中国卫生检验杂志２０１５年３月第２５卷第６期Ｃｈｉｎ Ｊ Ｈｅａｌｔｈ Ｌａｂ Ｔｅｃ，Ｍａｒ．２０１５，ＶｏＩ．２５，Ｎｏ．６ ・化学测定方法・ 顶空气相色谱法同时测定水中１ ５种卤代烃 林华影，李一丹，张伟，张琼，林瑶 福州市疾病预防控制中心，福建福州３５０００４ 摘要：目的建立同时测定水中１５种卤代烃的顶空气相色谱方法。方法水中的微量卤代烃经顶空气液分配后，用 ＤＢ一６２４宽口径毛细管柱进行分离，对色谱条件、水浴平衡温度、平衡时间、气液相体积比等影响因素进行研究和优化。 结果在所建立的最佳实验条件下能有效地分离水中的１５种卤代烃。各组分的保留时间稳定，峰形对称，１５种卤代烃 能达到基线分离，线性范围能满足测定要求。标准曲线的相关系数为０．９９８ ７—０．９９９ ６，各组分的检出限为 ０．０１ ｇ／Ｌ一２．２２ ｇ／Ｌ，精密度ＲＳＤ为２．０４％一２．５６％，加标回收率为８８．６％一１０３．８％。同一样品瓶重复进样最多只 能３次；适宜的气液体积比为１：２。结论本法准确、简便，适合水中１５种卤代烃的同时检测分析。 关键词：顶空气相色谱法；水；卤代烃 中图分类号：０６５７．７ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—８６８５（２０１５）０６—０７９４—０３ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ １５ ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｈｅａｄｓｐａｃｅ－—ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ＬＩＮ Ｈｕａ—ｙｉｎｇ，ＬＩ Ｙｉ—ｄａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｑｉｏｎｇ，ＬＩＮ Ｙａｏ Ｆｕｚｈｏｕ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ ３５０００４，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ １５ ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｍｅｔｈ－ ｏｄｓ Ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｗｅｒｅ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＤＢ—－６２４ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｃｏｌｕｍｎ ａｆｔｅｒ ａｌｌｏｔｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｈｅａｄ ｇａｓ ｌｉｑ－・ ｕｉｄ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｂｉｌｉｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｂｉｌｉｕｍ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｇａｓｅｏｕｓ ｐｈａｓｅ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｅｎａｂｌｅ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｅｐａｒａｔｅ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅ １５ ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ １５ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗａｓ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｅａｋ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ．