水质六种特定多环芳烃的测定高效液相色谱法.PDF

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HZHJSZ0066水质六种特定多环芳烃的测定高效液相色谱法HZ-HJ-SZ-0066水质六种特定多环芳烃的测定高效液相色谱法1范围本方法规定了测定水中多环芳烃(PAH)的高效液相色谱(HPLC)法本方法参照采用国际标准ISO/DIS7981/2高效液相色谱法分析的六种特定多环芳烃本方法适用于饮用水地下水湖库水河水及焦化厂和油毡厂的工业污水中荧蒽苯并(b)荧蒽苯并(k)荧蒽苯并(a)芘苯并(ghi)茚苯(1,2,3-cd)芘六种多环芳烃的测定本法用环已烷提取水中多环芳烃提取液通过弗罗里硅土柱PAH吸附在柱上用丙酮加二氯甲烷混合液脱附PAH后用配备荧光和(或)紫外检测器的高效液相色谱仪测定本方法对六种PAH通常可检测到ng/L水平水样中若存在可被共萃取的能产生荧光信号或熄灭荧光的物质对本法也有干扰本法用弗罗里硅土柱层析净化分离可降低荧光背景2试剂和材料2.1高效液相色谱流动相为水和甲醇的混合溶液2.1.1甲醇分析纯用全玻璃仪器重蒸馏要求有足够低的空白2.1.2水电渗析水或蒸馏水加高锰酸钾在碱性条件下重蒸在测定的化合物检测限内未观察到干扰2.2配制标准样品和水样预处理使用的试剂和材料2.2.1二氯甲烷(CH2Cl2)用全玻璃蒸馏重蒸馏在测定化合物检测限内不出现色谱干扰为合格2.2.2丙酮(C3H6O)同2.2.12.2.3环已烷分析纯同2.2.1注若环已烷的纯度不够可采用附录中两种办法中的任一种进行净化2.2.4无水硫酸钠(Na2SO4)分析纯在400加热2h2.2.5硫代硫酸钠(Na2S2O35H2O)分析纯2.2.6弗罗里硅土(Florisil)60~100目色层分析用在400加热2h冷却后用水(2.1.2)调至含水量为11%m/m2.2.7碱性氧化铝层析用50~200ìm活度为Brockmann级达到的制法如下将氧化铝加热至550±20至少2h冷却至200~250移入放有高氯酸镁的干燥器内继续冷却即得活度为Brockmann级的氧化铝在干燥器内可存放五天2.2.8柱层析用硅胶100目在300活化4h2.2.9浓硫酸(H2SO4)分析纯2.2.10标准溶液注有些多环芳烃是强烈致癌的因此操作时必须极其小心不允许人体与多环芳烃固体物质溶剂萃取物多环芳烃标准品接触多环芳烃可随溶剂一起挥发而沾附于具塞瓶子的外部因此处理含多环芳烃的容器及实验操作过程必须使用抗溶剂的手套被多环芳烃污染的容器可用紫外灯在360nm紫外线下检查并置于重铬酸钾浓硫酸洗液中浸泡4h标准溶液应在有适当设备(如合适的毒气橱防护衣服防尘面罩等)的实验室中配制用固体化合物配多环芳烃标准品在没有合适的安全设备及尚未正确掌握使用技术之前不能进行2.2.10.1色谱标准物固体多环芳烃标准物为荧蒽苯并(k)荧蒽苯并(b)荧蒽苯并(a)芘茚并(1,2,3-cd)芘及苯并(ghi)等六种纯度在96%以上采用固体标准物质配制标准储备液亦可采用经证实为合格的市售多环芳烃标准溶液配置标准储备液2.2.10.2用固体多环芳烃配制标准储备液分别称量各种多环芳烃(2.2.10.1)200.1mg分别1

