駱佳慧，卓毓科，高 英，張瑤琴，王 勇

（浙江人欣檢測(cè)研究院股份有限公司，浙江 寧波 315000）

多環(huán)芳烴的難降解特性和“三致”作用，使之被認(rèn)定為影響人類健康的主要有機(jī)污染物，因此建立分析方法對(duì)環(huán)境樣品中的多環(huán)芳烴進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)具有重大意義[1-2]。

目前開(kāi)發(fā)并使用了許多樣品預(yù)處理方法來(lái)達(dá)到在儀器分析之前純化和富集的目標(biāo)，如液-液萃?。↙LE）、固相萃?。⊿PE）、固相微萃?。⊿PME）及熱脫附預(yù)處理法（DTD）等[3-6]，其中固相萃取法由于其成本低、效果好、操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于多環(huán)芳烴的分析中。而吸附劑的選擇是固相萃取技術(shù)的核心，決定了固相萃取方法的選擇性和靈敏度，針對(duì)疏水性的PAHs，目前常用的吸附劑填料是C18[7-8]，但C18吸附劑僅靠疏水作用對(duì)物質(zhì)進(jìn)行純化和富集，其選擇性較差的。如果能將具有分子識(shí)別功能的非共價(jià)作用力引入固相萃取中，將會(huì)極大的提高其純化和富集能力[9]。目前，在超分子化學(xué)領(lǐng)域，π-π鍵引起了人們的極大關(guān)注，通過(guò)兩個(gè)不飽和鍵引起的單鍵相連所形成的π-π共軛體系對(duì)于多環(huán)芳烴及其苯同系物具有較強(qiáng)的相互作用，因此使得具有π-π共軛體系的吸附材料廣泛應(yīng)用于多環(huán)芳烴的預(yù)處理中[10-12]。其中JUC-48吸附劑作為一種新型MOFs材料，因其具有大比表面積和高孔隙率，成為一種理想的吸附材料和分離介質(zhì)。JUC-48吸附劑作為吸附材料主要通過(guò)自身多孔結(jié)構(gòu)的分子篩效應(yīng)，π-π共軛吸附（與多環(huán)芳香烴及苯同系物相互作用），氫鍵及各種分子間作用力等與被吸附的客體分子發(fā)生相互作用[13]。其本質(zhì)是一種鎘金屬離子與羧酸雜交形成的無(wú)交叉的次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，線性有機(jī)O-供配體是1,4-聯(lián)苯二羧酸，它可以穩(wěn)定存在于水和丙酮、甲醇、乙腈、乙醇、二氯甲烷和DMF等常見(jiàn)有機(jī)溶劑中[14]。因此JUC-48依靠本身性質(zhì)可作為新型吸附劑，具有從液體樣品中提取大尺寸分子分析物的特性，如L Xia等[15]使用JUC-48材料與Hypersil BDS C18色譜柱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Hypersil BDS C18 柱與梯度洗脫組合可在15 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)7種PAHS的良好分離，表明了JUC-48吸附劑用于多環(huán)芳烴固相萃取的應(yīng)用潛力。

本研究在前人研究基礎(chǔ)上，選用JUC-48做吸附劑，通過(guò)固相萃取技術(shù)從水樣中提取了七種輕質(zhì)多環(huán)芳烴。采用高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器（HPLC-DAD）技術(shù)，建立了一種靈敏的測(cè)定環(huán)境水中痕量多環(huán)芳烴萘（NAP）、苊（ACE）、苊烯（ANY）、菲（PHE）、蒽（ANT）、熒蒽（FLT）和芘（PYR）的方法。以期為PAHS監(jiān)測(cè)方法的選用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

七種多環(huán)芳烴：萘（NAP）、苊（ACE）、苊烯（ANY）、菲（PHE）、蒽（ANT）、熒蒽（FLT）和芘（PYR）的標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自美國(guó)Sigma Aldrich公司，HPLC級(jí)甲醇和乙腈購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

微孔吸附劑JUC-48來(lái)自吉林大學(xué)，主要合成步驟如下[14,16]：將四水合硝酸鎘（Cd(NO3)2·4H2O，0.15 g，0.5 mmol）和1,4-聯(lián)苯二羧酸（H2BPDC，0.05 g，0.25 mmol）溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMF，50.0 mL）中，并在室溫下磁力攪拌，持續(xù)2小時(shí)。隨后，將含有三乙胺（0.5 mL）的15 mL的DMF置于20 mL密封瓶中放置于燒杯中，并在60℃下緩慢擴(kuò)散反應(yīng)三天。反應(yīng)結(jié)束后，在空氣中冷卻至室溫后，收集所得JUC-48晶體并在室溫下干燥。然后，將所得JUC-48轉(zhuǎn)移至索氏提取裝置，在甲醇中回流一天，并在60℃下干燥。不使用時(shí)，將產(chǎn)物儲(chǔ)存在干燥器中。

