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頂空單滴微萃取與高效液相色譜聯用檢測環(huán)境樣品中的多環(huán)芳烴

摘要 ：本文建立了一種以飽和β-環(huán)糊精水溶液作為萃取溶劑的頂空液相微萃取-高效液相色譜分析多環(huán)芳烴的新方法。通過β-環(huán)糊精與多環(huán)芳烴的包結作用對樣品中的五種半揮發(fā)性多環(huán)芳烴進行了分離富集。對影響萃取效率的重要因素進行了考察。在最優(yōu)的條件下，該方法對五種多環(huán)芳烴(萘，菲，蒽，熒蒽和芘)的檢出限分別為0.097, 0.016, 0.004, 0.247, 0.098ng/ml，相對標準偏差(RSDs)為5.1-7.1%( n=7)。實驗結果表明：β-環(huán)糊精既能提高對多環(huán)芳烴的萃取效率，又能增強高效液相色譜熒光檢測信號。將本法應用于合成水樣和環(huán)境樣品(水樣和樹葉樣品)的分析，結果令人滿意。該方法簡單，快速，選擇性高，且無需有機溶劑，可用于復雜基體中痕量多環(huán)芳烴的分析。

　　關鍵詞：頂空單滴微萃取;高效液相色譜;多環(huán)芳烴;β-環(huán)糊精;環(huán)境樣品

　　1 引言

　　多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons，簡稱PAHs)是環(huán)境中普遍存在的一種持久性污染物。由于其具有強烈的致癌和變異作用，美國環(huán)�？偸�(簡稱EPA)確定了16 種PAHs作為優(yōu)先監(jiān)測污染物。PAHs 主要來源于石油、煤等燃料及木材,可燃氣體的不完全燃燒。

　　它在環(huán)境中分布很廣，PAHs 通過大氣、水、食品、吸煙等進入人體，嚴重地影響人類的健康。因此，人們對多環(huán)芳烴的研究給予了足夠的重視[2,3,4]。準確測定環(huán)境中多環(huán)芳烴化合物的含量具有十分重要的意義，然而在環(huán)境中多環(huán)芳烴存在的濃度很低，而且環(huán)境樣品基體復雜，干擾物多，不容易直接測定，通常需要對樣品進行前處理。因此，尋找快速、簡便、高效、高靈敏度的前處理方法一直分析化學研究的熱點。

　　目前，用于測定環(huán)境中多環(huán)芳烴的樣品前處理方法有很多，已有報道的方法有：索氏提取(Soxhlet extraction、液-液萃取(liquid-liquid extraction)、超聲波萃取(ultrasonicextraction)、加速溶劑萃取(accelerated solvent extraction, ASE)、微波輔助萃取(microwave assisted extraction, MAE)、超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction, SFE)和固相萃取(solid phase extraction, SPE)[9-12]。前三種方法都需要消耗大量的有

　　機溶劑，對環(huán)境造成很大的壓力，而且費時。后四種方法雖能有效減少有機溶劑消耗量并縮短操作時間，但這些方法須使用特殊的儀器設備，分析成本高。

　　液相微萃取技術是一種快捷、有效、低成本和溶劑量消耗少的樣品前處理技術。該法可分為直接液相微萃取和頂空液相微萃取[17]兩種模式。其中頂空液相微萃取適用于分析物容易進入樣品上方空間的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機化合物。與直接液相微萃取相比，頂空液相微萃取能消除樣品基體的影響，因此，該法被廣泛應用于環(huán)境樣品中的揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機污染物的分析[17-20]。

　　環(huán)糊精是一類由葡萄糖單元組成的大環(huán)化合物，分子內部有一孔穴，根據組成的單元個數不同，分為α，β，γ 三種類型。環(huán)糊精分子外部具有親水性，故在水中具有一定的溶解度，但其內部孔穴具有憎水性，這種特性決定了它可以根據客體分子的大小選擇性地結合有機分子，形成具有不同穩(wěn)定程度的包結物[21,22]。1988 年，Blyshak[23]等采用γ-環(huán)糊精溶液萃取異丙醚中的多環(huán)芳烴，對苝，蒄的萃取效率可達到90 %以上。該研究還表明，環(huán)糊精可以根據其空腔大小選擇性地萃取特定的多環(huán)芳烴。Husain 等[24]的研究表明，β-環(huán)糊精能夠增強多環(huán)芳烴熒光檢測的熒光強度。

