CN109856285A - 一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法，所述持久性有机物包括多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃，包括以下步骤：(1)样品预处理：取待测水样过滤，加入持久性有机物的标准替代物和内标标准品，混匀得到预处理水样；(2)固相萃取：将预处理水样导入固相萃取柱进行固相萃取，对固相萃取柱进行干燥和利用洗正己烷和丙酮进行洗脱；(3)净化：利用Florisil柱对干燥后的洗脱液进行净化；(4)气质联用检测；(5)计算持久性有机物的含量。本发明通过选择合适的洗脱剂和采用三重四级杆气质联用仪，实现了对多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃的同时检测，并且检测限均较低，在持久性有机物检测领域具有重大的意义。

Description

一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法

技术领域

本发明涉及持久性有机物的检测领域，尤其是涉及一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法。

背景技术

工农业生产和人类活动涉及的有机化学品种类繁多，如多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)、多环芳烃(PAHs)等等。尽管这些物质在环境中的浓度较低，但其毒性强、难降解，对水生生物、人体等均有长期强烈的毒害作用，已引起国内外广泛重视。

目前欧美很多国家在各种环境介质和人体中均检测出PCBs、PBDEs、PAHs等微量有机物，随着城市快速扩张、经济飞跃发展和人口急剧增长，各类污染物的总量还在持续增加。2006年，国家发展改革委会同水利部、建设部、卫生部等部门开展了全国主要城市饮用水水源地有机污染物调查工作，目前已见报道的有上海黄浦江上游水源保护区、湘江长沙段饮用水水源保护区、黑龙江省6个水源地、丹江口水库等，发现在这些水源地存在不同程度的有机污染物残留，而丹江口水库水体中微量有机污染物种类多达220种，其中有68种被我国国家环保总局列入优先控制污染物的黑名单中，有129种被美国国家环保局列入黑名单中。

目前，由人为活动引入饮用水源的微量有机污染物已严重威胁饮水安全。随着检测技术的发展，饮用水源逐渐被检测出持久性有机污染物(POPs)、内分泌干扰物(EDCs)，“第三代有机污染物”药品和个人护理用品(PPCPs)等有机物，这类污染物在ng/L或μg/L数量级即具有致畸、致癌、致突变、破坏或抑制神经系统和免疫系统、干扰内分泌和使人体产生细菌耐药性等危害，成为21世纪影响人类健康、持续繁衍和生存的重大问题。我国环保部公布的水中优先控制污染物黑名单中共有15类69种有害化学污染物，其中有机毒物为58种，这些污染物大多具有“三致性”、长效性和不可逆性，而且这类有机污染物检出量在逐年增加。我国城市饮用水源主要以大江大河和湖泊为主，由于外界的干扰，全国七成以上的河流湖泊遭受到不同程度的污染。据不完全统计，我国50％左右的重点城市饮用水源不能满足标准，全国将近40％的河段不适合作为饮用水源，城市居民的饮用水安全无法得到保障。因此建立一套完整的饮水水源水体中多类持久性有机物同时分析的检测方法，以适应对饮用水源水体中多类持久性有机物的污染情况调查及去除状况研究，对于保障居民身体健康和区域生态环境安全，制定符合国情和地方的持久性有机物的污染控制策略和消除措施，有着重要的指导意义。但现有技术大多只针对特定的某一种持久性有机物的检测进行研究，还未有同时检测多类持久性有机物的方法，此外由于不同类的持久性有机物结构不同，在同一检测体系中同时检测出多类物质存在技术上的难度，尤其是待检测的物质含量处于微量或痕量时检测难度更高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法，能够同时检测多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃，节约了检测的时间成本，在持久性有机物检测领域具有重大的意义。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法，所述持久性有机物包括多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃，包括以下步骤：

