CN102495156B

CN102495156B - 水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理及分析方法

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Publication number: CN102495156B
Application number: CN201110417243.1A
Authority: CN
Inventors: 田艳; 邓超冰; 梁柳玲; 廖平德; 杨安平; 欧小辉; 蒋建宏
Original assignee: GUANGXI ZHUANG AUTONOMOUS REGION ENVIRONMENT MONITORING CENTRAL STATION
Current assignee: GUANGXI ZHUANG AUTONOMOUS REGION ENVIRONMENT MONITORING CENTRAL STATION
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102495156A

Abstract

本发明公开了一种水中半挥发性有机物（64种）和有机磷农药（9种）的前处理及分析方法，前处理时，用盐酸和氢氧化钠将水样pH值调节至2～3，然后采用ENVI-ChromP固相萃取小柱进行固相萃取，再用二氯甲烷-乙酸乙酯（2:1,V:V）洗脱固相萃取小柱上富集的有机物，并改造并固相萃取装置合并洗脱和除水步骤，简化了程序；检测分析采用气相色谱-质谱联用仪或气相色谱-火焰光度检测器进行。本发明同时对数十种物质进行前处理，方便后续定性定量检测，特别适于标准化分析。由此建立起的分析方法具有检测限低、有机溶剂用量少、回收率较好、分析效率高等优点，解决了目前方法未同时包含苯酚类、苯胺类物质的处理和检测的难题。

Description

水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理及分析方法

技术领域

本发明涉及环境监测领域的有机污染物监测，尤其是一种水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理及分析方法。

背景技术

水样的前处理方法中，最常用萃取方式是液-液萃取，但是，该法容易形成两种溶剂之间的介面孔化现象，需要大量有机溶剂，且劳动强度大、重复性差。固相萃取方法则采用高效、高选择性的固定相，能显著减少有机溶剂的用量，简化样品处理程序，操作简单，对人体伤害较小。

目前，对水中半挥发性有机物的前处理主要采用液液萃取法和固相萃取法。前者多是分别在中性、碱性和酸性3种条件下进行，后者固相萃取法多是在中性条件下进行。刘晓茹等在pH＜2的条件下，采用ENVI-18柱对水中半挥发性有机物进行前处理，对36种目标物(硝基苯类、氯苯类、多环芳烃类、有机磷农药和有机氯农药五大类)进行分析(刘晓茹等.GC-MS法测定水源水中的半挥发性有机物.分析测试学报，2004，23(增刊)：183-186)。近来，也有研究者在pH＜2的条件下，选用ENVI-18柱对水中半挥发性有机物进行前处理，对104项半挥发性有机物(多环芳烃10项、邻苯二甲酸酯类6项、有机氯农药13项、有机磷农药10项、多氯联苯8项、硝基苯类3项，其他除草剂54项)进行分析(罗添等.饮用水中半挥发性有机物气相色谱质谱法测定.中国公共卫生，2007，23(2)：216-217)。然后，这些研究均不包含针对苯酚类、苯胺类的同时处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种包含针对苯酚类、苯胺类等不同性质化合物同时处理的水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理及分析方法，并对传统固相萃取的前处理步骤进行简化和改进，以满足地表水分析简便、高效的要求。

为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理方法，将水样用盐酸和氢氧化钠调节pH值为2～3，然后采用ENVI-Chrom P固相萃取小柱进行固相萃取，再以体积比2∶1的二氯甲烷-乙酸乙酯洗脱固相萃取小柱上富集的有机物。

该方法包括以下步骤：

<1>固相萃取小柱的去杂、活化

用3mL体积比1∶1的二氯甲烷-丙酮浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，滴干溶剂；

以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，弃去润洗液，小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持润湿状态，再以10mL体积比1∶99的甲醇-水溶液置换甲醇，并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟，弃去润洗液，小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大体积进样器；

<2>pH值的调节

用优级纯盐酸和氢氧化钠调节水样pH值为2～3，每升水样中加入10mL甲醇作为固相萃取小柱的有机改性剂；

<3>上样

使水样以6～10mL/min的速度过柱；

<4>洗脱和干燥脱水

将用过的固相萃取小柱中的填料去掉，清洗后填装5cm高的无水硫酸钠，串联于待洗脱的固相萃取小柱下方，安装在固相萃取装置上，合并洗脱和除水步骤，通过除水柱形成真空，从而实现萃取柱洗脱液自流；用15mL体积比2∶1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗涤装过水样的容量瓶，并加到柱头上，作为洗脱液以2mL/min的过柱速度淋洗小柱，收集8ml洗脱液于有刻度的10ml离心管中；

