CN105865890A - 一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水体中持久性有机污染物多氯联苯检测领域，具体地说是一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法。其具体步骤如下：(1)前处理；(2)固相萃取，包括活化柱子、上样和富集、干燥和洗脱、脱水、浓缩与定容；(3)气相色谱‑质谱联用仪检测；(4)气相色谱‑质谱联用仪检测；(5)标准曲线的绘制；(6)方法空白。本发明提供了一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法，方法操作简单，减少了杂质的干扰，过程简便，缩短了实验周期，减少了实验人员的工作量。能够在尽可能节约试剂的同时达到最佳萃取效果，同时保证了较高的回收率和数据的准确性。针对采煤沉陷区这种特殊变生环境，此方法弥补了采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法的空白。

Description

一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法

技术领域

本发明涉及水体中持久性有机污染物多氯联苯检测领域，具体地说是一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法。

背景技术

多氯联苯是一系列氯代联苯化合物质的总称，根据氯原子在苯环上的取代数目以及位置的不同，共有209种同系物。持久性有机污染物多氯联苯以其高度的致癌、致畸、致突变的“三致”效应而日益引起人们的重视，自然环境中广泛存在，其主要源自于人类活动的排放。多氯联苯存留在环境介质中难以降解，通过大气运动在环境中可以进行长距离迁移，亦可通过食物链传递、在生物体内富集，对环境和人类都具有严重的危害。查阅目前文献，国内对内陆的河流及湖泊，沿海的入海口及海湾等水体中多氯联苯有相关研究，对采煤沉陷区水体中多氯联苯污染状况尚未有报道，因此也缺少一种针对这种变生环境水体中多氯联苯的固相萃取方法。煤炭的大量开采造成了地表沉陷，地表沉陷的区域大面积的积水，形成采煤沉陷水域，目前部分采煤沉陷区作为当地失地农户分隔养鱼使用，因此探索出多氯联苯的固相萃取和检测方法对了解采煤沉陷区水体中多氯联苯污染状况有重要的意义，一方面评估区域整体环境状况，另一方面对探讨多氯联苯是否通过生物富集效应影响到人类有积极的作用。

目前常用的前处理技术有液液萃取、液相微萃取、固相微萃取等技术，固相萃取作为一种新型的样品前处理技术，已广泛应用于水体中痕量有机污染物的富集浓缩，固相萃取能同时完成样品富集与净化，在很大程度上弥补了传统预处理方法的不足，能更好地富集待测有机物。国内外测定水体中多氯联苯的检测方法有气相色谱法、红外光谱法、气相色谱-质谱联用法、高效液相色谱法、核磁共振法等，其中运用最广泛的仍是气相色谱-质谱联用法，这种检测方法灵敏度高，获得的数据较为准确。对水体中多氯联苯固相萃取后使用气相色谱-质谱联用法检测，具有简单、快速、有效、可靠等特点。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法，该发明方法操作简单，过程简便，能够在尽可能节约试剂的同时达到最佳萃取效果，同时保证了较高的回收率和数据的准确性。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法，其具体步骤如下：

1)前处理：水样从采煤沉陷区采集完运回实验室后，使用玻璃纤维滤膜进行过滤，过滤后的水样取出1000mL进行固相萃取。

2)固相萃取：对经过前处理的水样进行固相萃取，步骤如下；

a)活化柱子：在自动固相萃取仪上将C18萃取小柱安装好后，将3mL二氯甲烷分两次加入小柱，同时用真空泵将溶液抽到与小柱内物质持平，再依次用3mL的甲醇、3mL的超纯水进行同样的操作。在活化过程中需要注意的是避免真空泵抽干柱床，也可以让溶液自然滴落。

b)上样和富集：在1000mL水样中加入10mL甲醇，并用移液器加入回收率指示物(PCB65和PCB155)后过已活化好的小柱，流出液弃去。此步骤需要注意的是，固相萃取小柱活化后，水样应立即过柱；过柱过程中应使流过小柱的水在其下端形成滴流，不能形成连续的液柱；水过柱流速应保持在10mL/min左右；同时应使水样时刻浸没小柱填充物。

c)干燥和洗脱：使用5mL超纯水淋洗小柱后，打开调节阀，用真空泵抽吸约15分钟左右，保证固相萃取小柱干燥。对干燥后的小柱，用8mL二氯甲烷/正己烷，体积比为7比3，洗脱液先浸泡柱子5分钟，再使洗脱液以5mL/min的流速洗脱小柱，收集洗脱液于10mL的比色管中。

d)脱水：将收集到的洗脱液通过约4cm高的无水硫酸钠干燥柱。在洗脱液转移过程中注意使用正己烷多次润洗比色管，洗脱后使用3mL正己烷分三次清洗干燥柱，将洗脱液收集于氮吹管中。

