頂空固相微萃取

項空固相微萃取-氣相色譜法測定生活飲用水中痕量1,4-二氧六環(huán)王玉飛;施家威;王立;金米聰【摘要】Amethodforthedetectionoftrace1,4-dioxaneindrinkingwaterusingheadspacesolid-phasemicroextraction(HS/SPME)withgaschromatography/flameionizationdetector(FID)waspresented.Boththeextractionconditions(SPMEfiber,extractiontemperature,extractiontime,pHandsamplevolume,etal)andthegaschromatographicconditionswereoptimized.Theresultsshowedthatthebestresponsewasobtainedwith85pmCarboxen-PDMSabove3mLwaterina20-mLscrewcappedvialcontaining3mLsodiumhydroxidesolution(600g/L).ThebestchromatographicseparationwasobtainedonaPTA-5capillarycolumn(30mx0?53mmx3?0pm)whichwasmodifiedwithalkali-bondingandoflargeporesandthickfilm.Thelinearrangefor1,4-dioxanewas0?50-50?0pg/Lwiththecorrelationcoefficient(r)of0?9995.Thelimitofdetection(S/N>3)was0?14pg/L.Therecoveriesfortheactualwatersamplesatlow,mediumandhighspikedlevelswere95?5%-107%,withtherelativestandarddeviationsof1?1%-5?3%(n=6).Thedevelopedmethodissimple,accurate,reproducibleandhighlysensitive.Itissuitablefortheroutinemonitoringoftraceamountof1,4-dioxaneinthedrinkingwater.%建立了生活飲用水中痕量1,4-二氧六環(huán)的頂空固相微萃取(HS/SPME)-氣相色譜測定方法?？疾觳?yōu)化了萃取頭、萃取溫度、萃取時間、pH值、樣品量、色譜條件等參數(shù)。結(jié)果表明：提取效率較好的方法是3mL水樣中加入3mL600g/L氫氧化鈉溶液，用85pmCarboxen-PDMS萃取頭萃取，用鍵合堿改性的大口徑、厚液膜PTA-5毛細(xì)管色譜柱測定。1,4-二氧六環(huán)在0?50~50?0pg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0^9995；方法檢出限(以S/N>3計)為0?14pg/L;相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2?1%~4?5%(n=6)；對實際樣品中進(jìn)行線性范圍內(nèi)的高、中、低3個加標(biāo)水平的測定，回收率為95?5%~107%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1?1%~5?3%(n=6)o建立的方法簡便、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好、靈敏度高，適合生活飲用水中痕量1,4-二氧六環(huán)的常規(guī)監(jiān)測?！酒诳Q】《色譜》【年(卷)，期】2015(000)004【總頁數(shù)】5頁(P441-445)【關(guān)鍵詞】頂空固相微萃取;氣相色譜；1,4-二氧六環(huán)；生活飲用水【作者】王玉飛;施家威;王立;金米聰【作者單位】寧波市疾病預(yù)防控制中心，浙江省微量有毒化學(xué)物健康風(fēng)險評估技術(shù)研究重點實驗室，寧波市毒物研究與控制重點實驗室，浙江寧波315010;寧波市疾病預(yù)防控制中心，浙江省微量有毒化學(xué)物健康風(fēng)險評估技術(shù)研究重點實驗室，寧波市毒物研究與控制重點實驗室，浙江寧波315010;寧波市疾病預(yù)防控制中心，浙江省微量有毒化學(xué)物健康風(fēng)險評估技術(shù)研究重點實驗室，寧波市毒物研究與控制重點實驗室，浙江寧波315010;寧波市疾病預(yù)防控制中心，浙江省微量有毒化學(xué)物健康風(fēng)險評估技術(shù)研究重點實驗室，寧波市毒物研究與控制重點實驗室，浙江寧波315010【正文語種】中文【中圖分類】O6581,4-二氧六環(huán)俗稱二惡烷，其結(jié)構(gòu)為環(huán)狀醚，沸點101°C,能與水無限混溶。常見用途為合成和反應(yīng)用溶劑、乳化劑、去垢劑和穩(wěn)定劑等，會對環(huán)境和水質(zhì)造成—定的污染。