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高效液相色譜技術(shù)在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

• 發(fā)布日期：2016/11/4 15:56:03 閱讀次數(shù)：1372
•                     高效液相色譜技術(shù)在水質(zhì)分析中的應(yīng)用
                   劉益片（東莞市水務(wù)監(jiān)測(cè)中心，廣東，523006）
      摘要：高效液相色譜技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中有著重要的應(yīng)用，本文從高效液相色譜法的概念和特點(diǎn)入手，分析了高效液相色譜技術(shù)在水質(zhì)分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀。
      關(guān)鍵詞：高效液相色譜 水質(zhì)分析 多環(huán)芳烴 農(nóng)藥 酚類化合物 應(yīng)用
      一、前言
      水是生命之源， 隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)飲用水安全問題日益關(guān)注。飲用水安全問題涉及的主要方面有：重金屬污染、微生物污染、農(nóng)藥殘留等。飲用水中的各種農(nóng)藥殘留對(duì)機(jī)體有一定的毒性， 多數(shù)都會(huì)產(chǎn)生致癌、致畸作用，若不加以控制，將對(duì)人體健康產(chǎn)生重大危害。為了更好地保障人體的健康，生活飲用水指標(biāo)GB/5749-2006 由GB5749-1985的35 項(xiàng)增加至106 項(xiàng)，增加了71 項(xiàng)，其中毒理指標(biāo)中有機(jī)化合物由原來(lái)的5 項(xiàng)增加到53 項(xiàng)。本文就液相色譜技術(shù)在水質(zhì)分析中的應(yīng)用作一個(gè)回顧， 目的是使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到高效液相色譜在水質(zhì)分析中的重要意義。
      二、高效液相色譜
      高效液相色譜法（HPLC）是20 世紀(jì)70 年代發(fā)展起來(lái)的一種分離分析技術(shù)。自1980 年代以來(lái)，HPLC 成為國(guó)際分析化學(xué)界發(fā)展最快的一種分離分析技術(shù)，在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
      高效液相色譜儀一般由高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜分離系統(tǒng)、檢測(cè)器、記錄器或數(shù)據(jù)處理機(jī)等組成。流程為流動(dòng)相由高壓輸液泵輸送，樣品由進(jìn)樣裝置送入，流動(dòng)相將樣品帶入色譜柱進(jìn)行分離，分離后的各組分依次進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)記錄器記錄或經(jīng)數(shù)據(jù)處理機(jī)記錄處理。高壓輸液泵、色譜柱、檢測(cè)器是HPLC 的三大關(guān)鍵部件，而固定相、流動(dòng)相和色譜柱又是高效液相色譜分離系統(tǒng)的核心所在。[1]
      高效液相色譜法與經(jīng)典柱色譜法的原理相同。溶質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間進(jìn)行連續(xù)多次的交換過(guò)程， 由于每種物質(zhì)在兩相間的分配系數(shù)、親合力、吸附能力、離子交換或分子大小不同引起的排阻作用等的差別而得到分離。根據(jù)分離機(jī)理，可分為液一液分配色譜法、液一固吸附色譜法、離子交換色譜法和空間排阻色譜法四類。水質(zhì)分析中一般采用液液分配色譜法和離子交換色譜法。
      相比氣相色譜，HPLC 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
      1）、氣相色譜不適用于不揮發(fā)性物質(zhì)和對(duì)熱不穩(wěn)定物質(zhì)，而液相色譜卻不受樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制。有些樣品因?yàn)殡y以汽化而不能通過(guò)柱子，熱不穩(wěn)定的物質(zhì)受熱會(huì)發(fā)生分解，也不適用于氣相色譜法。這使氣相色譜法的使用范圍受到了限制，據(jù)估計(jì)，世界上數(shù)百萬(wàn)種有機(jī)化合物中除20%宜用氣相色譜分離分析外，包括大分子化合物、離子型化合物、熱不穩(wěn)定化合物以及有生物活性的化合物在內(nèi)的其余80%的有機(jī)化合物均可用HPLC 分離分析。
      2）、對(duì)于很難分離的樣品，用液相色譜常比用氣相色譜容易完成分離，因?yàn)榱鲃?dòng)相也影響分離過(guò)程，這就對(duì)分離的控制和改善提供了額外的因素。而氣相色譜中的載氣一般不影響分配。也就是說(shuō)， 在液相色譜中有兩個(gè)相與樣品分子發(fā)生選擇性的相互作用。液相色譜中具有獨(dú)特效能的柱填料(固定相)的種類較多，這樣就使固定相的選擇余地更大,從而增加了分離的可能性。