分別從江水、某水庫(kù)和某地表水中采集了環(huán)境水樣。將所有水樣收集在瓶中，通過(guò)0.22 μm微孔纖維素膜過(guò)濾，并在室溫下儲(chǔ)存以供進(jìn)一步使用。

1.2 試驗(yàn)儀器與工作條件

安捷倫1260 HPLC系統(tǒng)測(cè)定輕PAHs，該系統(tǒng)配備了二極管陣列檢測(cè)器（DAD）。用反相Hypersil BDS C18柱（4.6 mm×100 mm，3 μm）可以在15 min內(nèi)梯度洗脫分離輕PAHs分析物。流動(dòng)相A：5%乙腈水溶液，流動(dòng)相B：乙腈。梯度洗脫程序如下：0 min=50% B，15 min=65% B。溶劑流速為1 mL/min，進(jìn)樣量為10 μL。由于每種分析物具有不同的吸附波長(zhǎng)，根據(jù)不同的保留時(shí)間設(shè)置不同的吸收波長(zhǎng)，DAD檢測(cè)波長(zhǎng)條件如下：0～6 min: 220 nm，6～9.5 min: 254 nm，9.5～12 min: 236 nm，12～13.3 min: 240 nm。PAHs標(biāo)準(zhǔn)色譜圖如圖1所示。

圖1 PAHs的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

量取濃度為1 mol/L的含有7種標(biāo)準(zhǔn)品PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL于100 mL容量瓶中，使用乙腈稀釋相應(yīng)的溶液，得到濃度為10 mmol/L的PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)貯備液。使用乙腈對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貯備液稀釋后，得出一定濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。通過(guò)配制濃度依次為0.1、0.5、1、2、5、10、20、30和50 μg/L（9個(gè)點(diǎn)）的分析物來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。

1.4 樣品預(yù)處理

于C18固相萃取柱中加入25 mg的JUC-48吸附劑，依次加入10 mL乙腈和10 mL水活化柱子。隨后取12 mL樣品，以1.5 mL/min速度流過(guò)萃取小柱，10 min后使用0.8 mL乙腈從萃取柱中洗脫分析物。使用注射器收集濃縮液，并通過(guò)0.22 μm膜過(guò)濾至小瓶，將10 μL的待測(cè)物直接注入HPLC系統(tǒng)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理優(yōu)化

2.1.1 解吸劑對(duì)峰面積的影響

解吸溶劑的類型是獲得高萃取效率的關(guān)鍵，因此在萃取過(guò)程中研究了不同的解吸溶劑對(duì)萃取效率的影響。本研究選取甲醇、乙醇和乙腈三種試劑作為脫附溶劑。如圖2所示，在相同條件下，乙腈對(duì)于PAHs的洗脫效果明顯優(yōu)于其他兩種溶劑，即其峰面積較大，說(shuō)明在單一變量下進(jìn)樣時(shí)出峰物質(zhì)的含量較高。因此，最終選擇乙腈作為解吸溶劑。

圖2 不同解吸劑比選

2.1.2 吸附劑用量對(duì)峰面積的影響

研究了吸附劑體積對(duì)PAHs含量的影響，使用JUC-48作為吸附劑時(shí)，當(dāng)其用量在5～35 mg之間時(shí)，其用量對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的吸收效果產(chǎn)生影響。如圖3所示，當(dāng)吸附劑的量從5 mg增加到25 mg時(shí)，所有PAHs的提取效率呈上升趨勢(shì)，在25 mg時(shí)達(dá)到極值，而當(dāng)吸附劑用量達(dá)25 mg后，隨著吸附劑用量的增加，PAHs的提取效率有所下降。因此，在以下試驗(yàn)中選定吸附劑的用量為25 mg。

