CN111044647A - 一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理和定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理和定量分析方法，所述方法包括如下步骤：S1.取待测水样，过滤除去水样中的悬浮颗粒物；S2.取过滤后水样，加入二氯甲烷萃取，收集下层萃取液，重复多次，合并萃取液，浓缩；所述水样与二氯甲烷的体积比为10：1；S3.萃取液浓缩至1mL，并交换溶剂，浓缩液通过层析柱净化，净化柱填充方式为3.0g硅胶填充，用25mL正己烷淋洗层析柱，收集淋洗液，浓缩、定容至1.0mL，进行后续定量分析。本发明建立了一种以液液萃取‑硅胶净化‑气相色谱质谱定量的方法可以用于水体中LABs的定量分析。相比较先前报道的分析方法而言，不仅简单易于操作，节约溶剂，且回收效率高，适合于实际分析检测中批量水体样品分析。

Description

一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理和定量分析方法

技术领域

本发明涉及环境分子标志物检测技术领域，更具体地，涉及一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理和定量分析方法。

背景技术

分子标志物(molecular markers)又称为“分子过程探针”(molecular processprobes)，系指所有能提供有机物成因及其所经历的生物、化学、物理和地质过程的有机分子，可以构成当代和古代环境中有机物质的示踪指标体系，不仅适用于现代海洋、湖泊水域的环境沉积学演化、古今气候的变迁规律、区域性环境地球化学景观与人类健康的关系等理论问题的研究，而且为环境有机地球化学研究提供了重要的追踪手段，在资源环境的合理开发和利用、环境质量的有效控制以及人类生存、健康等诸方面展示出广阔的应用前景。目前，分子标志物的概念已经得到新的发展，已经成为有机地球化学家们用于了解有机污染物的来源、迁移以及归宿的一种指标体系。

直链烷基苯(LABs)可以看作是含有10～14个碳的正烷烃碳链上一个氢原子被苯基取代的烷烃衍生物，苯基取代位置的不同构成系列同系物，统称LABs，主要用于工业合成长链烷基苯磺酸盐(LAS)，是自1960年以后广泛使用的阴离子洗涤剂的主要成分。由于在合成过程中LAS型洗涤剂会有少量的LABs残留，因此，LABs会随着该型洗涤剂的使用及随后的处置而进入水环境。鉴此，LABs可以用作指示来源于民用污水的污染物质的环境分子标志物，也常被作为指示工具来研究市政管道排出水体中颗粒物或其它憎水性有机污染物的来源及其随后的传输过程。自从1983年首次在环境中发现LABs的存在，并提出其作为分子标志物使用的可能性以来，LABs就在全世界许多地区被广泛的作为环境分子标志物，用以研究人类活动与环境污染之间的相关性。

目前水体中LABs的分析方法尚未有标准，仅有的方法仅限于科学研究。例如：倪宏刚(2008)公开了水体中长链烷基苯的测定方法(倪宏刚.直链烷基苯和苯并噻唑作为分子标志物在海岸环境中的应用研究[J].中科院广州地化所(-2008),2008.)，其主要采用XAD树脂吸附-多层层析柱净化-气相色谱质谱分析法，具体为：水样进入实验室后通过GF/F膜过滤悬浮颗粒物。过滤后的水样通过XAD树脂柱富集水中有机物质，树脂柱规格如下：内径25mm，长度400mm。树脂柱填料为XAD-2和XAD-4质量比1:1混合物。富集了水体中有机物质的树脂后续处理如下：用甲醇淋洗树脂三次，每次50mL，流速为3mL/min；之后将树脂每次用50mL甲醇和二氯甲烷1:1体积比混合液超声萃取三次，萃取液与上述树脂柱的淋洗液合并(以下称这种合并也为萃取液)。采用浓缩仪将萃取液浓缩至约1mL，置换溶剂为正己烷后再浓缩至1mL。1mL浓缩后的萃取液加到180mm层析柱头(ID，1cm.)，填料为氧化铝：中性硅胶体积比1：2。样品分为两个组分：用15mL正己烷淋洗层析柱得到第一组份，其中含有大量脂肪烃，弃去；随之再用15mL正己烷淋洗层析柱得到第二组份，其中含有目标化合物。第二组份浓缩定容至0.5mL，上机测定前加入内标后通过气相色谱质谱定量。该方法中XAD树脂价格昂贵，且易于穿透，目标物质流失，在实验过程中难以把握，主要通过经验判断。同时其采用的硅胶-氧化铝多层层析柱进行净化，填充材料复杂而且消耗溶剂量大，回收效率低。因此有必要对方法进行优化，建立一种简单快捷、低消耗且回收率高，适合于水体中LABs前处理方法和仪器定量方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理方法。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述样品前处理方法的水体中直链烷基苯的定量分析方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理方法，包括如下步骤