(1)样品预处理：取待测水样过滤，加入所述持久性有机物的标准替代物和内标标准品，混匀得到预处理水样；

(2)固相萃取：对固相萃取柱进行活化，将所述预处理水样导入所述固相萃取柱进行固相萃取，后对所述固相萃取柱进行干燥和利用洗脱剂进行洗脱，所述洗脱剂为正己烷和丙酮，收集并干燥洗脱液；

(3)净化：利用Florisil柱对干燥后的洗脱液进行净化，并使用正己烷和丙酮进行定容，得到待分析样；

(4)气质联用检测：利用三重四级杆气质联用仪对所述待分析样进行检测；

色谱条件：进样口温度：250℃；柱温：起始温度120℃，以20℃/min升温至180℃，保持3min，再以5℃/min升温至280℃保持5min；不分流进样；进样量1.0μL；传输线温度280℃，柱流量1.2ml/min

质谱条件：采集方式：质谱多反应监测；

(5)采用内标法定量得到标准曲线，进而计算所述待测水样中所述持久性有机物的含量。

目标物洗脱与收集是通过加入对目标分子亲和力更强的溶剂，将其洗脱下来，同时将与固定相作用力更强的干扰物质保留在柱上，收集洗脱液。洗脱溶剂的强度影响洗脱效果，当使用溶剂的强度较强时，较少量的溶剂即可完全洗脱，但当样品成分较为复杂时，与固定相作用力强于目标物的杂质也可能被洗脱下来，造成干扰。此外常用的洗脱剂的种类繁多，选择不同的洗脱剂会直接影响后续对目标物的检测过程，对目标物洗脱溶剂的选择需要根据目标物来确定，而当待检测的目标物为多种种类的物质时，对洗脱剂的选择要求更高，这意味着选择合适的洗脱剂的难度更大，本申请通过实验结果发现用二氯甲烷洗脱后，各化合物的回收率低，且溶剂的毒性较大，而单独用正己烷或乙酸乙酯洗脱，各化合物的回收率也比较低。本申请发现使用正己烷和丙酮两种溶剂混合洗脱，对同时洗脱多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃，效果较为理想，各目标物的回收率可达85％以上。

优选地，所述多氯联苯选自2,4,4’-三氯苯(PCB28)、2,2’,5,5’-四氯联苯(PCB52)、2,2’,4，5,5’-五氯联苯(PCB101)、2,3’,4,4’,5-五氯联苯(PCB118)、2,2’,3,4,4’,5’-五氯联苯(PCB138)、2,2’,4,4’,5,5’-六氯联苯(PCB153)、2,2’,3,4,4’,5,5’-七氯联苯(PCB180)中的至少一种；所述多溴联苯醚选自2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE47)、2,2',4,4',6-五溴联苯醚(BDE100)中的至少一种；所述多环芳烃包括苯并a芘(B[a]P)。

优选地，所述持久性有机物为PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180、BDE47、BDE100和苯并a芘。

优选地，步骤(2)中依次使用正己烷、丙酮和超纯水对固相萃取柱进行活化。

优选地，步骤(2)中利用洗脱剂进行洗脱具体为：依次用正己烷：丙酮的体积比4:1和1:1的洗脱剂进行洗脱。

优选地，步骤(3)中采用正己烷：丙酮的体积比为19:1的溶液进行定容。

进一步地，步骤(3)具体为：用正己烷冲洗并浸润Florisil柱，将干燥后的洗脱液转移至Florisil柱进行净化，接收流出液并氮吹浓缩至0.5mL以下，使用正己烷和丙酮进行定容，得到待分析样。

优选地，步骤(1)之前所述待测水样保存于棕色玻璃瓶中。

本发明的有益效果是：

本发明使用正己烷和丙酮两种溶剂混合对多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃同时洗脱，洗脱效果较好，各目标物的回收率可达85％以上，同时利用Florisil柱净化，浓缩定容。采用三重四级杆气质联用仪对多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃同时进行检测，以保留时间和定性离子定性，峰面积定量计算样品中各目标物的含量，并且各目标物检测限均较低，在持久性有机物检测领域具有重大的意义。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