Ｔｈｅ ｂａｓｅｌｉｎｅｓ ｏｆ １５ ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｗｅｌｌ，ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｒａｎｇｅ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅ ｗａｓ ａｍｏｎｇ ０．９９８ ７—０．９９９ ６．Ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｄｅｔｅｒｍｉ— ｎａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｗａｓ ａｍｏｎｇ ０．０１ Ｉｘｓ／Ｌ一２．２２ ｇ／Ｌ，ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗａｓ ａｍｏｎｇ ８８．６％一１０３．８％ａｎｄ ＲＳＤ ｗｅｒｅ ２．０４％一 ２．５６％．Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｉｍｅ ｃａｎ ｎｏｔ ｓｕｒｐａｓｓ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ａｎｄ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇａｓ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ ｗａｓ １：２．Ｃｏｎｃｌｕ－ ｓｉｏｎ Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ，ｒａｐｉｄ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ．Ｉｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ １５ ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｈｅａｄｓｐａｃｅ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ；Ｗａｔｅｒ；Ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ 目前我国的自来水多采用加氯消毒法，该方法在 消毒过程中会产生卤代烃等一系列消毒副产物。近 １材料与方法 年来水中卤代烃的致癌效应及其对人类健康的影响 １．１材料 已越来越引起人们的关注 Ｉ２ 。目前水中卤代烃测 １。１．１仪器日本岛津公司生产的ＧＣ一２０１０型气 定方法有直接进样、静态顶空、自动顶空、吹扫捕集 相色谱仪／电子捕获测器；ＤＢ一６２４弹性石英毛细管 等 －４ ，其中水浴平衡静态顶空是最常用的方 柱（３０ ｍ×０．５３ ｍｍ，３．０ Ｉｘｍ，含６％氰丙基苯、９４％二 法 ｊ。在实际测定过程中，一些实验参数未能得到 甲基硅氧烷固定相的通用柱）；１５０ ｍｌ具塞顶空瓶； 很好的优化，如何在实验过程中控制这些误差的影响 ４０ ｍｍ聚四氟乙烯薄膜；电热恒温水浴箱；５０ ｔｘｌ气密 因素是做好这些指标的关键。本文研究并建立了顶 型手动进样针。 空气相色谱测定水中１５种常见卤代烃的分析方法， １．１．２试剂１，１一二氯乙烯（批号：００２０９）、二氯甲 并对测定的影响因素进行了探讨，结果令人满意。 烷（批号：９０９２３）、反一１，２一二氯乙烯（批号：００５． Ｏ７）、氯丁二烯（批号：１１３１３）、顺一１，２一二氯乙烯 （批号：００５１６）、三氯甲烷（批号：１３００２）、三氯乙烷 作者简介：林华影（１９７２一），男，本科，副主任技师，主要从事卫生 （批号：９０７３２）、四氯化碳（批号：６１１１４）、１，２一二氯 检验工作。 乙烷（批号：９０８１６）、三氯乙烯（批号：００６０１）、一溴二 中国卫生检验杂志２０１５年３月第２５卷第６期Ｃｈｉｎ Ｊ ＨｅＭｔｈ Ｌａｂ Ｔｅｃ，Ｍａｒ．２０１５，Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．６ 氯甲烷（批号：１０９１９）、四氯乙烯（批号：８０７１５）、二溴 氯甲烷（批号：２１１０９）、三溴甲烷（批号：２１０１１）、六 氯丁二烯（批号：１１２２２）等均为色谱纯。 