1溶解于50~70mL环已烷(2.2.1)中再以环已烷稀释至1000.1mL配成浓度为200ìg/mL单个化合物的标准储备液若用市售溶液配制标准储备液可在容量瓶中用环已烷稀释使标准储备液的浓度各为200ìg/mL的单化合物溶液储备液保存在4冰箱中2.2.10.3混合PAH标准溶液的配制在10mL容量瓶中加入各种PAH储备液(2.2.10.4)10.01mL用甲醇稀释至标线使标准溶液中含各种多环芳烃的浓度各为20ìg/mL的混合PAH标准溶液标准液保存在4冰箱中2.2.10.4标准工作溶液根据仪器灵敏度及线性范围的要求取不同量的混合PAH标准溶液(2.2.10.3)用甲醇(2.1.1)稀释配制成几种不同浓度的标准工作溶液3仪器3.1高效液相色谱仪带荧光和紫外检测器的高效液相色谱仪3.1.1恒流梯度泵系统3.1.2反相柱填料为Zorbax5ìODS,柱长250mm内径4.6mm3.1.3荧光检测器荧光分光光度计检测器激发波长280nm发射光波长大于389nm截止点荧光光度计检测器应有激发用的色散光系统和可用滤光片或色散光学系统的荧光发射部分3.1.4紫外可见光检测器可调波长紫外检测器或固定滤长为254nm的紫外检测器可单独使用也可以与荧光检查器联用3.1.5记录仪与检测器匹配3.1.6微量注射器规格为51050100及500ìL3.1.7恒温水浴(或恒温柱箱)3.2采样瓶1L具磨口玻璃塞的棕色玻璃细口瓶3.3振荡器调速配备自动间歇延时控制仪3.4玻璃器皿3.4.1分液漏斗1000mL玻璃活塞不涂润滑油3.4.2碘量瓶200mL3.4.3层析柱3.4.3.1净化环已烷层析柱长500mm内径25mm玻璃活塞不涂润滑油的玻璃柱3.4.3.2样品预处理层析柱长250mm内径10mm玻璃活塞不涂润滑油的玻璃柱3.4.4KD浓缩瓶25mL带刻度容积必须进行标定带磨口玻璃塞3.4.5KD蒸发瓶500mL3.4.6KDSnyder柱三球常量3.4.7KDSnyder柱二球微量3.4.8量筒500mL3.5玻璃毛或玻璃纤维滤纸在400加热1h冷却后保存在具塞磨口的玻璃瓶中3.6沸石在100加热1h冷却后保存在具塞磨口的玻璃瓶中4试样制备4.1样品的性质4.1.1样品名称水样4.1.2样品状态液体4.1.3样品稳定性水样中的PAH对光敏感4.2水样采集和储存方法4.2.1水样采集样品必须采集在玻璃容器中采样前不能用样品预洗瓶子以防止样品的沾染或吸附防止采集表层水保证所采样品具有代表性在采样点采样及盖好瓶塞时样品瓶要完全注满不留空气若水中有残余氯存在要在每升水中加入80mg硫代硫酸钠(2.2.5)除氯4.2.2水样保存水样应放在暗处4冰箱中保存采样后应尽快在24h内进行萃取萃取2

2后的样品在40天内分析完毕4.3水样预处理4.3.1水样的萃取摇匀水样用500mL量筒(3.4.8)量取500mL水样(萃取所用水样体积视具体情况而定可增减)加入50mL环已烷(2.2.3)手摇分液漏斗放气几次后安装分液漏斗于振荡器架上(3.3)振摇5min进行萃取取下分液漏斗静置约15~30min(静置时间视两相分开情况而定)分出下层水相留待进行第二次萃取上层环已烷放入200mL碘量瓶3.4.2中再用50mL环已烷对水样进行第二次萃取水相弃去环已烷萃取液并入同一碘量瓶中加无水硫酸钠(2.2.4)至环已烷萃取液清沏至少放置30min脱水干燥4.3.2萃取液的净化4.3.2.1饮用水的环已烷萃取液可以不经柱层析净化浓缩后直接进行HPLC分析4.3.2.2地表水及工业污水用柱层析净化4.3.2.2.1层析柱的装填在玻璃层析柱(3.4.3.2)的下端放入少量玻璃毛或玻璃纤维滤纸(3.5)以支托填料加入3mL环已烷(2.2.1)润湿柱子称4~6g弗罗里硅土2.2.6于小烧杯3.4.9用环已烷制成匀浆以湿式装柱法填入上述柱中净化地表水的柱填充4g弗罗里硅土净化污水的柱填充6g弗罗里硅土放出柱中过量的环已烷至填料的界面4.3.2.2.2萃取液的净化从层析柱(4.3.2.1)的上端加入已干燥的环已烷萃取液全部溶液以1~2mL流速通过层析柱用柱已烷洗碘量瓶中的无水硫酸钠三次每次5~10mL环已烷洗涤液亦加入层析柱回收通过柱的环已烷被吸附在柱上的PAH用丙酮(2.2.2)和二氯甲烷(2.2.1)的混合溶液解脱地表水用100mL(88mL丙酮+12mL二氯甲烷)脱附污水用75mL(15mL丙酮+60mL二氯甲烷)脱附解脱液收集于已联接KD蒸发瓶(3.4.5)的KD浓缩瓶(3.4.4)中加入两粒沸石(3.6)安装好三球Snyder柱(3.4.6)待浓缩4.3.2.3试样的浓缩将KD浓缩装置的下端浸入通风橱中的水浴锅(3.7)中在65~70的水温下浓缩至约0.5mL从水浴锅上移下KD浓缩装置冷却至室温取下三球Snyder柱用少量丙酮洗柱及其玻璃接口洗涤液流入浓缩瓶中加入一粒新沸石装上二球Snyder柱(3.4.7)在水浴锅中如上述浓缩定容至0.3~0.5mL留待HPLC分析注甲醇环已烷二氯甲烷及丙酮等是易燃的有机溶剂应在通用橱中操作5操作步骤5.1调整仪器安装高效液相色谱仪使其达到预期的分离效果预热运转至获得稳定的基线5.1.1柱温355.1.2流动相组成A泵85%水2.1.2+15%甲醇2.1.1V/VB泵100%甲醇2.1.15.1.3洗脱视柱的性能可采用下列方式的一种进行洗脱或按柱的性能选择条件5.1.3.1恒溶剂洗脱以92%B泵和8%A泵流动相组成等浓度洗脱5.1.3.2梯度洗脱以60%B泵+40%A泵的组成洗脱保持20min以3%B/min增量至成为96%B+4%A泵的组成保持至出峰完以8%B/min减量至成为60%B泵+40%A泵的组成保持15min使流动相组成恒定为下一次进样准备好条件5.1.4流动相流量30mL/hr恒流或按柱的性能选定流量5.1.5检测器5.1.5.1荧光检测器(3.1.3)波长的选择a.荧光分光光度计检测器六种PAH在荧光分光光度计特定的条件下最佳的激发和发射波长如表13