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)評定1,4-二氧六環(huán)為2B類可能致癌物［1］。美國、歐盟和日本都有相應(yīng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法；世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》4版指明1,4-二氧六環(huán)屬于對飲用水構(gòu)成潛在危險的污染物之一，其限值為50.0pg/L［2］;美國環(huán)保署(EPA)規(guī)定飲用水中的1,4-二氧六環(huán)質(zhì)量濃度需控制在3pg/L以下。而我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中尚無1,4-二氧六環(huán)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法。目前檢測1,4-二氧六環(huán)的方法有低溫微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［3］、固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(SPE-GC/MS)［4-6］、頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HS-GC/MS)［7-8］、液液萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LLE-GC/MS)［9］、固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(SPME-GC/MS)［10-11］和膜萃取-氣相色譜/微分離子遷移譜法［12］。由于1,4-二氧六環(huán)同時具有水溶性和油溶性，因此普遍存在提取富集難、色譜響應(yīng)值低等問題，國內(nèi)對生活飲用水中檢測1,4-二氧六環(huán)的報道較少。本實驗采用頂空固相微萃取技術(shù)結(jié)合氣相色譜/氫火焰離子化檢測(GC/FID)，開展飲用水中1,4-二氧六環(huán)痕量檢測方法的探討。GC/FID作為基礎(chǔ)的色譜分離技術(shù)而廣泛用于各實驗室，但是其靈敏度的局限性使痕量檢測比較困難；而固相微萃取作為近年來逐漸被關(guān)注的一種快速、環(huán)保的方法，可有效富集目標(biāo)化合物，本文將頂空固相微萃取(HS/SPME)技術(shù)和GC/FID結(jié)合，開發(fā)了一種檢測水中痕量1,4-二氧六環(huán)的簡便方法。圖1為頂空固相微萃取-氣相色譜法流程圖，主要步驟包括取樣、加堿、萃取和分析。圖1頂空固相微萃取-氣相色譜法流程圖Fig.1Schematicdiagramofheadspacesolid-phasemicroextraction（HS/SPME）withGC/FID1實驗部分1.1儀器與試劑安捷倫7890A型氣相色譜儀（美國Agilent公司），配有FID、CTC三合一自動進(jìn)樣器、CTC專用頂空瓶（20mL）（瑞士CTC公司）°85pmCarboxen-PDMS萃取頭（美國Supelco公司）。氫氧化鈉：分析純，用超純水配制成600g/L的溶液。超純水（Milli-Q）:經(jīng)色譜檢驗無待測組分。1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.5%，德國Dr.Ehrenstorfer公司）。水樣采自設(shè)在寧波地區(qū)的8個國家飲用水監(jiān)測點。1.2實驗條件1.2.1自動固相微萃取條件SPME萃取頭：首次使用前于260°C老化30min;樣品平衡及萃取溫度：60°C;攪拌速度：500r/min;樣品平衡時間：10min;萃取方式：頂空；萃取時間：15min;解吸溫度：260C;解吸時間：3.0min。解吸后萃取頭于260C再老化5min。1.2.2氣相色譜條件色譜柱：SupelcoPTA-5毛細(xì)管柱（30mx0.53mmx3.0pm），進(jìn)樣口溫度：260C;不分流進(jìn)樣；柱流速：3mL/min;柱溫：50°C,保持1min，以8°C/min的速度上升到101°C,保持2min，再以30C/min的速度上升到120C,260C后運(yùn)行6min;后運(yùn)行流速：6mL/min;檢測器溫度：280°C;氫氣流速:30mL/min;空氣流速：350mL/min;尾吹氣流速：24mL/min。1.3實驗方法1.3.1空白試驗進(jìn)行分析前，對純水和試劑進(jìn)行空白實驗以確保不存在污染。1.3.2水樣的采集與保存用100mL玻璃瓶采集水樣，密封，于4°C避光保存。樣品中被測組分較穩(wěn)定，可保存10天。1.3.3樣品前處理取水樣3mL于20mL頂空瓶中，加入3mL600g/L氫氧化鈉溶液，密封后混勻，依據(jù)1.2節(jié)實驗條件測定。