试剂和材料：各多氯联苯、多溴联苯醚、苯并(a)芘标准品100mg/L(美国o2si公司)，内标标准品100mg/L(美国Cambridge Isotope Laboratories)，标准替代物100mg/L(德国Dr.Ehrenstorfer公司)，超纯水(电阻率18.2MΩ·cm，美国millipore公司)，正己烷，丙酮，甲醇均为HPLC级(Honeywell)。

仪器和设备：7890B-7000C三重四级杆串联质谱仪(美国Agilent公司)，全自动多通道固相萃取仪(美国ThermoFisher公司)，OrganomationN-EVAP 24管氮吹仪(水浴)(美国Organomation公司)，高速台式离心机(sigma，Germany)，Milli-Q Direct8超纯水仪(美国Millipore公司)，0.45μm玻璃纤维滤膜(GF/F Whatman)，微量注射器(1000μL、100μL、10μL)，C18固相萃取柱，Florisil柱(500mg)。

实施例1

(1)样品采集：采集样品棕色玻璃瓶先用蒸馏水洗净，后于重铬酸钾溶液浸泡24h，超纯水冲洗后于250℃烘干2h，冷却后现场采集样品，样品采集后于4℃下保存，尽快待会实验室。

(2)样品预处理：采集后的水样经0.45μm的玻纤滤膜(GF/F Whatman)过滤后，取1000mL滤液于1000mL的棕色瓶中，添加5mL甲醇混匀，依次加入20μL 1μg/mL标准替代物PCB28F，50μL1μg/mL内标。

(3)固相萃取：依次用5mL正己烷、5mL丙酮和10mL超纯水对C18固相萃取柱进行预处理，分别将上述1000mL的样品导入固相萃取仪，以5-6ml/min的速度进行提取；待样品全部通过固相萃取柱后(整个过程尽量保持柱子浸润)，20ml超纯水润洗容器壁，继续氮吹干燥30min，使固相萃取柱干燥；依次用5mL正己烷+丙酮(4:1,v/v)溶液，5mL正己烷+丙酮(1:1,v/v)，以1ml/min的速度对小柱进行洗脱，合并洗脱液，而后将洗脱液过无水硫酸钠柱(装填1/4柱高度)脱水，收集浓缩液。

(4)净化：用5mL正己烷冲洗Florisil柱(500mg)，并浸润5min后，弃去流出液，流速控制在2ml/min。把经无水硫酸钠脱水后的浓缩液全部转移至柱内，用2～3mL正己烷洗涤样品浓缩液瓶两次，一并转移至Florisil柱上净化，接收流出液。氮吹浓缩至0.5mL以下，正己烷+丙酮(19:1,v/v)定容至1mL，转移到样品瓶中待分析。

(5)气质联用检测：采用气相色谱-三重四级杆串联质谱进行检测；

色谱条件：

进样口温度：250℃；柱温：起始温度120℃，以20℃/min升温至180℃，保持3min，再以5℃/min升温至280℃保持5min；不分流进样；进样量1.0μL；传输线温度280℃，柱流量1.2ml/min。

质谱条件：

采用多重反应监测(MRM)方式监测子离子，其质谱条件如下：

(6)绘制标准曲线：将各多氯联苯标准溶液和内标标准溶液按需要用正己烷/丙酮(19:1，v/v)溶液稀释成1mg/L的混合标准使用液和混合内标使用液，再稀释成1000μg/L浓度内的多个浓度点(其中内标的浓度恒定)，采用三重四级杆气质联用仪进行检测分别对各浓度点分析，采用内标法定量，绘制标准曲线，相关系数要达到0.99以上。