一２．２顶空条件的选择 １．２ 方法 １．２．１ 色谱条件 检测器（ＥＣＤ）２６０℃，进样口 １６０ ｏＣ，柱箱程序升温：６０℃ １２０℃ １８０ ｑＣ（保持２ ｍｉｎ），总计分析时间： ２０ ｍｉｎ；载气流速：２５ ｍｌ／ｍｉｎ；柱压：２２ ｋＰａ；补充气： ２．２．１气液相体积比的选择采用不同的气液相体 积比（１：４、１：３、１：２．５、１：２、１：１、２：１）进行试 验。结果表明，气液体积比不同各组分在气相中的浓 度也不相同。气液体积比越大，高沸点的卤代烃在气 相中产生的分压越大，峰形明显增高并压缩低沸点卤 代烃的灵敏度。在某些情况下，较大的气液相体积比 可能导致被分析组分全部蒸发进入气相，此时样品已 不再处于平衡状态，将造成组分响应值不稳定和测定 ３０ ｋＰａ；分流进样，分流比：４：１；进样量：５０ ｌ。 １．２．２ 样品处理顶空瓶在每次使用前用纯水煮 沸、晾干、于烤箱中１２０ ｏＣ烘烤３０ ｍｉｎ，放凉备用。反 口胶塞首次使用时用盐酸溶液（１：９， ）煮沸 ２０ ｍｉｎ，凉干备用。保持实验室空气清洁干燥，保持 室温２５℃。在对实际水样或加标回收样品分析前， 先进行空白纯水的测定，保证样品制备、进样环节无 任何杂质或干扰物。 直接取水样１００ ｍｌ于１５０ ｍｌ顶空瓶中，用垫有 聚四氟乙烯薄膜的反口橡皮塞塞好，置恒温水浴箱 中，４５℃恒温平衡４０ ｍｉｎ。在保温情况下用５０ ｌ进 样针从瓶塞处取５０ ｌ上部气体，注入色谱仪，测其峰 面积定量。 １．２．３标准曲线的绘制精确吸取１５种标准物质 于５Ｏ ｍｌ容量瓶中，配置不同浓度梯度的混合标准溶 液，加甲醇稀释至刻度，混匀，得各标准物质的混合贮 备液。临用时取不同浓度梯度的混合贮备液各 ０．１ ｍｌ于１５０ ｍｌ顶空瓶中，用纯水稀释至１００ ｍｌ，以 下同样品处理，以保留时间定性，以峰面积对浓度分 别绘制１５种卤代烃的标准曲线。 ２结果 ２．１ 色谱条件的选择 ２．１．１色谱柱的选择根据１５种卤代烃的性质，本 文对ＰＥＧ一２０Ｍ、ＤＣ一５５０、ＤＣ一２００、ＯＶ一１７、ＱＦ一 １、ＳＥ一５４等固定液进行了筛选实验，三氯乙烷、四氯 化碳、１，２一二氯乙烷均达不到基线分离。而选用 ＤＢ一６２４宽口径毛细管柱时，各种组分均可达到完全 分离，且宽口径厚膜柱可以大体积进样，大大提高了 分析的灵敏度。 ２．１．２柱温及进样口温度的选择 柱温低于６０℃， １，１一二氯乙烯、二氯甲烷的峰形不好，柱温太高，三 氯乙烷、四氯化碳、１，２一二氯乙烷均达不到基线分 离。采用６０℃程序升温至１８０ ｃＣ，分流比４：１进 样，可得到良好的峰形和分离效果。进样口温度低， 将影响三溴甲烷、六氯丁二烯的气化率而损失灵敏 度，实验表明使用１６０℃的进样口温度，可使高沸点 的卤代烃有良好的灵敏度。在本色谱条件下，各组分 分离度均＞１．４６，峰形对称，拖尾因子Ｔ为０．９１～ １．０８，获得了较好的分离效果。 结果不准确。气液相体积比太大，待测物的浓缩倍数 小，分析的灵敏度低，气液体积比太小，虽然待测物的 浓缩倍数较大，但由于取样过程会严重破坏系统的平 衡，从而影响分析的准确度。因此在实际工作中应选 择适宜的气液相体积比值。实验结果显示，气液相体 积比为１：２时，响应值最稳定且能兼顾到１５种卤代 烃的灵敏度。 ２．２．２水浴平衡温度的选择温度也是影响气液两 相平衡的重要因素。采用不同水浴温度进行实验 （３０℃～６０℃，递增２．５℃）。结果表明，待测物的蒸 汽压随温度的升高而增大，对高沸点卤代烃尤为明 显，与增加气液相体积比一样，随着平衡温度升高，高 沸点的卤代烃灵敏度明显增加并压缩低沸点卤代烃 的灵敏度。升高平衡温度可提高待测物在平衡气相 中的浓度，有利于提高方法的灵敏度。但是平衡温度 太高，会造成系统内部压力过高，有可能发生泄露。 同时升高平衡温度，气相中水蒸气含量增加，会影响 色谱柱和检测器的性能。本方法采用的平衡温度是 ４５ ｃ（＝，对各待测物的分析灵敏度能满足要求，系统内 部压力适中，且气相的水蒸气对分析无影响。 ２．２．３平衡时间的选择固定顶空平衡温度４５℃， 改变平衡时间为１５ ｍｉｎ、２０ ｍｉｎ、２５ ｍｉｎ、３０ ｍｉｎ、 ３５ ｍｉｎ、４０ ｍｉｎ、４５ ｍｉｎ、５０ ｍｉｎ，试验表明随着平衡时 间的增加，峰面积不断增大，当平衡时问为４０ ｍｉｎ时， 所有１５种卤代烃的峰值不再发生变化，也即所有卤 代烃的气液两相均达到平衡，峰面积达最高值。