多環(huán)芳烴的提取及標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的制備

多環(huán)芳烴的提取及標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的制備

多環(huán)芳烴是環(huán)境中的常見有機(jī)污染物。它具有持久性、突變性、致死性、畸形和生物積累性的特點(diǎn)，對環(huán)境和人類健康都有很大的危害。根據(jù)多環(huán)芳烴的存在情況及致癌性,美國環(huán)保署將16種多環(huán)芳烴列為優(yōu)先控制的污染物。目前,隨著環(huán)境污染的加劇,多環(huán)芳烴已被列為中多環(huán)芳烴的提取方法主要有索氏提取法1材料和方法1.1超純水系統(tǒng)milipore超高效液相色譜儀AcquityUPLCH-Class配PDA和FLR檢測器(Waters,美國),PAHC18柱(4.6mm×50mm,3μm)(Waters,美國),大氣綜合采樣器KC-6120(嶗山,青島),超聲波清洗器(Elma,德國),旋渦混合器(IKA,德國),氮吹儀(Organomation,美國),超純水系統(tǒng)(Millipore,美國),0.22μm有機(jī)系濾膜(津騰,中國)。多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(o2si,美國):萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]芘、苯并[g,h,i]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘,質(zhì)量濃度(下稱濃度)均為200μg/mL;十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)(o2si,美國):純度99%;乙腈、二氯甲烷等試劑均為色譜純(Merck,德國);玻璃纖維濾膜(Whatman,英國)。1.2標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)使用液5.多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)中間液(20.0μg/mL):量取1.0mL多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中,乙腈稀釋至刻度,混勻;多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)使用液(1.0μg/mL):量取0.5mL多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中,乙腈稀釋至刻度,混勻;十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(400μg/mL):稱取10.0mg十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)品于25mL容量瓶中,乙腈稀釋至刻度,混勻;十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)中間液(40.0μg/mL):量取1.0mL十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中,乙腈稀釋至刻度,混勻;十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)使用液(4.0μg/mL):量取1.0mL十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)中間液于10mL容量瓶中,乙腈稀釋至刻度,混勻。準(zhǔn)確移取多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)使用液和十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)使用液于乙腈中,制備標(biāo)準(zhǔn)系列,多環(huán)芳烴濃度分別為0.01、0.02、0.05、0.10、0.25、0.50μg/mL,十氟聯(lián)苯的濃度分別為0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、1.00μg/mL。1.3體濕和干燥器將玻璃纖維濾膜用鋁箔包好放入馬弗爐中,在400℃下灼燒5h,在恒溫恒濕箱中平衡24h后稱重,置干燥器中備用。采樣器以流量100L/min連續(xù)采樣20h,將采樣后的濾膜放入濾膜夾中,密封后帶回實(shí)驗(yàn)室,在恒溫恒濕箱中平衡24h后稱重,然后對樣品進(jìn)行處理。1.4提取乙腈、干重質(zhì)、干酵母粉、提取液、濾膜在濾膜上加入0.1mL十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)使用液,整張濾膜剪碎后放入離心管中,分兩次共加入乙腈15mL,渦旋混勻,于冰水浴中超聲提取60min,合并乙腈提取液,氮吹至1.0mL,過0.22μm濾膜,待測。1.5流動(dòng)相和色譜色譜柱:PAHC18柱(4.6mm×50mm,3μm);柱溫:30℃;樣品室溫度:4℃;流動(dòng)相:A相為乙腈,B相為水。