3)浓缩与定容：水样固相萃取结束后，对洗脱液进行浓缩与定容。步骤为在氮吹仪上用轻柔的氮气将洗脱液浓缩至2mL左右后加入2mL正己烷，即将溶剂替换成正己烷，再次氮吹使洗脱液浓缩至0.5mL左右，使用移液器将全部溶液移至进样瓶中，并加入内标(PCB204)，最后用正己烷定容至1mL。

4)气相色谱-质谱联用仪检测：仪器按照设定好的条件进行检测，具体条件如下；

质谱条件：EI离子源，离子源温度250℃，传输线温度280℃；仪器测定升温程序为：设定初始温度位80℃，持续1min后以30℃/min升温至160℃，保持1min，最后以3℃/min升温至265℃，保持1min；样品进样量为1μL，进样方式为无分流进样；仪器载气为氦气，流速1mL/min，辅助气为氮气；在全扫描Scan模式下，测定已知浓度多氯联苯样品，运用内标法进行定量分析，多氯联苯物质组分通过各色谱峰保留时间、峰高和峰面积得出。在选择离子扫描SIR模式下，通过对比标准样品各色谱峰出峰时间可对物质进行定性分析。

5)标准曲线的绘制：实验中仪器分析所用多氯联苯标样包含17种多氯联苯单体，分别为PCB18、PCB28、PCB31、PCB44、PCB52、PCB65(代标)、PCB101、PCB105、PCB118、PCB138、PCB149、PCB153、PCB155(代标)、PCB174、PCB180、PCB194、PCB204(内标)。在分析国内文献中关于多氯联苯含量报道数据的基础上，配置5、10、30、50、80、100μg/L浓度多氯联苯标准曲线。

6)方法空白：处理样品时，每批实验插入一个空白样，用相同质量的无水硫酸钠代替样品，进行与样品完全相同的处理步骤，并进行上机测定，确保实验过程环境中无待测组分的干扰。

本发明的有益效果是：该方法操作简单，减少了杂质的干扰，过程简便，缩短了实验周期，减少了实验人员的工作量。能够在尽可能节约试剂的同时达到最佳萃取效果，同时保证了较高的回收率和数据的准确性。针对采煤沉陷区这种特殊变生环境，此方法弥补了采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法的空白。

附图说明

图1为100μg/L浓度下多氯联苯色谱图；

图2为正己烷色谱图；

图3为空白样测定结果。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法，其具体步骤如下：

1)前处理：水样从采煤沉陷区采集完运回实验室后，使用玻璃纤维滤膜进行过滤，过滤后的水样取出1000mL进行固相萃取。

2)固相萃取：对经过前处理的水样进行固相萃取，步骤如下；

a)活化柱子：在自动固相萃取仪上将C18萃取小柱(Waters公司Sep-Pak系列)安装好后，将3mL二氯甲烷(美国TEDIA公司，色谱纯)分两次加入小柱，同时用真空泵将溶液抽到与小柱内物质持平，再依次用3mL的甲醇(美国TEDIA公司，色谱纯)、3mL的超纯水进行同样的操作。在活化过程中需要注意的是避免真空泵抽干柱床，也可以让溶液自然滴落。在二氯甲烷活化前先润湿一段时间，以便让溶剂与柱中的吸附剂充分接触，使吸附剂上的官能团展开；接着倒入甲醇以除去吸附剂上可能存在的干扰物，最后用超纯水平衡，除去活化溶剂为上样创造适宜的溶剂环境，整个过程使柱床处于润湿和活化状态备用