      3）、液相色譜使用較低的分離溫度，分子間的相互作用在低溫時(shí)更為有效，因此降低溫度一般會(huì)提高色譜分離效率。
      三、高效液相色譜在水質(zhì)中的應(yīng)用
      1、水中多環(huán)芳烴的檢測(cè)
      多環(huán)芳烴是煤、石油、木材、煙草、有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠衔?，是?shù)量最多、分布最廣的一類環(huán)境致癌物，在已發(fā)現(xiàn)的1000 多種致癌物中，多環(huán)芳烴及其衍生物占三分之一以上，所以，環(huán)境樣品中多環(huán)芳烴的含量常被作為環(huán)境污染評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。GB5749-2006 中要求嚴(yán)格控制多環(huán)芳烴含量為0.01μg/L。[2]由于多環(huán)芳烴類化合物不易被氣化， 而在紫外或熒光檢測(cè)器上又有靈敏的特征性響應(yīng)， 消除或減少了那些無(wú)紫外吸收或無(wú)熒光信號(hào)化合物的干擾，可在反相色譜柱中的到很好的分離，因此，高效液相色譜法被列為苯并[a]芘首選的分析方法。
      周芳等人[3]通過(guò)紫外-熒光串聯(lián)使用，紫外檢測(cè)器變波掃描，熒光檢測(cè)器波長(zhǎng)切換，合理設(shè)定流動(dòng)相梯度洗脫程序等手段優(yōu)化分析條件，使得包括苯并[a]芘在內(nèi)的16 個(gè)多環(huán)芳烴組分在40 分鐘內(nèi)獲得良好的分離效果， 并分別選取在紫外和熒光檢測(cè)條件下各組分的最大響應(yīng)進(jìn)行定量， 使各組分均有更低的檢出限0.0001~0.0013μg/L， 方法精密度達(dá)到0.98%~10.4%， 加標(biāo)回收率達(dá)72.4%~112%。曹攽等人[4]應(yīng)用熒光-紫外檢測(cè)器聯(lián)用的HPLC 分析地下水中16 種多環(huán)芳烴， 對(duì)HPLC 梯度洗脫條件進(jìn)行優(yōu)化， 在較佳的條件下檢出達(dá)到0.001~0.010μg/L， 回收率為86.3%~105%，分析16 種多環(huán)芳烴僅用20min，比EPA8310 方法中采用的液相色譜法縮短了17 分鐘，方法分析時(shí)間短，適用于大批水樣的痕量多環(huán)芳烴的分析。
      2、水中農(nóng)藥的分離分析
      農(nóng)藥的發(fā)明和使用無(wú)疑大大地提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。但水和食物中的農(nóng)藥殘留對(duì)人類健康造成的負(fù)面影響也日益顯露出來(lái)。人類飲入受農(nóng)藥污染的水源后，殘留在其中的農(nóng)藥就會(huì)儲(chǔ)存在體內(nèi)，而且排泄緩慢，最后造成人類急性或慢性中毒，導(dǎo)致嚴(yán)重的危害。因此農(nóng)藥殘留分析隨著人們對(duì)健康的關(guān)注變得日益重要。液相色譜就是其中一種新型的、先進(jìn)的農(nóng)藥殘留分析技術(shù)，尤其是其對(duì)不揮發(fā)、受熱易分解、強(qiáng)極性物質(zhì)的分離檢測(cè)中顯示出了明顯的優(yōu)越性。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多關(guān)于食物和水中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的報(bào)道。[5]
      Berrada 等[6]綜述了5 年來(lái)分離富集蔬菜、土壤、水中殘留的尿素類殺蟲劑的萃取方法以及對(duì)這些農(nóng)藥的檢測(cè)方法。他們重點(diǎn)總結(jié)了用LC 檢測(cè)該類殺蟲劑的各種方法。指出自動(dòng)固相萃取-液相色譜在線聯(lián)用技術(shù)己經(jīng)具有一定的商用價(jià)值，很適合水樣中多種農(nóng)藥殘留分析。
      楊曉松等人[7]建立固相膜萃?。?nbsp;高效液相色譜法測(cè)定飲用水中滅多威、涕滅威、速滅威、殘滅威、呋喃丹、甲萘威、抗殺蟲威、異丙威、硫雙威、仲丁威、猛殺威、殺蟲威等12 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的方法。水樣經(jīng)C18 固相萃取膜真空抽濾，濾膜用乙酸乙酯洗脫，洗脫液經(jīng)氮吹、甲醇溶解，高效液相色譜法測(cè)定結(jié)果結(jié)果顯示12 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的線性范圍為0.05 mg/L～25.0mg/L， 線性相關(guān)系數(shù)大于0.999， 檢出限為0.31 mg/L ～1.25mg/L， 水樣中氨基甲酸酯類農(nóng)殘最低檢測(cè)濃度范圍為0.005mg/L～0.019mg/L，加標(biāo)回收率為59.3%～ 97.3%，RSD＜7.5%。本方法樣品前處理方便、快捷，有機(jī)試劑用量少。
      3、水中酚類化合物的分析
      酚類化合物作為煉焦、造紙、化工等工業(yè)污水的主要污染物，在生活污水、天然水和飲用水中普遍存在。酚類化合物中的氯酚類化合物廣泛用作殺蟲劑和消毒劑，從而污染水源。水中天然有機(jī)物在氯氣消毒時(shí)也會(huì)產(chǎn)生鹵代酚等產(chǎn)物， 使水帶有氯酚味，常規(guī)水處理工藝不能有效地去除，長(zhǎng)期飲用含酚類的水，可引起頭昏、出疹和瘙癢等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。