S1.取待测水样，过滤除去水样中的悬浮颗粒物；

S2.取过滤后水样，加入二氯甲烷萃取，收集下层萃取液，重复若干次，合并萃取液，除去水分，浓缩；所述水样与二氯甲烷的体积比为10：1；

S3.浓缩萃取液，并交换溶剂为正己烷，定容至1mL，浓缩萃取液通过层析柱净化，净化柱填充方式为3.0g硅胶填充，用25mL正己烷淋洗层析柱，收集淋洗液，浓缩、定容至1.0mL，进行后续定量分析。

本发明通过对过滤处理后的待测水样直接用二氯甲烷液液萃取，不需要先经过XAD树脂柱富集，再对树脂进行淋洗；本发明在直接获得萃取液后再将萃取后的萃取液除水、浓缩定容后进行硅胶净化，获得待测液。相比较先前报道的分析方法而言，不仅简单易于操作，而且节约溶剂，适合于实际分析检测中批量水体样品分析，且回收效率高。

优选地，步骤S1所述过滤为采用GF/F膜进行过滤，膜孔径为0.7μm。

优选地，步骤S2所述二氯甲烷萃取为将过滤后水样置于萃取容器(例如分液漏斗)中，加入二氯甲烷萃取，振摇3～7min，静置2～6min后，收集下层萃取液，重复萃取步骤3次，合并萃取液。

优选地，步骤S1所述除水为采用无水硫酸钠除水。

优选地，步骤S2、S3所述浓缩为氮吹浓缩或旋蒸浓缩。

优选地，所述净化柱填充方式为3.0g硅胶及0.5g无水硫酸钠填充。无水硫酸钠设置于净化柱进样口处，与硅胶之上，防止萃取液中未除净的水分对硅胶的影响。

优选地，所述硅胶填料的粒径为100～200目；所述硅胶填料使用前需在甲醇中超声清洗3次后，再用二氯甲烷超声清洗3次，自然晾干后在烘箱里以180℃烘烤24小时，冷却后密封保存。

优选地，步骤S3所述淋洗为先用5mL正己烷淋洗，收集淋洗组分1；后加入15mL正己烷淋洗，收集淋洗组分2；再加入5mL正己烷，收集淋洗组分3，合并淋洗组分1～3，得淋洗液；上述的淋洗方式可以保证在最好的回收效率的前提下节约淋洗溶剂。

本发明还提供一种水体中直链烷基苯的定量分析方法，包括如下步骤：

S1.配置不同浓度的直链烷基苯标准样品，制作标准曲线；

S2.按照上述任一所述方法进行样品前处理；

S3.取前处理后样品，通过气相色谱质谱联用进行测定，通过目标物标准曲线系列浓度与其对于的特征离子峰面积建立线性关系，再根据样品中该特征离子峰面积计算样品浓度。

优选地，步骤S3过净化柱之前，用20ml正己烷润洗净化柱。

优选地，所述色谱条件为：色谱柱：HP-5MS，30m×0.25μm×0.25mm，进样口温度：290℃，不分流；进样量：1.0μL，柱流量：1.2mL/min；柱温：80℃保持0min；以10℃/min速率升至160℃，保持0min；以3℃/min速率升至210℃，保持0min；再以10℃/min速率升至290℃，保持0min。

优选地，所述质谱条件为：离子源温度：230℃；接口温度：280℃；四级杆温度：150℃；扫描模式：选择离子模式(SIM)。

优选地，所述直链烷基苯为癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯或十三烷基苯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种水体中直链烷基苯的样品前处理和定量分析方法，通过将过滤后的待测水样利用二氯甲烷直接进液液萃取，然后利用硅胶柱进行净化处理，相比较先前报道的分析方法而言，不仅简单易于操作，节约溶剂，且回收效率高，适合于实际分析检测中批量水体样品分析。

附图说明

图1为不同直链烷基苯在硅胶层析柱中淋洗条件下回收率。

图2为4次空白样品的LABs的检出结果。

图3为空白加标样品LABs的回收率。

图4为本发明方法与先前方法效果比较。

图5为利用本发明方法对实际河水3个重复样品中LABs的浓度与相对标准偏差。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1一种水体中直链烷基苯的定量分析方法

(1)标准样品的配制

标准溶液：癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯(纯度分别99.8％、99.2％、99.3％、99.5％，质量均为100mg)，市售有证标准物质，AccuStandard。

用正己烷将4种直链烷基苯标准溶液混合配制成10000mg/L混合标准储备液，稀释标准储备液，配制标准曲线系列浓度，各点浓度分别为5、50、100、500、1000、5000μg/L。

(2)水样的过滤

用孔径为0.7μm滤膜过滤水样，取1L过滤后的水样。

(3)液液萃取

量取1.0L的过滤水样加入到分液漏斗中，用100mL二氯甲烷萃取，振摇5min，静置3min后，收集下层萃取液，重复萃取步骤3次，合并萃取液，无水硫酸钠除去溶液中的水分。