　　本文的目的是將β-環(huán)糊精水溶液作為頂空微萃取的萃取溶劑，同時又將其作為熒光信號增強試劑。建立頂空液相微萃取技術與高效液相色譜熒光檢測技術(HPLC-FLD)聯用，測定環(huán)境樣品中的五種多環(huán)芳烴(萘，菲，蒽，熒蒽和芘)的新方法。本工作詳細探討了頂空液相微萃取體系中重要實驗參數(如：樣品溫度，單滴體積，攪拌速度，萃取時間，離子強度等)對萃取效率的影響;并將所建立的新方法用于環(huán)境樣品中多環(huán)芳烴的測定。

　　2 實驗部分

　　2.1 試劑和標準溶液

　　萘(分析純)，蒽(化學純)分別購自天津市恒興化學試劑制造有限公司和天津市光復精細化工研究所，菲由武鋼焦化廠提供，芘(98%)，熒蒽(95%)購自鞍山市天長化工有限公司.

　　標準儲備液溶解于甲醇中制備而成：萘，菲，熒蒽，芘(1 mg/mL);蒽(0.25 mg/mL)。

　　儲備液在4 oC 條件下保存。

　　甲醇(分析純)購自山東禹王化工廠，使用前用0.45μm 微孔漏斗過濾，β-環(huán)糊精(分析純)購自Sigma Aldirich 公司。

　　實驗中所用的其它試劑均為優(yōu)級純或分析純，18.2 MΏ 高純水(Labconco system)用于整個實驗過程。

　　所有容器在使用前均在10%硝酸中浸泡24 小時以上，使用前用高純水沖洗干凈。

　　2. 2 樣品處理

　　天然水樣：取東湖表面水(pH 7.7，武漢)，分析前加入0.2 g/ml 的氯化鈉，并用鹽酸調節(jié)pH 值至5.0，經萃取直接注入高效液相色譜進行分離檢測。

　　樹葉：采集某焦化廠附近的樹葉，搗碎。將準確稱重的樹葉用pH 值為5.0 的磷酸二氫鉀/氫氧化鈉緩沖溶液(含0.2g/ml 的氯化鈉)浸泡24 小時，再經萃取直接注入高效液相色譜進行分離檢測。

　　2. 3 頂空液相微萃取裝置及萃取過程

　　本文采用頂空液相微萃取裝置的示意圖如1 所示：采用40oC 的水浴加熱，將裝有10 mL樣品溶液的頂空瓶放在恒溫磁力攪拌器(江蘇榮華儀器制造有限公司)的正上方的水浴燒杯里。先用微量進樣器抽取10μL 的飽和β-環(huán)糊精溶液，然后將該溶液在頂空瓶上方推至針尖，萃取一段時間后抽回液滴，直接注入高效液相色譜進行分離檢測。

　　2. 4 HPLC 系統

　　本工作所使用的高效液相色譜儀為HanonLC7000二元高壓色譜系統。色譜柱為RP-C18 柱(ODS，250mm×4.6 mm ，5-μm 粒徑)。熒光檢測的波長列于表1，以峰面積定量。采用等度洗脫，流動相為90%甲醇，10%水，在流速為1 mL/min 的條件下，五種多環(huán)芳烴能得到有效地分離與檢測。