b)上样和富集：在1000mL水样中加入10mL甲醇，并用移液器加入回收率指示物PCB65(美国O2si公司)和PCB155(德国Dr.Ehrenstorfer公司)后过已活化好的小柱，流出液弃去。此步骤需要注意的是，固相萃取小柱活化后，水样应立即过柱；过柱过程中应使流过小柱的水在其下端形成滴流，不能形成连续的液柱；水过柱流速应保持在10mL/min左右；同时应使水样时刻浸没小柱填充物。萃取过程，柱子不能进入气泡，进入的气泡会使目标化合物的固定相不能很好地吸附，影响富集效率，一旦进入气泡，需要重新活化柱子。

c)干燥和洗脱：使用5mL超纯水淋洗小柱后，打开调节阀，用真空泵抽吸约15分钟左右，保证固相萃取小柱干燥。对干燥后的小柱，用8mL二氯甲烷/正己烷(美国TEDIA公司，色谱纯)，体积比为7比3，洗脱液先浸泡柱子5分钟，再使洗脱液以5mL/min的流速洗脱小柱，收集洗脱液于10mL的比色管中。

d)脱水：将收集到的洗脱液通过约4cm高的无水硫酸钠(分析纯)干燥柱。在洗脱液转移过程中注意使用正己烷多次润洗比色管，洗脱后使用3mL正己烷分三次清洗干燥柱，将洗脱液收集于氮吹管中。

3)浓缩与定容：水样固相萃取结束后，对洗脱液进行浓缩与定容。步骤为在氮吹仪上用轻柔的氮气将洗脱液浓缩至2mL左右后加入2mL正己烷，即将溶剂替换成正己烷，再次氮吹使洗脱液浓缩至0.5mL左右，使用移液器将全部溶液移至进样瓶中，并加入内标PCB204(美国O2si公司)，最后用正己烷定容至1mL。

4)气相色谱-质谱联用仪检测：气相色谱-质谱联用仪为美国PerkinElmer公司的ClarusSQ 8，包括两个部分气相色谱仪(Clarus 680)和质谱仪(SQ 8MS)，色谱柱为Elite-5/MS。仪器按照设定好的条件进行检测，具体条件如下；

质谱条件：EI离子源，离子源温度250℃，传输线温度280℃；仪器测定升温程序为：设定初始温度位80℃，持续1min后以30℃/min升温至160℃，保持1min，最后以3℃/min升温至265℃，保持1min；样品进样量为1μL，进样方式为无分流进样；仪器载气为氦气，流速1mL/min，辅助气为氮气；在全扫描Scan模式下，测定已知浓度多氯联苯样品，运用内标法进行定量分析，多氯联苯物质组分通过各色谱峰保留时间、峰高和峰面积得出。在选择离子扫描SIR模式下，通过对比标准样品各色谱峰出峰时间可对物质进行定性分析。

5)标准曲线的绘制：实验中仪器分析所用多氯联苯标样包含17种多氯联苯单体，分别为PCB18、PCB28、PCB31、PCB44、PCB52、PCB65(代标)、PCB101、PCB105、PCB118、PCB138、PCB149、PCB153、PCB155(代标)、PCB174、PCB180、PCB194、PCB204(内标)。在分析国内文献中关于多氯联苯含量报道数据的基础上，配置5、10、30、50、80、100μg/L浓度多氯联苯标准曲线。标准曲线是进行样品色谱定性、定量分析的基础，所以标准曲线的配置至关重要，标曲配置完成后，及时测定，并且要定期对标准曲线进行校正。因为水样的固相萃取全部完成之后，上机测定时溶剂为正己烷，所以测样之前，对于溶剂正己烷，用与样品同样的分析方法进行分析，确保溶剂无杂峰。附图1为100μg/L浓度下多氯联苯色谱图，附图2为正己烷色谱图。

表1为本发明方法的多氯联苯保留时间、工作曲线方程、相关系数。由表1可知，各多氯联苯在相应的范围内，满足分析要求。

表1本发明方法的多氯联苯保留时间、工作曲线方程、相关系数

6)方法空白：处理样品时，每批实验插入一个空白样，用相同质量的无水硫酸钠代替样品，进行与样品完全相同的处理步骤，并进行上机测定，确保实验过程环境中无待测组分的干扰，附图3为空白样测定结果。