<5>浓缩定容

调节水浴温度为28℃，在纯度为99.9％的氮气保护下浓缩样品，在样品浓缩至2mL左右时，用约2mL的二氯甲烷-乙酸乙酯(体积比2∶1)淋洗氮吹管内壁，当样品浓缩到约0.8mL时，用的二氯甲烷-乙酸乙酯(体积比2∶1)定容至1mL，将浓缩液转移到2mL的样品瓶中，压好瓶盖，于4℃冷藏保存待上机分析。

使用上述的水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理方法的分析方法，经前处理后的水样，采用气相色谱-质谱联用仪或气相色谱-火焰光度检测器进行检测。

检测条件为：

<1>气相色谱-质谱法色谱条件和质谱条件

进样口温度250℃，高纯氦气作载气，柱头压9.13psi，不分流进样；采用程序升温方式，升温程序：在40℃保持1min，然后以15℃/min的升温速率升温至100℃，再以20℃/min的升温速率升温至240℃，然后以10℃/min的升温速率升温至310℃并保持3min；载气流量1.2mL/min，平均流速为40cm/sec；

离子源EI，离子源温度230℃，接口温度280℃，离子化能量70eV，扫描范围45～550amu；

<2>气相色谱-火焰光度检测器色谱条件

进样口温度250℃，柱头压14.4psi，不分流进样；采用程序升温方式，升温程序：在60)℃停留5min，然后以30℃/min的升温速率升温至178℃，停留4min，再以4℃/min的升温速率升温至200℃，最后以30℃/min的升温速率升温至310℃，停留2min；检测器温度300℃，接口温度150℃，氢气流量10.5mL/min，空气流量10.5mL/min，氮气流量10.5mL/min。

针对水中64种半挥发性有机物(含多环芳烃18项、邻苯二甲酸酯类6项、氯苯类3项、苯酚类14项、苯胺类4项、其他类19项，详见具体实施方式)和9种有机磷农药(1.三乙基偶磷硫酯、2.硫磷嗪、3.致螟磷、4.甲拌磷、5.乐果、6.乙拌磷、7.甲基对硫磷、8.对硫磷、9.氨磺磷)的物化性质，本发明的前处理方法是在酸性条件下(pH 2～3)，采用ENVI-Chrom P固相萃取小柱进行固相萃取，处理后的水样可方便的进行定性、定量检测，特别适于标准化分析。由此建立起的气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)或气相色谱-火焰光度检测器(pFPD)检测分析方法，具有检测限低、有机溶剂用量少、回收率较好、分析效率高等优点，特别是解决了目前方法未同时包含苯酚类、苯胺类物质的处理和检测的难题。本发明为地表水中半挥发性有机物和农药分析提供了一种简便、高效的检测方法。

对于64种半挥发性有机物(SVOCs)，本发明采用全扫描定性、内标法定量时方法检出限范围为0.23～0.90μg/L，平行双样测定相对偏差为0～27.0％，各种类型的实际水样的加标回收率满足(《2005年饮用水源地有机物分析作业指导书》)的要求。对于有机磷农药，采用pFPD检测器，方法检出限达0.01～0.02μg/L，平行双样测定相对偏差均小于20％，实际水样的加标回收率达到62.1％～117％。

附图说明

图1是本发明水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理及分析方法的流程图。

图2是洗脱、除水步骤合并操作示意图，图中：1洗脱柱，2除水柱，3一号阀门，4二号阀门，5固相萃取装置，6真空泵。

具体实施方式

如图1所示，本发明的前处理及分析方法流程是将地表水水样用优级纯盐酸和氢氧化钠调节pH值为2～3，在此酸性条件下，采用ENVI-Chrom P固相萃取前处理，再以二氯甲烷-乙酸乙酯(2∶1，V/V)洗脱固相萃取小柱上富集的有机物，而后用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)或气相色谱-火焰光度检测器(pFPD)进行检测。

一、固相萃取前处理

1、固相萃取小柱的去杂、活化

(1)用3mL二氯甲烷-丙酮(1∶1，V/V)浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，滴干溶剂。

(2)以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，弃去润洗液，小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持润湿状态。再以10mL甲醇-水溶液(1∶99，V/V)置换甲醇，并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟，弃去润洗液，小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大体积进样器。

2、pH值的调节：用优级纯盐酸和氢氧化钠调节pH值为2～3。每升水样中加入10mL甲醇作为固相萃取小柱的有机改性剂。

3、上样：使水样以8mL/min左右的速度过柱。注意：流速不能低于6mL/min也不可超过10mL/min。

4、洗脱和干燥脱水

将用过的固相萃取小柱中的填料去掉，清洗后填装5cm高的无水硫酸钠，串联于待洗脱的固相萃取小柱下方，安装在固相萃取装置上，合并洗脱和除水步骤，通过除水柱形成真空，从而实现萃取柱洗脱液自流；用15mL体积比2∶1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗涤装过水样的容量瓶，并加到柱头上，作为洗脱液以2mL/min的过柱速度淋洗小柱，收集8ml洗脱液于有刻度的10mL离心管中。