圖3 吸附劑用量篩選

2.1.3 解吸劑體積對(duì)峰面積的影響

洗脫溶劑的體積在提取過(guò)程中影響著目標(biāo)物質(zhì)的回收率?？紤]到PAHs是揮發(fā)性的，除轉(zhuǎn)移過(guò)程外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均在密封條件下進(jìn)行，以避免損失。洗脫溶劑在解吸后直接注入HPLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，無(wú)需蒸發(fā)至干燥。本試驗(yàn)研究了0.6 mL至1.4 mL的解吸溶劑體積對(duì)PAHs含量的影響。從圖4可以看出，當(dāng)脫附溶劑的體積為0.8 mL時(shí)，此時(shí)獲得了最大的提取效率。隨著脫附劑體積從1 mL增加到1.4 mL，提取曲線顯著下降。因此，在后續(xù)研究中選定解吸劑體積為0.8 mL。

圖4 解吸劑體積

2.1.4 吸附時(shí)間和解吸時(shí)間對(duì)峰面積的影響

吸附時(shí)間在固相萃取技術(shù)的完全吸附過(guò)程中起著重要作用。因此，借助渦流研究了在2～16 min的不同吸附時(shí)間下，其對(duì)目標(biāo)物質(zhì)檢出含量的影響。如圖5a所示，所有PAHs的吸附平衡在10 min達(dá)到；進(jìn)一步延長(zhǎng)吸附時(shí)間對(duì)萃取能力沒(méi)有幫助。因此，在隨后的實(shí)驗(yàn)中設(shè)置吸附時(shí)間為10 min。還借助超聲波的方式，研究了解吸時(shí)間對(duì)PAHs檢出含量的影響，在2～16 min的范圍內(nèi)，設(shè)置時(shí)間梯度為2 min。圖5b所示的結(jié)果表明，在前10 min內(nèi)，解吸效率隨著解吸時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，而隨著時(shí)間從10 min進(jìn)一步延長(zhǎng)到16 min，解吸效率沒(méi)有顯著提高。因此，在接下來(lái)的研究中設(shè)置解吸時(shí)間為10 min。

圖5 時(shí)間對(duì)固相萃取的影響：a. 吸附時(shí)間；b. 解吸時(shí)間

2.2 方法學(xué)考察

PAHs標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的線性方程、相關(guān)系數(shù)以及檢出限結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，本研究所建立的方法具有較高的相關(guān)系數(shù)，即r≥0.9990，檢測(cè)濃度范圍為0.10～50 μg/L，檢出限范圍為0.021～0.10 μg/L，說(shuō)明本方法具有較高的精密度。

表1 PAHs標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

為了進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，測(cè)定了某地表水樣本中7種PAHs的含量，具體結(jié)果列于表2。結(jié)果表明，從某被污染水池樣品中檢測(cè)出NAP、ACE和PHE等三種PAHs，向水樣中分別加入低（5 μg/L）、中（10 μg/L）、高（20 μg/L）三種濃度的標(biāo)準(zhǔn)品后，三種濃度的加標(biāo)回收率分別為95.00%～100.87%、97.47%～100.63%和97.18%～99.50%，所有分析物的回收率均令人滿意。RSD整體在0.24%～2.53%的范圍之間。這些驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明，本文所建立的SPE-HPLC-DAD分析方法對(duì)于水樣中PAHs的預(yù)處理和檢測(cè)更簡(jiǎn)單、靈敏、高效和可靠。

表2 某被污染水池水樣中7種PAHs的檢測(cè)結(jié)果

將本試驗(yàn)所建立的研究方法應(yīng)用于測(cè)定某江水、某水庫(kù)水和某地表水等三種不同類型的河流樣品中的PAHs。對(duì)于實(shí)際水樣，所有樣品中均未檢出7種PAHs。

3 結(jié)論

本研究提出了一種基于固相萃取-高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器的高效、便捷、靈敏檢測(cè)環(huán)境中痕量PAHs的檢測(cè)方法，并對(duì)樣品預(yù)處理方法進(jìn)行了優(yōu)化。在0.10～50 μg/L的多環(huán)芳烴濃度范圍內(nèi)，選取25 mg JUC-48作為微孔吸附劑，0.8 mL乙腈作為解吸劑，吸附時(shí)間和解吸時(shí)間為10 min。本試驗(yàn)所開(kāi)發(fā)的方法顯示出高提取效率、低檢測(cè)限、高精密度的優(yōu)良性能，低、中和高濃度的加標(biāo)回收率分別為95.00%～100.87%、97.47%～100.63%和97.18%～99.50%，RSD整體介于0.24%～2.53%之間，對(duì)于實(shí)際水樣，所有樣品中均未檢出7種PAHs。