　　3 結果與討論

　　考察了影響頂空液相微萃取效率的因素，包括微滴體積，攪拌速率，萃取時間，樣品溫度，離子強度，以及pH 值和β-環(huán)糊精濃度。

　　3.1 頂空液相微萃取條件優(yōu)化

　　3.1.1 樣品溫度的影響

　　對于頂空萃取半揮發(fā)性物質來說，溫度是一個重要影響因素。在本實驗中，使用恒溫水浴控制樣品溶液的溫度，考察了30oC-80oC 范圍內溫度對萃取效率的影響，結果如圖2 所示。隨著溫度的升高，五種多環(huán)芳烴的信號強度都有明顯的增強，但當溫度大于40oC 時，熒蒽，芘的萃取效率不再增大，而萘，菲，蒽的萃取效率反而降低。一般情況下，升高溫度可以加快分子運動, 導致液體蒸汽壓的增大, 有利于縮短萃取的平衡時間[25]; 另一方面,β-環(huán)糊精與多環(huán)芳烴的包結是一個放熱的過程[21]，因此，升高溫度反而使得萃取效率下降。綜合考慮動力學和熱力學的影響，實驗中選擇40oC 作為樣品溫度。

　　3.1.2 單滴體積的影響

　　頂空液相微萃取一般采用有機溶劑作為萃取溶劑，本實驗采用環(huán)糊精水溶液作為萃取溶劑，實現了完全綠色的萃取，且在萃取過程中液滴幾乎沒有揮發(fā)損失。實驗中在微量進樣器的針頭上套有一節(jié)移液槍槍頭，使得針頭上可以懸掛較大體積的液滴。如圖3 所示，當液滴體積在2-12μL 的范圍內變化時，萃取效率隨著微滴體積的增大而增大。然而，當液滴體積大于10μL 時，由于其自身的重力作用，液滴變得不穩(wěn)定，因此本實驗采用的萃取微滴體積為10μL。

　　3.1.3 攪拌速率的影響

　　提高攪拌速率可以加速水相中分析物的揮發(fā)，以氣態(tài)形式進入樣品上部空間，縮短平衡時間，提高萃取效率。從圖4 可以看出，隨著攪拌速率的增加，待測物的萃取效率有明顯的增大，當轉速大于900 rpm 時，萃取效率變化不明顯。因此，本實驗選擇1000 rpm 作為萃取攪拌速率。

　　3.1.4 萃取時間的影響

　　本方法采用環(huán)糊精與PAHs 的包結作用實現萃取，因此，萃取效率在很大程度上由包結作用的平衡常數決定。圖6 是萃取時間對5 中PAHs 萃取效率的影響�？梢钥闯�，待測物信號強度在10 min 以后就不再增大，說明此時萃取已經基本上達到平衡。其中萘的信號強度在5 min 后就基本上趨于穩(wěn)定，這跟萘的揮發(fā)性最好是相吻合的。基于上述實驗結果，本文選擇的萃取時間為10 min。

　　3.1.5 離子強度的影響

　　往樣品溶液中加入鹽類可以減小有機物的溶解度，從而使更多的待測物進入頂空提高萃取效率。在本實驗中，考察了加入氯化鈉的量對萃取效率的影響。由圖6 可以看出，加入氯化鈉的濃度在0-0.2 g/ml 范圍內變化時，PAHs 的萃取效率隨著氯化鈉濃度的增加顯著增大，而當氯化鈉濃度大于0.2 g/ml，隨著氯化鈉濃度增加，萃取效率變化不明顯。因此，在本實驗中加入氯化鈉的濃度為0.2 g/ml。

　　3.1.6 pH 值以及環(huán)糊精的影響

　　控制溶液的pH 值能夠改變分析物在溶液中的存在形式，實驗中用磷酸二氫鉀/氫氧化鈉緩沖溶液調節(jié)樣品的pH 值，在pH4-10 的范圍內，研究了pH 對PAHs 的萃取效率的影響。

　　結果表明在低pH 范圍內有較好的萃取效率，因此，本工作選擇pH 值5 作為本實驗樣品溶液的pH 值。本實驗研究了β-環(huán)糊精對萃取效率的影響。實驗中分別用8μl 的水和β-環(huán)糊精飽和水溶液進行萃取，結果如圖7 所示。曲線A 是8μl 的飽和β-環(huán)糊精水溶液萃取后，萃取相中再加入8μl 的水，混合均勻后注入HPLC 分離檢測;曲線B 則是用8μl 的水萃取，萃取相在注入HPLC 之前加入8μl 的飽和β-環(huán)糊精水溶液。可以看出，A 所獲得的信號強度遠遠大于B所獲得的信號強度，這表明：β-環(huán)糊精對PAHs 有很好的萃取效果。