1.3.4標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制準(zhǔn)確稱取1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)品適量，用超純水配制成100mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。用標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制不同濃度梯度的1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.0~100.0pg/L),各吸取3.0mL配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液至頂空瓶中，分別準(zhǔn)確加入3mL600g/L氫氧化鈉溶液，密封后混勻，此標(biāo)準(zhǔn)系列最終質(zhì)量濃度為0.5~50.0凹/L。按1.2節(jié)實驗條件測定，外標(biāo)法定量。2結(jié)果與討論2.1儀器參數(shù)的優(yōu)化程序升溫條件下比較了HP-5(30mx0.32mmx0.25|jm)、HP-624(30mx0.32mmx1.80pm)和PTA-5(30mx0.53mmx3.0pm)等3種毛細(xì)管色譜柱用于1,4-二氧六環(huán)測定的效果。發(fā)現(xiàn)使用HP-5柱時1,4-二氧六環(huán)無響應(yīng);使用HP-624柱時1,4-二氧六環(huán)出峰面積較??；而使用經(jīng)鍵合堿改性的毛細(xì)管色譜柱，尤其是大口徑、厚液膜(0.53mmx3.0pm)的PTA-5毛細(xì)管色譜柱時，能得到較大的色譜峰面積響應(yīng)。圖210pg/L1,4-二氧六環(huán)(a)標(biāo)準(zhǔn)溶液和(b)加標(biāo)水樣的色譜圖Fig.2Chromatogramsof10pg/L1,4-dioxane(a)standardand(b)spikedwatersample生活飲用水中可能存在揮發(fā)性有機(jī)化合物對目標(biāo)化合物的干擾，可通過優(yōu)化色譜條件排除。圖2為10pg/L1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)溶液和加標(biāo)水樣的色譜圖。在優(yōu)化的色譜條件下，無妨礙1,4-二氧六環(huán)測定的干擾物；需要強(qiáng)調(diào)的是，為保證下一次分析的樣品不受上一次分析樣品的污染，每一次進(jìn)樣后需在260°C后運(yùn)行6min。實際加標(biāo)樣品分析時，前次分析后運(yùn)行不充分時的殘留及后運(yùn)行部分的峰見圖3。圖31,4-二氧六環(huán)加標(biāo)實際樣品在260C下后運(yùn)行6min的色譜圖Fig.3Chromatogramofarealsamplespikedwith1,4-dioxaneaftercolumnrunning6minat260C2.2固相微萃取條件的優(yōu)化2.2.1萃取涂層及萃取方式的選擇比較了85pmCarboxen-PDMS、100pmPDMS和70pmCarbowax-DVB3種固相微萃取纖維涂層對1,4-二氧六環(huán)的吸附效果。實驗表明，萃取率大小依次為85pmCarboxen-PDMS>70pmCarbowax-DVB>100pmPDMS。比較了萃取頭浸入水中的萃取方式和頂空萃取方式的結(jié)果。頂空萃取方式靈敏度較高，重現(xiàn)性好，且能延長萃取頭使用壽命。因此實驗確定采用85pmCarboxen-PDMS萃取頭，使用頂空萃取方式來萃取水中痕量的1,4-二氧六環(huán)。2.2.2氫氧化鈉用量的優(yōu)化本研究首先用氯化鈉作為鹽析劑進(jìn)行了試驗，但是在實際樣品檢測時發(fā)現(xiàn)，加入氯化鈉后FID檢測出現(xiàn)假陽性結(jié)果。改變水樣的pH值進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，強(qiáng)堿性條件可有效降低1,4-二氧六環(huán)在水中的溶解度，大大提高氣相中1,4-二氧六環(huán)的濃度。考察了在30pg/L1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)溶液中添加氫氧化鈉對氣液平衡濃度的影響。以最后定容體積6mL計，氫氧化鈉用量為0.3~2.4g時發(fā)現(xiàn)堿性越強(qiáng)，1,4-二氧六環(huán)的萃取率越高（見圖4）。氫氧化鈉用量在0.3~1.2g之間，萃取率變化不大；但在用量達(dá)到1.8g時，萃取率有一個躍升；在用量達(dá)到2.4g以上時，萃取率相應(yīng)增大；但是因為氫氧化鈉溶解度的限制，達(dá)到2.4g/6mL以上時，實驗條件難以準(zhǔn)確控制，導(dǎo)致重現(xiàn)性差（RSD>20%）。考慮到1.8g/6mL時，已經(jīng)可以獲得足夠的靈敏度，且實驗重復(fù)性符合要求（RSDv7%），我們配制了600g/L氫氧化鈉溶液，按取樣量加等量600g/L氫氧化鈉溶液來準(zhǔn)確控制實驗條件。