(4)萃取液的浓缩与溶剂交换

将收集到的萃取液使用旋转蒸发仪进行浓缩，设定加热温度低于35℃，真空度保持＞260Pa；当浓缩至2mL左右时，加入10mL正己烷进行溶剂替换，继续浓缩至约1.0mL

(5)净化

将浓缩液转移至净化柱。净化柱由3g硅胶及0.5g无水硫酸钠填充，转移前，用20ml正己烷润洗净化柱。然后将浓缩液转移至净化柱，并用2mL正己烷润洗3次，后加入25mL正己烷淋洗净化柱，收集淋洗液。无水硫酸钠用于防止步骤(4中)未除净的水分对硅胶的影响。

(6)浓缩与定容

净化后的试液再次按照氮吹浓缩或旋蒸浓缩的步骤进行浓缩，用正己烷浓缩定容至1.0mL，转移至进样瓶中，待测。

(7)仪器分析与定量

分析仪器：7890B-5977B气相色谱质谱联用仪(美国Agilent公司)

色谱柱：HP-5MS，30m×0.25μm×0.25mm

色谱条件：

进样口温度：290℃，不分流；

进样量：1.0μL，柱流量：1.2mL/min；

柱温：80℃保持0min；以10℃/min速率升至160℃，保持0min；以3℃/min速率升至210℃，保持0min；再以10℃/min速率升至290℃，保持0min。

质谱参考条件：

离子源温度：230℃

接口温度：280℃

四级杆温度：150℃

扫描模式：选择离子模式(SIM)模式。

定量方式：外标法，即：通过目标物标准曲线系列浓度与其对于的特征离子峰面积建立线性关系，再根据样品中该特征离子峰面积计算样品浓度。

实施例2净化实验条件优化

为了优化净化过程的实验条件，在保证最好的回收效率的前提下，能节约淋洗溶剂，共设置了以下4组不同体积淋洗方案：

方案1：1mL正己烷中含1000ppb的标准溶液转移至3.0g硅胶层析柱中，淋洗条件如下：先加入5mL正己烷淋洗层析柱，并弃去；后加入5mL正己烷淋洗，收集液组分1；再加入5mL正己烷淋洗，收集组分2；再加入5mL正己烷淋洗，收集组分3。浓缩上机测定。

方案2：1mL正己烷中含1000ppb的标准溶液转移至3.0g硅胶层析柱中，加入5mL正己烷淋洗，收集组分1；后加入15mL正己烷淋洗，收集组分2；再加入5mL正己烷，收集组分3。浓缩上机测定。

方案3：1mL正己烷中含1000ppb的标准溶液转移至3.0g硅胶层析柱中，加入25mL正己烷淋洗，收集组分1；后加入5mL正己烷淋洗，收集组分2。浓缩上机测定。

方案4：1mL正己烷中含1000ppb的标准溶液转移至3.0g硅胶层析柱中，加入30mL正己烷淋洗，收集组分1；后加入5mL正己烷淋洗，收集组分2，再加入5mL正己烷，收集组分3，浓缩上机测定。得结果如下。

通过图1可以看出，方案1中先淋洗5mL层析柱，并弃去，会导致回收率降低，四种LABs的回收率均接近于60％，可见前面5mL淋洗液中含有一定量的LABs。方案2中，将前5mL淋洗液保留，第二组分采用15mL的正己烷作为淋洗液，两组分的回收率共计可以达到90％以上，再增加5mL正己烷淋洗，获得第三组分，其含有的LABs仅占总回收率的3％左右。尽管继续增加萃取溶剂(方案3和4)，其回收效率基本保持在80％～90％之间，同时，增加淋洗液体积，回收率呈现下降的趋势，可能因为淋洗液体积增加，浓缩时间加长，导致污染物挥发损失。因此最终最优的淋洗条件选为25mL正己烷。

实施例3空白与空白加标样品分析

取一级纯净水水分别做空白实验及空白加标实验，空白加标量为1000ppb。通过实施例1步骤分布进行过滤、液液萃取、浓缩、净化、浓缩定容和仪器分析，其中净化条件选用实施例2最终优化条件。4次空白实验和3次空白加标实验结果如图2所示，4次空白样品中均检出LABs，其中癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯和十三烷基苯的检出浓度分别为0.1±0.1，0.1±0.1，0.2±0.2和0.3±0.2ppb，反映了本方法方法过程的实验空白较低，引入的目标污染物较少，为后期实际样品的分析提供能力。

空白加标实验结果如图3所示，3次重复样品中癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯和十三烷基苯的回收率分别为(89.0±14.2)％，(94.0±14.7)％，(90.7±14.5)％和(96.3±15.2)％。由此可见，本发明方法对目标污染物的回收效率较好，能很好地处理水体样品中LABs的处理净化和分析。