　　同時本實驗還研究了β-環(huán)糊精濃度對萃取效率的影響，五種多環(huán)芳烴的萃取效率都隨著β-環(huán)糊精濃度的增大而增大，因此在本實驗中我們選擇使用飽和的β-環(huán)糊精水溶液作為萃取溶劑。

　　3.2 β-環(huán)糊精的熒光信號改善作用

　　實驗中考察了相同濃度的多環(huán)芳烴在不加和加入0.01 Mβ-環(huán)糊精時的熒光信號強度。如圖8 所示，在β-環(huán)糊精存在下的情況下，待測物的熒光信號強度均有明顯的增強，β-環(huán)糊精的這種特性可以極大提高方法的靈敏度。

　　3.3 分析性能

　　對方法的分析性能進行了考察，結果見表2。本方法的線性范圍為0.01-50 ng/ml 之間，相應的相對標準偏差(RSD s)均低于10%;富集倍數分別為18-53 倍;檢出限(S/N=3)在0.004-0.247 ng/ml 范圍內。

　　3.4 樣品分析

　　3.4.1 合成水樣及實際水樣

　　將所建立的方法用于合成水樣的分析以驗證方法的準確度和精密度，所得結果列于表3中。可以看出，當PAHs 的加入值在0.05-10 ng/ml 的范圍內，測定值和期望值吻合較好。

　　將本實驗所建立的方法應用于天然水樣的分析，檢測不到或不能定量水中的PAHs，因此將其加標后進行頂空液相微萃取和HPLC 直接分析，所得結果列于表4 中。

　　3.4.2 樹葉樣品

　　圖9 和表5 是采集于某焦化廠附近的樹葉中PAHs 的分析結果，結果表明焦化廠附近的樹葉中含有1.07-6.28 ng/g 的萘，菲，蒽，熒蒽和芘。

　　4 結論

　　本文提出了采用飽和β-環(huán)糊精水溶液作為頂空液相微萃取的萃取溶劑，通過β-環(huán)糊精與多環(huán)芳烴的包結作用有效地萃取環(huán)境樣品中的五種揮發(fā)性多環(huán)芳烴，HPLC 測定環(huán)境中PAHs 的新方法。實驗結果表明：β-環(huán)糊精既能有效地提高對多環(huán)芳烴的萃取效率，同時又對多環(huán)芳烴的熒光信號有很好的改善作用。該方法簡單，快速，靈敏度高，選擇性好，且無需有機溶劑，可用于復雜基體環(huán)境試樣中PAHs 的分析。

　　參考文獻：

　　[1] R. Doong, S. Chang, Y. Sun, Solid-phase microextraction for determining the distribution of sixteen US Environmental Protection Agency polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples，J. Chromatogr. A, 879(2000): 177-188.

　　[2] S. Waidyanatha, Y. Zheng, et al, Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in urine of coke oven workers by headspace solid phase microextraction and gas chromatography–mass spectrometry, Chem.-Biol. Interact., 145 (2003): 165-174.

　　[3] M. D. Guilen, P. Sopelana, Headspace solid-phase microextraction as a tool to estimate the contamination of smoked cheeses by polycyclic aromatic hydrocarbons, J. Dairy. Sci., 88 (2005): 13-20.

　　[4] S. Shariati-Feizabad, Y. Yamini, N. Bahramifar，Headspace solvent microextraction and gas chromatographic determination of some polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples，Anal. Chim. Acta, 489 (2003): 21-31.

　　[5] O. P. Heemken, N. Theobald, B. W. Wenclawiak, Comparison of ASE and SFE with Soxhlet, Sonication, and Methanolic Saponification Extractions for the Determination of Organic Micropollutants in Marine Particulate Matter, Anal. Chem., 69 (1997): 2171-2180.

　　[6] P. Navarro, E. Cortazar, L. Bartolome, et al, Comparison of solid phase extraction, saponification and gel permeation chromatography for the clean-up of microwave-assisted biological extracts in the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons, J. Chromatogr. A, 1128 (2006): 10-16.