必須強(qiáng)調(diào)的是：為得到重現(xiàn)性好的結(jié)果，必須每次準(zhǔn)確加入等量的氫氧化鈉溶液。圖46mL溶液中氫氧化鈉用量對萃取效率的影響Fig.4Effectofthemassofsodiumhydroxidein6mLsolutiononextractionefficiency2.2.3取樣量對結(jié)果的影響分別取30pg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液2、3、4和5mL,加入和取樣量等體積的600g/L氫氧化鈉溶液，在本實驗條件下進(jìn)行試驗。結(jié)果表明：隨著取樣量和600g/L氫氧化鈉溶液的增加，萃取效率也有所增加，但增加幅度平緩，考慮到大批量樣品檢測時高濃度氫氧化鈉的成本和對環(huán)境的影響，在已滿足靈敏度要求的前提下選擇取樣量為3mL,同時加3mL氫氧化鈉溶液為本實驗的取樣量優(yōu)化結(jié)果。2.2.4萃取溫度和時間的優(yōu)化分別在50、60、70和80°C下進(jìn)行萃取和檢測，結(jié)果表明：隨著萃取溫度提高，萃取率有相應(yīng)增加，但增加幅度不大。本實驗選擇60C作為萃取溫度。固定溫度為60C,樣品平衡時間10min，改變萃取時間分別為10、15、20、30和40min，結(jié)果表明：隨著萃取時間的增加，萃取率也相應(yīng)增加，但是萃取時間為15min以上時，萃取效率的增長趨緩?？紤]到固相微萃取是一種動力學(xué)意義的平衡技術(shù)，并不需要完全萃?。?00%萃?。┓治鑫?，只需嚴(yán)格控制各實驗條件，就是重現(xiàn)性的最好保證。因此在滿足靈敏度要求的前提下，選擇60C和15min作為優(yōu)化的萃取溫度和萃取時間。2.3方法的線性范圍、檢出限和精密度對質(zhì)量濃度為0.50~50.0pg/L的1,4-二氧六環(huán)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析，以色譜峰面積Y對樣品的質(zhì)量濃度X(pg/L)做標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=4.09162X+1.29656，相關(guān)系數(shù)(r)為0.9995;以S/N>3確定方法的檢出限為0.14pg/L，以S/N>10確定方法的定量限為0.50pg/L；標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%-4.5%(n=6)o2.4實際水樣的加標(biāo)回收率和準(zhǔn)確度對空白水樣按本方法進(jìn)行高、中、低3個水平的加標(biāo)回收率測定，每個水平平行測定6次，結(jié)果見表1。實際水樣加標(biāo)回收率為95.5%~107%,RSD為1.1%~5.3%(n=6)o表1管網(wǎng)水中1,4-二氧六環(huán)的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table1Spikedrecoveriesandrelativestandarddeviations(RSDs)of1,4-dioxaneintapwatersamples(n=6)CompoundBackground/(pg/L)Added/(pg/L)Found/(pg/L)Recovery/%RSD/%1,4-Dioxane010.010.731072.0025.024.2196.85.3040.038.1895.51.12.5實際樣品的測定采用本方法對50份出廠水、50份末梢水、5份水源水進(jìn)行1,4-二氧六環(huán)的檢測，結(jié)果2份出廠水的檢測結(jié)果呈陽性(質(zhì)量濃度分別為3.4、1.0pg/L),其他樣品中含量均低于檢出限。3結(jié)論建立了自動頂空固相微萃取-氣相色譜測定生活飲用水及水源水中痕量1,4-二氧六環(huán)的方法。堿化水樣可提高1,4-二氧六環(huán)的萃取率，鍵合堿改性的大口徑、厚液膜PTA-5毛細(xì)管色譜柱可提高1,4-二氧六環(huán)的檢測靈敏度。方法具有簡便、準(zhǔn)確、靈敏的特點，在滿足水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的同時，避免了大量有機(jī)溶劑的使用，適合生活飲用水和水源水中1,4-二氧六環(huán)的常規(guī)監(jiān)測。參考文獻(xiàn)：[1]EnvironmentalProtectionAgency,UnitedStates.TechnicalFactSheet-1,4-Dioxane.[2014-11-28].http:///sites/production/files/2014-03/documents/ffrro_factsheet_contaminant_14-dioxane_january2014_final.pdf[2]WorldHealthOrganization.GuidelinesforDrinking-WaterQuality.4thed.[2014-11-28].http:///water_sanitation_health/publications/2011/dwq_guid