢測(cè)器基線穩(wěn)定后，將完成過濾的待測(cè)樣品上機(jī)分析。通過對(duì)比實(shí)際樣品中的待測(cè)物和干擾物在熒光檢測(cè)器上的出峰時(shí)間和響應(yīng)情況，對(duì)樣品中的待測(cè)物進(jìn)行定性分析[21]。

2.3.2 定量分析

使用外標(biāo)法定量，采用歸一化法計(jì)算實(shí)際樣品中的待測(cè)物的含量。參考標(biāo)準(zhǔn)方法[4-6]和歷年實(shí)際樣品檢測(cè)情況，建立濃度梯度為0.02、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線，超出曲線范圍的樣品經(jīng)稀釋后重新測(cè)定。校準(zhǔn)曲線性能指標(biāo)見表1。

表1 校準(zhǔn)曲線性能指標(biāo)Table 1 Performance indicators of calibration curves

2.3.3 檢測(cè)能力對(duì)比

由于污水樣品中的陰離子表面活性劑的含量較高，不滿足檢出限的驗(yàn)證要求，不能有效驗(yàn)證方法對(duì)實(shí)際樣品的檢出能力，因此，按照HJ 168—2020[22]附錄A.1中的規(guī)定，重復(fù)測(cè)定7次濃度為0.05 mg/L的空白加標(biāo)樣品，驗(yàn)證本研究所建立方法的實(shí)際檢出能力。經(jīng)驗(yàn)證，該方法的檢出限為0.01 mg/L，符合HJ 168—2020的要求；測(cè)定下限、測(cè)定上限分別為0.04、2.00 mg/L。本研究所建立方法與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法[5-6]的檢測(cè)能力對(duì)比結(jié)果見表2。由表2可知，本研究所建立方法的檢出能力優(yōu)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，具備對(duì)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[13-14]中規(guī)定的陰離子表面活性劑限值的檢出能力。

表2 檢測(cè)能力對(duì)比Table 2 Comparison of detection ability mg/L

2.4 方法重復(fù)性與準(zhǔn)確度驗(yàn)證

2.4.1 重復(fù)性測(cè)定

分別配制濃度為0.15、0.80、1.50 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品，與有LAS檢出的生活污水樣品一起進(jìn)行測(cè)定，驗(yàn)證本研究所建方法的重復(fù)性，結(jié)果見表3。由表3可知，重復(fù)性(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)的范圍為1.3%～6.2%，表明本研究所建方法的重復(fù)性較好。

表3 重復(fù)性驗(yàn)證結(jié)果Table 3 Verification results of repeatability

2.4.2 準(zhǔn)確度和實(shí)際樣品測(cè)定

分別對(duì)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和濃度為0.15、0.80、1.50 mg/L的配制樣品進(jìn)行測(cè)定，驗(yàn)證本研究所建方法的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表4。由表4可知，有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及配制樣品測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差的范圍為2.1%～4.0%，表明該方法具有良好的準(zhǔn)確性。

表4 準(zhǔn)確度驗(yàn)證結(jié)果Table 4 Verification results of accuracy

2.4.3 實(shí)際樣品測(cè)定及加標(biāo)回收率計(jì)算

采用本文建立的方法對(duì)某河流、湖泊和生活污水等環(huán)境水樣進(jìn)行實(shí)際樣品測(cè)定和加標(biāo)回收測(cè)定，驗(yàn)證本方法的實(shí)際樣品測(cè)定能力和加標(biāo)回收率，結(jié)果見表5。其中，未檢出待測(cè)目標(biāo)物的樣品按照方法檢出限(0.01 mg/L)的5倍進(jìn)行加標(biāo)測(cè)定，生活污水樣品按照檢出結(jié)果的2倍進(jìn)行加標(biāo)測(cè)定。

表5 實(shí)際樣品測(cè)定和加標(biāo)回收率計(jì)算結(jié)果Table 5 Results of actual sample determination and standard addition recovery calculation

由表5可知，采用該方法測(cè)定實(shí)際環(huán)境水體樣品LAS類陰離子表面活性劑含量的加標(biāo)回收率范圍為80.0%～116%，其中，生活污水樣品的加標(biāo)回收率整體略低，為80.4%～95.2%。上述結(jié)果表明，本研究所建方法具有較好的實(shí)際樣品加標(biāo)回收測(cè)定能力。

3 結(jié)論

通過優(yōu)化檢測(cè)流程和改進(jìn)檢測(cè)儀器，本研究建立了一種適用于高海拔環(huán)境下測(cè)定水體中的LAS類陰離子表面活性劑的方法。該方法使用0.45 μm濾膜對(duì)環(huán)境水體樣品直接進(jìn)行過濾后，采用高效液相色譜法進(jìn)行分離，使用熒光光譜法進(jìn)行測(cè)定。驗(yàn)證結(jié)果顯示，該方法具有較好的檢出能力、抗干擾能力、重復(fù)性、準(zhǔn)確度及樣品測(cè)試回收率。本研究所建方法未使用三氯甲烷及其他有毒有害試劑，避免了分析過程中次生環(huán)境問題的產(chǎn)生，減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的傷害，是一種環(huán)境友好型的檢測(cè)方法。