通过得到的数据显示，实验过程多氯联苯混标的回收率都在方法规定的70-140％范围内，两种回收率指示物PCB65、PCB155回收率在70-130％范围内；平行样之间的相对标准偏差小于5％，空白样品也未检出目标污染物。说明分析方法符合要求，数据质量可靠。

本发明方法操作简单，过程简便，减少了杂质的干扰，缩短了实验周期，降低了实验人员的工作量。能够在尽可能节约试剂的同时达到最佳萃取效果，同时保证了较高的回收率和数据的准确性。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种采煤沉陷区水体中多氯联苯的固相萃取和检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)前处理：水样从采煤沉陷区采集完运回实验室后，使用玻璃纤维滤膜进行过滤，过滤后的水样取出1000mL进行固相萃取。

2)固相萃取：对经过前处理的水样进行固相萃取，步骤如下；

a)活化柱子：在自动固相萃取仪上将C18萃取小柱安装好后，将3mL二氯甲烷分两次加入小柱，同时用真空泵将溶液抽到与小柱内物质持平，再依次用3mL的甲醇、3mL的超纯水进行同样的操作。在活化过程中需要注意的是避免真空泵抽干柱床，也可以让溶液自然滴落。

b)上样和富集：在1000mL水样中加入10mL甲醇，并用移液器加入回收率指示物(PCB65和PCB155)后过已活化好的小柱，流出液弃去。此步骤需要注意的是，固相萃取小柱活化后，水样应立即过柱；过柱过程中应使流过小柱的水在其下端形成滴流，不能形成连续的液柱；水过柱流速应保持在10mL/min左右；同时应使水样时刻浸没小柱填充物。

c)干燥和洗脱：使用5mL超纯水淋洗小柱后，打开调节阀，用真空泵抽吸约15分钟左右，保证固相萃取小柱干燥。对干燥后的小柱，用8mL二氯甲烷/正己烷，体积比为7比3，洗脱液先浸泡柱子5分钟，再使洗脱液以5mL/min的流速洗脱小柱，收集洗脱液于10mL的比色管中。

d)脱水：将收集到的洗脱液通过约4cm高的无水硫酸钠干燥柱。在洗脱液转移过程中注意使用正己烷多次润洗比色管，洗脱后使用3mL正己烷分三次清洗干燥柱，将洗脱液收集于氮吹管中。

3)浓缩与定容：水样固相萃取结束后，对洗脱液进行浓缩与定容。步骤为在氮吹仪上用轻柔的氮气将洗脱液浓缩至2mL左右后加入2mL正己烷，即将溶剂替换成正己烷，再次氮吹使洗脱液浓缩至0.5mL左右，使用移液器将全部溶液移至进样瓶中，并加入内标(PCB204)，最后用正己烷定容至1mL。

4)气相色谱-质谱联用仪检测：仪器按照设定好的条件进行检测，具体条件如下；

质谱条件：EI离子源，离子源温度250℃，传输线温度280℃；仪器测定升温程序为：设定初始温度位80℃，持续1min后以30℃/min升温至160℃，保持1min，最后以3℃/min升温至265℃，保持1min；样品进样量为1μL，进样方式为无分流进样；仪器载气为氦气，流速1mL/min，辅助气为氮气；在全扫描Scan模式下，测定已知浓度多氯联苯样品，运用内标法进行定量分析，多氯联苯物质组分通过各色谱峰保留时间、峰高和峰面积得出。在选择离子扫描SIR模式下，通过对比标准样品各色谱峰出峰时间可对物质进行定性分析。

5)标准曲线的绘制：实验中仪器分析所用多氯联苯标样包含17种多氯联苯单体，分别为PCB18、PCB28、PCB31、PCB44、PCB52、PCB65(代标)、PCB101、PCB105、PCB118、PCB138、PCB149、PCB153、PCB155(代标)、PCB174、PCB180、PCB194、PCB204(内标)。在分析国内文献中关于多氯联苯含量报道数据的基础上，配置5、10、30、50、80、100μg/L浓度多氯联苯标准曲线。

6)方法空白：处理样品时，每批实验插入一个空白样，用相同质量的无水硫酸钠代替样品，进行与样品完全相同的处理步骤，并进行上机测定，确保实验过程环境中无待测组分的干扰。