(7)样品测定：将处理好的样品和空白直接进样1μL，根据保留时间和特征离子定性，峰面积定量。

计算和结果分析：

用多种不同浓度的标准品(其中内标的浓度恒定)绘制标准曲线，该曲线的纵坐标为组分定量离子峰面积Ax与其浓度Cx之比，横坐标为内标的定量离子峰面积Ais与其浓度Cis之比。由此求得相应因子RF。

实际样品在测定前加入同样浓度的内标，测得未知物的定量离子峰面积Ax后，分别计算样品中各目标物的质量浓度，计算方法为：

Cx＝(Ax×Qis)/(Ais×RF×V)

式中：Cx——实际水样中被测组分浓度，单位为μg/L；

Ax——各组分定量离子峰面积；

Qis——加入水样中内标物量，μg；

Ais——内标物定量离子峰面积；

RF——相应因子；

V——水样体积，单位为升(L)。

通过标准样检测，得到表1：

表1 化合物保留时间及线性范围

根据美国EPA SW-846中规定方法检出限：MDL＝3.143δ(δ重复测定7次)，取实际水样，加入一定量的标准溶液，按试验方法进行回收试验，各组分的加标量均为10ng/L，平行测定7份，各组分检出限、检出下限以及加标回收实验结果见表2：

表2 各化合物检出限、检出下限和加标回收率

计算公式：检出限(MDL)＝3.143*SD*/100，检出下限＝检出限*4

实验结果表明，利用本发明的检测方法能够实现多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃的同时检测，各目标检测物的加标回收率均在85％以上，并且检测限较低，在持久性有机物检测领域具有重大的意义。

Claims (8)

1.一种同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，所述持久性有机物包括多氯联苯、多溴联苯醚和多环芳烃，包括以下步骤：

(1)样品预处理：取待测水样过滤，加入所述持久性有机物的标准替代物和内标标准品，混匀得到预处理水样；

(2)固相萃取：对固相萃取柱进行活化，将所述预处理水样导入所述固相萃取柱进行固相萃取，后对所述固相萃取柱进行干燥和利用洗脱剂进行洗脱，所述洗脱剂为正己烷和丙酮，收集并干燥洗脱液；

(3)净化：利用Florisil柱对干燥后的洗脱液进行净化，并使用正己烷和丙酮进行定容，得到待分析样；

(4)气质联用检测：利用三重四级杆气质联用仪对所述待分析样进行检测；

色谱条件：进样口温度：250℃；柱温：起始温度120℃，以20℃/min升温至180℃，保持3min，再以5℃/min升温至280℃保持5min；不分流进样；进样量1.0μL；传输线温度280℃，柱流量1.2ml/min；

质谱条件：采集方式：质谱多反应监测；

(5)采用内标法定量得到标准曲线，进而计算所述待测水样中所述持久性有机物的含量。

2.根据权利要求1所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，所述多氯联苯选自PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180中的至少一种；所述多溴联苯醚选自BDE47、BDE100中的至少一种；所述多环芳烃包括苯并a芘。

3.根据权利要求1所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，所述持久性有机物为PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180、BDE47、BDE100和苯并a芘。

4.根据权利要求1-3任一项所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，步骤(2)中依次使用正己烷、丙酮和超纯水对固相萃取柱进行活化。

5.根据权利要求1-3任一项所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，步骤(2)中利用洗脱剂进行洗脱具体为：依次用正己烷：丙酮的体积比4:1和1:1的洗脱剂进行洗脱。

6.根据权利要求1-3任一项所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，步骤(3)中采用正己烷：丙酮的体积比为19:1的溶液进行定容。

7.根据权利要求6所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，步骤(3)具体为：用正己烷冲洗并浸润Florisil柱，将干燥后的洗脱液转移至Florisil柱进行净化，接收流出液并氮吹浓缩至0.5mL以下，使用正己烷和丙酮进行定容，得到待分析样。

8.根据权利要求1-3任一项所述的同时检测水体中多类持久性有机物的方法，其特征在于，步骤(1)之前所述待测水样保存于棕色玻璃瓶中。