再增 加平衡时间，反而会造成气相内的卤代烃产生瓶内吸 附而降低浓度，导致峰值下降及结果不准确，故选择 平衡时间为４０ ｍｉｎ进行试验。 ２．３ 色谱分离情况标准溶液色谱分离情况见图１， 实测水样色谱分离情况见图２。 ２．４ 方法的线性范围、相关系数、检出限、精密度和 回收率分别配置不同浓度的１５种卤代烃的混合标 准溶液，在上述实验条件下找出它们的线性范围，并 绘制标准曲线。将纯水空白连续进样１２次，以３倍 空白标准差为样品的检出限（表１）。 配制一混合标准溶液，按试验方法连续进样１０次， 做精密度实验。按低、中、高３个浓度水平分别添加 １０ Ｌ、８Ｏ ｇ／Ｌ和２００ ｇ／Ｌ的标准做回收率试验。 １５种卤代烃的平均回收率为８８．６％～１０３．８％（表１）。 ・７９６・ 中国卫生检验杂志２０１５年３月第２５卷第６期Ｃｈｉｎ Ｊ Ｈｅａｌｔｈ Ｌａｂ Ｔｅｃ，Ｍａｒ．２０１５，Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．６ 董 童 注：各峰号的组分及浓度分别为：１：１，１一二氯乙烯４０ ｇ／Ｌ； 注：各峰号的组分及浓度分别为：２：二氯甲烷６．２２ ＩｘＷＥ；３：反一 ２：二氯甲烷５０ ｇ／Ｌ；３：反一１，２一二氯乙烯６０ ｇ／Ｌ；４：氯丁二烯 １，２一二氯乙烯２．６８ ｇ／Ｌ；５：顺一１，２一二氯乙烯３．０２ ＩｘＷＬ；６：三氯 ５Ｏ ＷＬ；５：顺一１，２一二氯乙烯６Ｏ ＷＬ；６：三氯甲烷１００ ｇ／Ｌ；７：三 甲烷４８．２ ＷＥ；７：三氯乙烷３．１２ ｇ／Ｌ；８：四氯化碳１．４６ ＷＥ；１０： 氯乙烷８Ｏ ＷＬ；８：四氯化碳４Ｊ０ ｇ／Ｌ；９：１，２一二氯乙烷８０ ｇ／Ｌ； 三氯乙烯４．２６ ｇ／Ｌ；ｌ１：一溴二氯甲烷３．２８ ｇ／Ｌ；１２：四氯乙烯 １Ｏ：三氯乙烯１００ ｇ／Ｌ；１１：一溴二氯甲烷１２０ ｇ／Ｌ；１２：四氯乙烯 ２．５１ ｇ／Ｌ；１３：二溴一氯甲烷４．５８ ｇ／Ｌ；１４：三溴甲烷２．１８ ｇ／Ｌ。 １２０ ｇ／Ｌ；１３：二溴一氯甲烷１２０ ｇ／Ｌ；１４：三溴甲烷１２０ ｇ／Ｌ；１５：六 图２实测样品色谱图 氯丁二烯１８０ ＷＬ。 图１标准溶液色谱图 表１ １５种卤代烃的线性范围、相关系数、检出限、精密度和回收率 ２．５不同浓度水平对平衡时间的影响在顶空瓶内 气液平衡瓶，能满足测定要求。适宜的气液体积比为 用纯水分别配制高、中、低３种浓度水平的混合标准 １：２，平衡温度为４５℃，平衡时间为４０ ｍｉｎ，在此条件 样品，用橡胶塞塞紧瓶口，振荡后分别在不同平衡时 下重复性与灵敏度均较好，重复进样最多只能３次，在 间取上层气体进样。结果表明，低浓度混合样品在 测定过程中随着样品浓度的增加，平衡时间明显缩短。 ４０ ｍｉｎ各组分均达到平衡，中等浓度在２０ ｍｉｎ达到平 衡，高浓度在１０ ｍｉｎ达到平衡。说明卤代烃混合样品 参考文献 随着浓度增加，平衡时间明显缩短。 ［１］任红波．顶空一气相色谱／质谱联用法检测饮用水中的氯仿和 ２．６重复进样对测定结果的影响 对平衡后的同一 四氯化碳［Ｊ］．中国卫生检验杂志，２００７，１７（２）：２５４—２５５． 瓶样品连续取样测定，分别计算每一次进样与第一次 ［２］李琳，郑春贤，刘瑞锦，等．毛细管气相色谱顶空法测定饮用水 进样之间的相对偏差。结果表明，重复进样最多只能 中的三氯甲烷和四氯化碳［Ｊ］．中国卫生检验杂志，２００７，１７ （８）：１４４７—１４４８． ３次，第４次进样时，有些组分测定值与第１次进样的 ［３］ 罗添，周志荣，林少彬．吹扫捕集气相色谱质谱法测定饮用水中 相对偏差超过１０％，结果明显偏低。 挥发性有机物［Ｊ］．卫生研究，２００６，３５（４）：５０４—５０７． ［４］许瑛华，朱炳辉，杨业，等．吹扫捕集一气相色谱法测定生活饮 ３结论 用水中挥发性有机物［Ｊ］．卫生研究，２００６，３５（５）：６４４—６４６． ［５］曹美龄，徐立，胡迅，等．顶空毛细管气相色谱法测定自来水中７种 本文研究了顶空气相色谱法测定水中１５种卤代 挥发眭卤代烃［Ｊ］．中国卫生检验杂志，２ＯＯ８，１８（９）：１７４８—１７５０． 烃的最佳实验条件，方法具有灵敏度高、检出限低、线 ［６］ 孙江华，陈晓立．顶空气相色谱法分析水质中的挥发性卤代烃 性范围宽、操作简便快速、结果准确可靠的优点，适合 ［Ｊ］．仪器仪表与分析监测，２００４（２）：２６—２７． 水中卤代烃的分析。实际工作中用１５０ ｍｌ盐水瓶作为 收稿日期：２０１４—０７—１０