梯度洗脫條件如下:0~5min,A由40%升至75%,再在8min內(nèi)增至100%,保持至出峰完畢;流速:1.0mL/min;進(jìn)樣體積:10μL。PDA和FLR檢測器串聯(lián)使用,PDA波長為210~380nm;FLR檢測器的波長采取多波長編程程序。1.6空白濾膜與空白濾膜的質(zhì)量控制每批樣品每20張濾膜取1張進(jìn)行空白濾膜試驗(yàn),空白中萘、菲<50ng,其他組分<10ng。為避免采樣和實(shí)驗(yàn)過程的二次污染,需做好全程序空白、運(yùn)輸空白、試劑空白、實(shí)驗(yàn)室空白的質(zhì)量控制,結(jié)果控制與空白濾膜一致。替代物十氟聯(lián)苯的回收率控制在50%~125%之間。2結(jié)果2.1提取方式的確定提取溶劑的優(yōu)化:考察乙腈和二氯甲烷的提取效率,結(jié)果表明乙腈和二氯甲烷對多環(huán)芳烴的提取效果相當(dāng)。本方法以乙腈和水為流動(dòng)相,在提取過程中選擇乙腈為提取劑,無須溶劑轉(zhuǎn)換。提取體積的優(yōu)化:取加標(biāo)量為0.1μg的空白加標(biāo)濾膜按提取體積不同分成3組,提取體積10、15、20mL時(shí)16種多環(huán)芳烴的平均加標(biāo)回收率分別為69.7%、86.4%和87.5%,15mL和20mL對應(yīng)的提取效率無明顯差異,由于后續(xù)有濃縮步驟,考慮到時(shí)間因素,提取體積選用15mL。索氏提取與超聲提取的比較:取加標(biāo)量為0.1μg的空白濾膜8份,分成2組,一組按照“1.4”步驟操作進(jìn)行超聲提取,另外一組參照HJ647—2013進(jìn)行索氏提取。2種提取方式的平均提取效率在70.1%~92.5%之間。相比之下,萘和苊烯在索氏提取下的提取效率略高于超聲提取,而苊在索氏提取下的提取效率略低于超聲提取,其余13個(gè)組分的提取效率相差不大。見圖1。2.2c和hplc系統(tǒng)上的分離效果比較了“4.6mm×50mm,3μm”、“4.6mm×150mm,5μm”以及“4.6mm×250mm,5μm”3根PAHC18柱分別在UPLC和HPLC系統(tǒng)上的分離效果。使16種多環(huán)芳烴在盡可能短的時(shí)間內(nèi)出峰且達(dá)到基線分離:150mm柱在1.0mL/min流速下需27min;250mm柱在1.5mL/min流速下需29min;而50mm短柱在UPLC系統(tǒng)上僅需12min就能達(dá)到較好的分離,且色譜峰型也得到了極大改善,因此本法選用50mm短柱。以乙腈和水作為流動(dòng)相,采用梯度洗脫方式,優(yōu)化乙腈和水的組成比例及變化曲線。在優(yōu)化的色譜條件下,16種多環(huán)芳烴在PDA和FLR檢測器上的色譜圖如圖2所示。2.3多環(huán)芳烴的定量計(jì)算將制備的標(biāo)準(zhǔn)系列分別進(jìn)行色譜測定,保留時(shí)間定性。以目標(biāo)物濃度為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在定量計(jì)算中,苊烯以228nm波長處的響應(yīng)進(jìn)行定量計(jì)算,其余15種多環(huán)芳烴均采用熒光響應(yīng)進(jìn)行定量計(jì)算。16種多環(huán)芳烴在0.01~0.50μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)均>0.999。以信噪比=3對應(yīng)的樣品濃度為方法的檢出限,當(dāng)以100L/min采集空氣20h時(shí),16種多環(huán)芳烴的檢出限為0.003~0.036ng/m2.4方法的回收率和精密度取空白濾膜進(jìn)行加標(biāo),分別添加0.02、0.05、0.20μg的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液,每個(gè)加標(biāo)水平平行測定7次,按照“1.4”步驟進(jìn)行提取后測定,考察方法的回收率和精密度。見表2。3加標(biāo)回收率的測定和分析目前,對于大氣對于16種多環(huán)芳烴的分離,PAHC18專用柱的分離效果優(yōu)于普通C18柱。目前大多數(shù)研究采用粒徑為5μm、長度為250mm或者150mm的多環(huán)芳烴色譜柱進(jìn)行色譜分離,分離時(shí)間在25min左右甚至更長。本方法采用的多環(huán)芳烴色譜柱,由于其粒徑小、長度短,結(jié)合UPLC系統(tǒng),能極大地提高分離效果,改善色譜峰型,實(shí)現(xiàn)16種多環(huán)芳烴的快速分離。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下,16種多環(huán)芳烴的分離只需12min,相比HJ647—2013方法中長達(dá)41min的分離時(shí)間,分離效率明顯提高。16種多環(huán)芳烴均有紫外吸收,除苊烯無熒光響應(yīng)外,其他15種多環(huán)芳烴在FLR上的響應(yīng)明顯高于在PDA上的響應(yīng),且在FLR上的干擾相對要少。在FLR上,苯并[k]熒蒽的響應(yīng)最強(qiáng),但由于在其最佳激發(fā)發(fā)射波長350nm/430nm下,高濃度易使檢測器飽和,因此,本研究中苯并[k]熒蒽選擇在激發(fā)發(fā)射波長350nm/480nm下進(jìn)行測定。PDA和FLR串聯(lián)使用,除獲得紫外色譜圖和熒光色譜圖外,還可獲得各組分相應(yīng)的紫外吸收圖譜,有助于復(fù)雜基