环境基质中6种硝基芳烃类化合物和3种阴离子的同时测定

王中泰

环境基质中 6 种硝基芳烃类化合物和 3 种阴离子的同时测定

同时测定环境土壤和水基质中的硝基芳烃类化合物和阴离子对于选择合适的硝基芳烃类化合物降解方法和实现地表水水质监测具有重要意义。本文通过两个六通阀和一根富集柱将高效液相色谱和离子色谱连接,搭建了色谱联用体系。

系统操作可分为 4 个阶段 :

(A) 样品加载到定量环 ;

(B) 分离硝基芳烃类化合物和阴离子 ;

(C) 阴离子在 AG20 柱中富集 ;

(D) 高效液相色谱和离子色谱分别测定硝基芳烃类化合物和阴离子。

通过将液相色谱柱直接连接电导率检测器 , 确定阴离子流出液相色谱柱的时间 , 优化六通阀的切换时间 , 保证方法的准确性。在最优条件下 , 阴离子的检出限为 0.005~0.020 mg/L, 硝基芳烃类化合物的检出限为 0.043~0.150 mg/L 。

3 组不同加标浓度样品的平均回收率为 88.20%~105.38%, 相对标准偏差为 2.0%~11.5% 。该方法被用于检测 5 份地表水样品和 5 份土壤样品 , 硝基芳烃类化合物均未检出 ,3 种阴离子在地表水样品中的检出量为 0.41~55.3 mg/L, 在土壤样品中的检出量为 0.56~30.2 mg/kg 。经过方法学验证和实际样品检测 , 证明该色谱联用体系检测方法自动化程度高 , 操作简单 , 重复性好 , 准确度高 , 具有广泛的适用性和较高的灵敏度 , 适用于环境基质中硝基芳烃类有机物和亚硝酸根离子等阴离子含量的快速测定。

样品前处理条件

收集 5 份土壤样品 , 烘干 , 并用研钵碾碎 , 以孔径为 20 目的筛进行筛选。取过筛的土壤样品 10.0 g 置于烧杯中 , 加入 30.0 mL 甲醇 / 水 (50 ∶ 50, v/v) 混合溶液 , 超声浸提 20 min 后 , 以 4000 r/min 的速度离心 10 min, 取上清液 2.0 mL, 过 0.22 μm 滤膜后进样分析。收集 5 份环境水样 , 反复过 0.22 μm 滤膜 3 次后进样分析。

仪器分析

将 HPLC 仪和 IC 仪按图 1A 所示方法进行连接 , 此过程中应尽量缩短流路以减少死体积。液相色谱柱为 Acclaim Explosives E1(250 mm × 4.6 mm, 5 μ m, 美国 Thermo Fisher 公司 ), 柱温设定为 32 ℃ ; 流动相组成为磷酸钾缓冲液 (pH 7.0)- 乙腈 (60 ∶ 40, v/v), 等度淋洗 , 流速 1.0 mL/min; 进样量 500 μ L; 紫外检测波长为 223 nm 。离子色谱柱为 IonPac AG11-HC 预处理柱 (50 mm × 4 mm, 5 μ m, 美国 Thermo Fisher 公司 ) 和 IonPac AS11-HC 柱 (250 mm × 4 mm, 5 μ m, 美国 Thermo Fisher 公司 ), 柱温箱温度为 40 ℃ ; 等度淋洗 , 流动相为 20 mmol/LNaOH 溶液 , 抑制器的电流设置为 50 mA 。在此联用系统中 ,AG20-HC 预处理柱 (50 mm × 4 mm, 5 μ m, 美国 Thermo Fisher 公司 ) 作为富集柱 , 被安装在六通阀上。

图 1 为 HPLC-IC 联用体系柱切换的示意图 , 两个六通阀的状态见原文表 1 。

整个联用系统的具体操作步骤如下 :

(A) 样品装载到定量环 : 将待测样品注入定量环 , 多余样品进入废液缸。 (B) 分离有机物和无机阴离子 : 使用 HPLC 流动相冲洗定量环 , 将定量环中的待测样品注入 C18 柱中 , 进行第一次分离 ; 硝基芳烃类化合物在 C18 柱中保留能力强 , 保留在 C18 色谱柱中 ; 阴离子在 C18 柱中保留能力弱 , 随流动相流出。

(C)AG20 柱富集阴离子 : 流出的阴离子进入 AG20 富集柱富集。 (D)HPLC 和 IC 分别测定 6 种硝基芳烃类化合物和 3 种阴离子 : 硝基芳烃类化合物在 C18 色谱柱中分离 , 然后进入紫外检测器定量分析 ;IC 流动相冲洗 AG20 富集柱 , 阴离子从 AG20 富集柱中流出后在 IC 柱中分离 , 然后通过抑制器进入电导检测器中定量分析。

图 1 HPLC-IC 联用体系 4 个阶段的液体流路示意图

实际样品测定

应用本研究建立的方法对 5 份土壤样品和 5 份环境水样中的硝基芳烃类化合物和阴离子进行检测。将检出的色谱峰保留时间与标准品色谱峰保留时间相比较 , 经确证 , 硝基芳烃类化合物均未检出 ,3 种阴离子在地表水样品中的检出量为 0.41~55.3 mg/L, 在土壤样品中的检出量为 0.56~30.2 mg/kg( 见原文表 4) 。 1 号土壤样品的 HPLC 图和 IC 见原文图 4 。

文章信息

色谱 , 2024, 42(1): 92-98

DOI:10.3724/SP.J.1123.2023.10027