      酚類化合物的分析方法有分光光度法、氣相色譜法和液相色譜法等。分光光度法只能測(cè)定水中鄰間位取代的揮發(fā)性酚類，所以檢測(cè)的結(jié)果比實(shí)際水中的含量低。氣相色譜法需要衍生化反應(yīng)，其操作繁瑣，應(yīng)用受到限制。液相色譜法以其準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好、檢出限低，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于水中酚類化合物的分析。
      陸蓓蓓等人[8]建立水中7 種有機(jī)酚類污染物的超高效液相色譜-二極管距陣檢測(cè)器測(cè)定方法。水樣經(jīng)小柱富集,利用色譜柱分離,以甲醇和0.1%乙酸溶液為流動(dòng)相進(jìn)行梯度淋洗,流速0.25ml/min,采用PDA 檢測(cè)器,在波長(zhǎng)275 nm 和303 nm 進(jìn)行測(cè)定,外標(biāo)法定量。結(jié)果:7 種酚類化合物在0.05 mg/L～5.0 mg/L 濃度范圍呈線性關(guān)系, 其相關(guān)系數(shù)均大于0.999, 檢出限為15.0μg/L～25.0μg/L,方法回收率在86.9%～104.1%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均小于5%。此種方法靈敏、高效、準(zhǔn)確,適用于水中七種酚類污染物的同時(shí)測(cè)定。
      張輝輝等人[9]采用固相萃取工作站上建立的酚類預(yù)處理方法，梯度洗脫，紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)編程方法對(duì)自來(lái)水樣進(jìn)行檢測(cè)，檢出限達(dá)到0.18~0.64μg/L，回收率達(dá)到88.07%~95.00%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.84%~5.26%.該種方法檢出限更低，適合飲用水中低濃度的水樣檢測(cè)。
      4、結(jié)語(yǔ)
      綜上所述，高效液相色譜法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用是廣泛的。實(shí)驗(yàn)表明，在水質(zhì)分析中高效液相色譜法是一種高效能、高靈敏度、高準(zhǔn)確度及操作簡(jiǎn)便的分析方法。各個(gè)部件的不斷改進(jìn)，更高性能檢測(cè)器的出現(xiàn)、液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用，液相色譜在水質(zhì)分析中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
  參考文獻(xiàn)：
  [1]于世林．高效液相色譜方法及應(yīng)用(第二版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．
  [2]GB/T5749-2006,生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，2006
  [3]周芳、范少?gòu)?qiáng)，曹恩偉等，高效液相色譜法測(cè)定礦區(qū)塌陷區(qū)水體中多環(huán)芳烴，環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2012 年6 月，第3 期，第38卷
  [4]曹攽，馬軍等，熒光-紫外檢測(cè)器高效液相色譜法檢測(cè)地下水中16 種多環(huán)芳烴，巖礦測(cè)試，2010 年10 月
  [5]黃瓊輝． 國(guó)內(nèi)外農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展和發(fā)展方向．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008(2)，218-221．
  [6]HoudaBerrada,GuillerminaFont,etc,Determination of Urea Pesticide 
  Residues in Vegetable, Soil, and Water Samples,CriticalReviews in 
  Analytical Chemistry,Volume 33, Issue1,2003,Pages 19-41.
  [7]楊曉松，余輝菊等，固相膜萃取-高效液相色譜法測(cè)定飲用水中12 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留， 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2012年7 月，第22 卷第7 期
  [8]陸蓓蓓，單曉梅，超高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器法同時(shí)測(cè)定水中7 種有機(jī)酚，中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2012 年06 期
  [9]張輝輝， 石銳等， 高效液相色譜法測(cè)定水中的酚類化合物，世界農(nóng)藥，2011 年6 月

  文章來(lái)自：中國(guó)化學(xué)試劑應(yīng)用網(wǎng)