3表1六种多环芳烃最佳的荧光激发和发射波长化合物激发波长ëexnm发射波长ëemnm荧蒽365462苯并(b)荧蒽302452苯并(k)荧蒽302431苯并(a)芘297450或430苯并(ghi)302419或407茚苯(1,2,3-cd)芘300500水样中含茚并(123cd)芘时选ëex=340nmëem=450nm较好在此波长下茚并(123cd)芘的荧光强度较高否则选ëex=286nmëem=430nm对苯并(a)芘灵敏度较高b.荧光计检测器单色光荧光计使用ëex=300nmëem=460nm为宜滤色器荧光计在ëex=300nmëem>370nm下测定5.1.5.2紫外检测器(3.1.4)在254nm下检测PAH以上几种检测器可以单独使用亦可以把荧光和紫外两种检测器串联使用5.1.6记录器5.1.6.1放大根据样品中被测组分含量调节记录仪放大档使谱图在记录纸量程内5.1.6.2纸速0.25cm/min5.2校准5.2.1用外标法定量5.2.2标准样品5.2.2.1标准样品的制备在线性范围内用混合PAH标准溶液(2.2.10.3)配制几种不同浓度的标准溶液其中最低浓度的溶液浓度应稍高于最低检测限5.2.2.2高效液相色谱法中使用标准样品的条件a.标准样品与试样进样体积最好相同两者的响应值也要相近b.在工作曲线范围内相对标准偏差<10%c.标准样品与试样应尽可能同时进行分析5.2.2.3使用次数每个工作日必须测定一种或几种浓度的标准溶液来检验校准曲线或响应因子若某一化合物的响应值与预期值间的偏差大于10%则必须用新的标准对该化合物绘制新的校准曲线或求出新的响应因子5.2.3校准数据的表示以响应值对进样量校准曲线可得一条通过原点的直线响应值与进样量的比值为一常数可用平均比值或响应因子代替标准曲线来计算测定结果5.3测定5.3.1进样5.3.1.1进样方式以注射器人工进样5.3.1.2进样量5~25mL5.3.1.3操作用试样(4.3.2.3)润湿微量注射器(3.1.6)的针头及针筒并洗涤三次抽取样品排出针筒中的气泡迅速注射样品至HPLC的柱头进行HPLC分析5.3.2记录5.3.2.1放大和纸速记录下放大倍数及纸速5.3.2.2组分的色谱峰以标样核对记下色谱峰的保留时间及对应的化合物5.3.2.3基线漂移记下漂移值5.4色谱图的考察5.4.1标准色谱图4