洗脱、除水步骤合并操作过程如图2所示，洗脱柱1和除水柱2(内装无水硫酸钠)串联，操作时：

1.打开2号阀门，关闭1号阀门；

2.向洗脱柱中注入5ml洗脱液；

3.打开真空泵，使除水柱形成真空；

4.关闭2号阀门，使除水柱保持真空；

5.打开1号阀门，洗脱液自流入除水柱；

6.待除水柱真空度消失，洗脱液停止滴落时，关闭1号阀门，打开2号阀门，干燥的洗脱液滴入离心管中；

7.待除水柱中的液体滴尽后，关闭2号阀门，打开1号阀门，循环步骤1至6，直到离心管中洗脱液体积达到8ml。

通过阀门切换，使洗脱液自流，从而达到同时洗脱和除水的目的。此操作避免了同时打开1、2号阀门时洗脱液在无水硫酸钠中的不均匀残留而导致回收率降低的弊端。

对固相萃取装置的上述改进，仅需要一个接头和两个粗调阀就可将洗脱和除水步骤合并，通过调节粗调阀的顺序，就可将洗脱和除水实现半自动化，节省了时间，并可进一步减少溶剂的使用量，减少对实验人员健康的影响和降低对环境的污染。另外，用10ml离心管代替250ml大体积氮吹管浓缩管，减少玻璃器皿的体积，使铬酸洗液的使用量减少，更好地实现环境友好型的实验室操作。

5、浓缩定容

调节水浴温度为28℃，在99.9％的氮气保护下浓缩样品，在样品浓缩至2mL时，用约2mL二氯甲烷-乙酸乙酯(2∶1，V/V)淋洗氮吹管内壁(接触过洗脱液的部分)，当样品浓缩到约0.8mL时，用二氯甲烷-乙酸乙酯(2∶1，V/V)定容至1mL，将浓缩液转移到2mL的样品瓶中，压好瓶盖，于4℃冷藏保存待上机分析。

二、检测分析

<1>气相色谱-质谱法色谱条件和质谱条件

离子源EI，离子源温度230℃，接口温度280℃，离子化能量70eV，扫描范围45～550amu。

<2>气相色谱-火焰光度检测器色谱条件

进样口温度250℃，柱头压14.4psi，不分流进样；采用程序升温方式，升温程序：在60℃停留5min，然后以30℃/min的升温速率升温至178℃，停留4min，再以4℃/min的升温速率升温至200℃，最后以30℃/min的升温速率升温至310℃，停留2min；检测器温度300℃，接口温度150℃，氢气流量10.5mL/min，空气流量10.5mL/min，氮气流量10.5mL/min。

三、实验室检出限(MDL)的确定

连续分析7个接近于检出限浓度的实验室空白加标样品，计算其标准偏差S。

MDL＝St(n-1，0.99)(t值选择参考VOC分析)

其中：t(n-1，0.99)为置信度为99％、自由度为n-1时的t值。n为重复分析的样品数。

四、实际水样实验数据

1、半挥发性有机物(SVOCs)：

5组平行双样测定相对偏差为0～27.0％。

SVOC基体加标回收率情况详见表1，水样SVOC替代物回收率范围详见表2。值得一提的是液液萃取分析的水样，4-硝基酚基体加标平行样回收率在7.9～10.7％，超出了《2005年饮用水源地有机物分析作业指导书》规定10～80％的范围要求，但在本发明的方法中4-硝基酚基体加标回收率达到14.7～52.4％，满足《2005年饮用水源地有机物分析作业指导书》的要求。

表1SVOC基体加标回收率情况(单位：％)

序号	化合物	点位1	点位2
				1.	苯酚	43.2	33.5
2.	双(2-氯乙基)醚	44.3	43.1
				3.	2-氯苯酚	57.3	51.2
4.	1，3-二氯苯	47.2	40.1
				5.	1，4-二氯苯	46.2	39.1
6.	1，2-二氯苯	47.1	42.2
				7.	2-甲基苯酚	58.3	48.6
8.	双(2-氯异丙基)醚	55.2	59.7
				9.	4-甲基苯酚	68.0	116.9
10.	N-亚硝基二正丙胺	52.3	49.5
				11.	六氯乙烷	41.7	34.1
12.	硝基苯	48.9	49.3
				13.	异氟尔酮	55.1	50.0
14.	2-硝基苯酚	55.3	51.4
				15.	2，4-二甲基苯酚	58.3	52.0
16.	双(2-氯乙氧基)甲烷	62.7	52.0
				17.	2，4-二氯苯酚	63.9	57.9
18.	1，2，4-三氯苯	56.3	34.3
				19.	萘	59.3	45.3
20.	4-氯苯胺	29.7	27.6
				21.	六氯丁二烯	39.7	24.2
22.	4-氯-3-甲基苯酚	59.3	61.1
				23.	2-甲基萘	62.9	46.9
24.	六氯环戊二烯	24.1	16.3
				25.	2，4，6-三氯苯酚	64.7	67.0
26.	2，4，5-三氯苯酚	57.7	71.2