　　[7] P. K. Wong, J. Wang, The accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons in lubricating oil over time-a comparison of supercritical fluid and liquid-liquid extraction methods, Environ. Pollut. 112 (2001): 407-415.

　　[8] X. Jiang, K. L. Hian, Dynamic hollow fiber-supported headspace liquid-phase microextraction, J. Chromatogr. A, 1087 (2005): 289-294.

　　[9] J. B. Dallarosa, J. G. Monego, E. C. Teixeira, et al, Polycyclic aromatic hydrocarbons in atmospheric particles in the metropolitan area of Porto Alegre, Brazil, Atmos. Environ. 39 (2005): 1609-1625.

　　[10] N. Saim, J. R. Dean, et al, Extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soil using Soxhlet extraction, pressurised and atmospheric microwave-assisted extraction, supercritical fluid extraction and accelerated solvent extraction，J. Chromatogr. A, 791 (1997): 361-366.

　　[11] L. Hou, H. K. Lee, Application of static and dynamic liquid-phase microextraction in the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons, J. Chromatogr. A, 976 (2002): 377-385.

　　[12] H. W. Chen, Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Water by Solid-Phase Microextraction and Liquid Chromatography, Anal. Sci., 24 (2004): 1383-1388.

　　[13] L. Arthur, J. Pawliszyn, Solid phase microextraction with thermal desorption using fused silica optical fibers, Anal. Chem., 1990, 62, 2145

　　[14] G. Ouyang, Y. Chen, et al, Time-Weighted Average Water Sampling with a Solid-Phase Microextraction Device, Anal. Chem. 77 (2005): 7319-7325.

　　[15] H. Liu, P. K. Dasgupta, Analytical chemistry in a drop solvent extraction in a microdrop, Anal. Chem., 68 : 1817-1821.

　　[16] M. A. Jeannot, F. F. Cantwell, Solvent Microextraction into a Single Drop, Anal. Chem., 68 (1996): 2236-2240.

　　[17] Q. Xiao, B. Hu, Comparison of headspace and direct single-drop microextraction and headspace solid-phase microextraction for the measurement of volatile sulfur compounds in beer and beverage by gas chromatography with flame photometric detection, J. Chromatogr. A, 1125 (2006): 133-137.

　　[18] A. Tankeviciute, R. Kazlauskas, Headspace extraction of alcohols into a single drop, Analyst, 126 ( 2001): 1674-1677.

　　[19] C. L. Ye, Q. X. Zhou, X. M. Wang, Headspace liquid-phase microextraction using ionic liquid as extractant for the preconcentration of dichlorodiphenyltrichloroethane and its metabolites at trace levels in water samples , Anal. Chim. Acta, 572 (2006): 165-171.

　　[20] S. H. Sun, Z. H. Cheng, J. P.Xie, et al, Identification of volatile basic components in tobacco by headspace liquid-phase microextraction coupled to matrix-assisted laser desorption/ionization with Fourier transform mass spectrometry, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 19(2005): 1025-1030.

　　[21] 童林薈環(huán)糊精化學—基礎與應用, 科學出版社，2001.

　　[22] M. T. Butterfield, R. A. Agbaria, and I. M. Warner*, Extraction of Volatile PAHs from Air by Use of Solid Cyclodextrin, Anal. Chem. 68(1996): 1187-1190.

　　[23] L. A. Blyshak, T. M. Rossi, G. Patonay, I. M. Warner, Cyclodextrin-modified solvent extraction for polynuclear aromatic hydrocarbons, Anal. Chem.,60(1988): 2127-2131.

　　[24] N. Husain, A. Y. Christian and I. M. Warner，Effect of co-modifiers in cyclodextrin-modified mobile phases on the reversed-phase high-performance liquid chromatographic separation of polyaromatic hydrocarbons ，J. Chromatogr. A, 699(1995): 73-83.

　　[25] H. Li, K. L. Hian, Application of static dynamic liquid-phase microextraction in the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons, J. Chromatogr. A, 976(2002): 377-385.

頂空單滴微萃取與高效液相色譜聯用檢測環(huán)境樣品中的多環(huán)芳烴

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