实施例4与先前方法对比实验

本发明方法：同实施例1、2：水样过滤后，取1L后液液萃取，浓缩后通过层析柱净化，其净化柱填充方式为3.0g硅胶及0.5g无水硫酸钠填充，用25mL正己烷淋洗层析柱，收集浓缩定容，仪器分析。

先前方法：水样过滤后，取1L后液液萃取，浓缩后通过层析柱净化，净化柱填充方式为由1.5g氧化铝、6g硅胶及0.5g无水硫酸钠填充，用15mL正己烷层析柱淋洗并弃去，再用15mL正己烷淋洗收集，浓缩定容，仪器分析。

分别做实际样品加标实验，结果显示：现有方法所获得的癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯和十三烷基苯回收率分别为(76.5±4.2)％，(81.4±3.5)％，(90.2±2.9)％，(101.0±4.4)％，而采用先前方法所获得的4种LABs的回收率分别为(53.2±8.0)％，(56.8±7.5)％，(57.4±7.9)％和(60.9±11.7)％(图4)，本发明方法所获得的回收率显著高于先前方法(p<0.05)。由此可见，较先前方法，本发明方法不仅处理步骤简单，容易操作，节约溶剂和耗材，同时也具有较好的回收效率。

实施例5实际样品重复性分析

取实际水样，按照实施例1、2方法进行前处理、测定，进行重复3次平行实验，结果如下。测得的实际河水水体中四种LABs的浓度分别为0.99±0.22ng/L，1.31±0.30ng/L，1.49±0.13ng/L和3.31±0.64ng/L，相对标准偏差分别为22.5％，22.6％，8.8％和19.5％(图5)。由此可见，本发明方法在用于实际样品的分析中时，具有较好的重复性。

Claims (10)

1.一种检测水体中直链烷基苯的样品前处理方法，其特征在于，包括如下步骤

S1.取待测水样，过滤除去水样中的悬浮颗粒物；

S2.取过滤后水样，加入二氯甲烷萃取，收集下层萃取液，重复若干次，合并萃取液，除去水分，浓缩；所述水样与二氯甲烷的体积比为10：1；

S3.浓缩萃取液，并交换溶剂为正己烷，定容至1mL，浓缩萃取液通过层析柱净化，净化柱填充方式为3.0g硅胶填充，用25mL正己烷淋洗层析柱，收集淋洗液，浓缩、定容至1.0mL，进行后续定量分析。

2.根据权利要求1所述的样品前处理方法，其特征在于，步骤S1所述过滤为采用GF/F膜进行过滤，膜孔径为0.7μm。

3.根据权利要求1所述的样品前处理方法，其特征在于，步骤S2所述二氯甲烷萃取为将过滤后水样置于萃取容器中，加入二氯甲烷萃取，振摇3～7min，静置2～6min后，收集下层萃取液，重复萃取步骤3次，合并萃取液。

4.根据权利要求1所述的样品前处理方法，其特征在于，步骤S2、S3所述浓缩为氮吹浓缩或旋蒸浓缩。

5.根据权利要求1所述的样品前处理方法，其特征在于，所述硅胶填料的粒径为100～200目。

6.根据权利要求1所述的样品前处理方法，其特征在于，步骤S3所述淋洗为先用5mL正己烷淋洗，收集淋洗组分1；后加入15mL正己烷淋洗，收集淋洗组分2；再加入5mL正己烷，收集淋洗组分3，合并淋洗组分1～3，得淋洗液。

7.一种水体中直链烷基苯的定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.配置不同浓度的直链烷基苯标准样品，制作标准曲线；

S2.按照权利要求1～6任一所述方法进行样品前处理；

S3.取前处理后样品，通过气相色谱质谱联用进行测定，通过目标物标准曲线系列浓度与其对于的特征离子峰面积建立线性关系，再根据样品中该特征离子峰面积计算样品浓度。

8.根据权利要求7所述的水体中直链烷基苯的定量分析方法，其特征在于，所述色谱条件为：色谱柱：HP-5MS，30m×0.25μm×0.25mm，进样口温度：290℃，不分流；进样量：1.0μL，柱流量：1.2mL/min；柱温：80℃保持0min；以10℃/min速率升至160℃，保持0min；以3℃/min速率升至210℃，保持0min；再以10℃/min速率升至290℃，保持0min。

9.根据权利要求7所述的水体中直链烷基苯的定量分析方法，其特征在于，所述质谱条件为：离子源温度：230℃；接口温度：280℃；四级杆温度：150℃；扫描模式：选择离子模式。

10.根据权利要求1～9任一所述的方法，其特征在于，所述直链烷基苯为癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯或十三烷基苯。

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