27.	2-氯萘	64.1	49.7
				28.	2-硝基苯胺	55.5	67.4
29.	邻苯二甲酸二甲酯	78.5	71.3
				30.	苊烯	62.7	54.9
31.	3-硝基苯胺	40.0	34.8
				32.	二氢苊	71.3	58.9
33.	2，4-二硝基苯酚	60.0	99.3
				34.	4-硝基苯酚	52.4	42.2
35.	二苯并呋喃	73.1	60.3
				36.	2，6-二硝基甲苯	72.1	69.6
37.	邻苯二甲酸二乙酯	85.5	79.4
				38.	芴	75.6	66.6
39.	4-氯二苯基醚	67.3	55.5
				40.	4-硝基苯胺	39.9	58.2
41.	2-甲基-4，6-二硝基苯酚	67.3	93.2
				42.	偶氮苯	72.8	61.4
43.	2，4，6-三溴苯酚	66.3	75.3
				44.	4-溴二苯基醚	66.3	59.7
45.	六氯苯	53.9	52.0
				46.	五氯苯酚	71.5	126.6
47.	菲	67.5	88.3
				48.	蒽	59.7	79.2
49.	咔唑	78.0	110.0
				50.	邻苯二甲酸二正丁酯	79.8	102.5
51.	荧蒽	62.9	94.3
				52.	芘	62.1	91.9
53.	三联苯	79.6	85.8
				54.	丁基苄基邻苯二甲酸酯	70.9	76.3
55.	苯并[a]蒽	70.2	88.5
				56.	屈	78.5	89.3
57.	双(2-乙己基)邻苯二甲酸酯	55.3	107.1
				58.	邻苯二甲酸二正辛酯	53.3	96.9
59.	苯并[b]荧蒽	66.5	94.9
				60.	苯并[k]荧蒽	60.9	85.7
61.	苯并[a]芘	66.0	95.1
				62.	茚并[1，2，3-cd]芘	68.3	88.0
63.	二苯并[a，h]蒽	60.8	107.2
				64.	苯并[g，h，i]北	61.3	102.5

表2水样SVOC替代物回收率范围(单位：％)

2、有机磷农药

方法检出限达0.01～0.02μg/L，平行双样测定相对偏差相对偏差为0～15.1％，均小于20％，实际水样的加标回收率达到62.1％～117％。

Claims

1.一种水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

<1>固相萃取小柱的去杂、活化

用3mL体积比1:1的二氯甲烷-丙酮浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，滴干溶剂；

以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟后，弃去润洗液，小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持润湿状态，再以10mL体积比1:99的甲醇-水溶液置换甲醇，并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分钟，弃去润洗液，小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大体积进样器；

<2>pH值的调节

<3>上样

使水样以6～10mL/min的速度过柱；

<4>洗脱和干燥脱水

将用过的固相萃取小柱中的填料去掉，清洗后填装5cm高的无水硫酸钠，串联于待洗脱的固相萃取小柱下方，安装在固相萃取装置上，合并洗脱和除水步骤，通过除水柱形成真空，从而实现萃取柱洗脱液自流；用15mL体积比2:1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗涤装过水样的容量瓶，每次5ml，并加到柱头上，作为洗脱液以2mL/min的过柱速度淋洗小柱，收集8ml洗脱液于有刻度的10ml离心管中；

<5>浓缩定容

调节水浴温度为28℃，在纯度为99.9%的氮气保护下浓缩样品，在样品浓缩至2mL左右时，用约2mL体积比2:1的二氯甲烷-乙酸乙酯淋洗氮吹管内壁，当样品浓缩到约0.8mL时，用体积比2:1的二氯甲烷-乙酸乙酯定容至1mL，将浓缩液转移到2mL的样品瓶中，压好瓶盖，于4℃冷藏保存待上机分析。

2.使用权利要求1所述的水中半挥发性有机物和有机磷农药的前处理方法的分析方法，其特征在于：经所述前处理后的水样，采用气相色谱-质谱联用仪或气相色谱-火焰光度检测器进行检测，所述检测条件为

<1>气相色谱-质谱法色谱条件和质谱条件

<2>气相色谱-火焰光度检测器色谱条件