4不同填料的色谱柱化合物出峰的顺序有所不同下图为两种不同检测器串联的16种PAH标准色谱图图1为紫外检测器在波长254nm下的色谱图图2为荧光分光光度计在ëex=286nmëem=430nm下的色谱图多环芳烃标样浓度十六种化合物皆为2ìg/mL进样量10ìg/mL图1十六种PAH标样的HPLC紫外谱图图2十六种PAH标样的HPLC荧光谱图5.4.2定性分析5.4.2.1各组分的洗脱次序以标准谱图相对照图1和图2为十六种PAH标准在ZorbaxODS柱的HPLC图出峰顺序为1.萘2.苊稀3.苊+芴4.菲5.蒽6.荧蒽7.芘8.苯并(a)蒽+9.苯并(b)荧蒽10.苯并(k)荧蒽11.苯并(a)芘12.二苯并(a,h)蒽13.苯并(ghi)14.茚并(123-cd)芘5.4.2.2保留值以试样的保留时间和标样的保留时间相比较来定性用作定性的保留时间窗口宽度以当天测定标样的实际保留时间变化为基准用一个化合物保留时间标准偏差的三倍计算设定的窗口宽度5.4.2.3鉴定的辅助方法可用加标样使峰高叠加的方法或用停泵扫描测定各组分荧光激发和发射谱图与对应标样的荧光图对比的办法来帮助鉴证化合物5.4.3定量分析5.4.3.1色谱峰的测量连接峰的起点与终点之间的直线作为峰底以峰最大值到峰底的垂线为峰高垂线在时间坐标上的对应值为保留时间通过峰高的中点作平行峰底的直线此直线与峰两侧相交两点之间的距离为半高峰宽峰与峰底之间的面积为峰面积等于峰底乘半高峰宽5.4.3.2计算(外标法)A×B×VX=iitiV×Vis式中Xi试样中组分i的含量ìg/mL2Ai标样中组分i进样量对其峰高(或峰面积)的比值ng/mm或ng/mm2Bi样品中组分i的峰高(或峰面积)mm或mmVt萃取液浓缩后的总体积ìLVi注射样品的体积ìLVs水样体积mL6结果计算5

56.1定性结果根据标准色谱图各组分的保留时间确定出被测试样品中存在的组分数目和组分的名称6.2定量结果6.2.1含量的表示方法按5.4.3.2公式计算水样中PHA的含量以ìg/L表示6.2.2精密度见表26.2.3准确度见表36.2.4检出限以HPLC最灵敏档噪音的五倍作为仪器的检出限7参考文献GB13198-1991表2不同实验室测定的精密度(再现性)实验室编号PAH项目1234567测定平均值ng/L2.41.472.44.9ìg/L16.942.815.2荧蒽变异系数%2641015133测定次数363666611测定平均值ng/L5.31.48.82.9ìg/L36.024.240.1苯并(b)荧蒽变异系数%16127822113测定次数3636666测定平均值ng/L3.51.54.63.3ìg/L31.8苯并(k)荧蒽变异系数%3671016测定次数36366测定平均值ng/L5.52.26.03.9ìg/L42.63.323.7苯并(a)芘变异系数%586415173测定次数3636666茚苯测定平均值ng/L34.810.3(1,2,3-cd)芘变异系数%1062测定次数46测定平均值ng/L2.74.359.73.1ìg/L63.548.324.7苯并(ghi)变异系数%497412198测定次数36366661注为苯并(b)荧蒽+苯并(k)荧蒽数据2空格表示未检出或分不开按苯并(ghi)计算6

6表3各实验室准确度(地表水加标回收率)测定汇总实验室编号PAH项目1234567加标量ng/L480.8264.52.51110911.0荧蒽平均回收率%706792.398599094苯并(b)荧蒽加标量ng/L34.21.512.55.62015039.1平均回收率%9881.71018610910694苯并(k)荧蒽加标量ng/L46.81.4124.519.1平均回收率%9186978284苯并(a)芘加标量ng/L72.01.921.17.225.411725.4平均回收率%80909393726293茚苯加标量ng/L34.828.8(1,2,3-cd)芘平均回收率%83861加标量ng/L55.29869.01.938.830010.8苯并(ghi)平均回收率%969187799386951注空格表示未检出或分不开按苯并(ghi)计算附录A六种特定多环芳烃的名称结构及其在自然界的分布(补充件)多环芳烃几乎存在于所有的水中可以在水中成为溶液或为微粒物质(悬浮性固体沉积物)所吸附下表所列特定的六种多环芳烃用作天然水和污水中存在的一大类多环芳烃的指示物世界卫生组织拟定了饮用水中表列的六种特定多环芳烃总的最高可接受的水平为200ng/L这一标准也已为欧洲经济共同体所采纳各种不同水中六种多环芳烃总的代表性数值如下地下水最高达500ng/L地面水最高达1ìg/L废水最高达100ìg/L7

7附录B环已烷的净化方法(补充件)B1浓硫酸净化将环已烷与浓硫酸(2.2.9)共振摇用试剂水(2.1.2)洗涤经无水硫酸钠(2.2.4)干燥后进行蒸馏B2柱层析净化在一根具有玻璃活塞的玻璃柱(3.4.3.1)内先加入级活性碱性氧化铝(2.2.6)50g再从顶端加入20g干燥硅胶(2.2.8)两种吸附剂都以干品加入用分液漏斗从柱顶端慢慢加入环已烷通过柱的最初50mL环已烷再从柱的顶端重新加入在一般情况下一支柱可纯化2.5L环已烷若柱上出现黄色区带就必须停止过柱更换柱填料8