吳建剛，黃秋瑾

（1.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東廣州510308；2.廣州源美國(guó)際化妝品有限公司，廣東廣州510520）

丙烯酰胺是一種水溶性極強(qiáng)的化合物，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料之一。聚丙烯酰胺被作為絮凝劑廣泛應(yīng)用于水凈化、城市污水和工業(yè)廢水處理、水管內(nèi)壁涂層及造紙、化妝品等方面［1］。丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性、生殖毒性、致畸性和致癌性［2］，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）將其列為“可能致癌”的2A類物質(zhì)之一［3］。飲用水是人體攝入丙烯酰胺的一種重要途徑，世界衛(wèi)生組織和我國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)將飲用水中丙烯酰胺的含量限定在0.5μg／L以內(nèi)［4］；歐盟對(duì)飲用水中丙烯酰胺的含量限定更嚴(yán)格，不得高于0.1μg／L［5］；此外，我國(guó)國(guó)標(biāo)還規(guī)定了工作場(chǎng)所中丙烯酰胺的含量不得超過0.3mg／m3［6］。因此，監(jiān)測(cè)丙烯酰胺在環(huán)境中的含量具有重大意義。目前，文獻(xiàn)對(duì)環(huán)境樣品中丙烯酰胺分析的基體主要以空氣和水樣為主，本文旨在對(duì)此類樣品中丙烯酰胺的分析方法進(jìn)行綜述。

1 樣品預(yù)處理方法

通常儀器分析包括三個(gè)步驟：樣品的采集與預(yù)處理，樣品的分析，分析結(jié)果。樣品處理是否有效將直接影響分析測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。環(huán)境基體中丙烯酰胺的含量分析常存在含量低、基體干擾復(fù)雜等問題，因此絕大部分研究均對(duì)樣品進(jìn)行了預(yù)處理以獲得較低的基體背景或較高的富集倍數(shù)來方便分析、監(jiān)測(cè)。目前，環(huán)境樣品中丙烯酰胺的分析文獻(xiàn)，按照基體主要可分為空氣和水樣兩大類。

目前空氣樣品的預(yù)處理方法主要依據(jù)國(guó)標(biāo)方法，以水為吸收劑，將空氣樣品轉(zhuǎn)換為水樣來分析［7－8］。本文著重對(duì)水樣中丙烯酰胺的預(yù)處理方法進(jìn)行綜述，主要有衍生法、固相萃取法和共蒸發(fā)法。

1.1 衍生法

衍生法主要通過化學(xué)反應(yīng)改變被分析物的分子結(jié)構(gòu)，使其在特定的儀器、方法中便于分析或獲得較高的靈敏度。目前，對(duì)于環(huán)境樣品丙烯酰胺的衍生方法有溴化衍生法和五氟苯基硫氰酸酯（PFPIITC）兩種，其中以溴化衍生法使用最廣泛，此方法也是國(guó)標(biāo)和美國(guó)EPA8032A所規(guī)定的方法。

1.1.1 溴化衍生法

溴化衍生法［9］基本原理：在酸性條件下，丙烯酰胺與溴發(fā)生加成反應(yīng)，生產(chǎn)2，3－二溴丙烯酰胺，經(jīng)乙酸乙酯萃取、濃縮后，便可通過普通的GC－ECD進(jìn)行分析獲得較高的靈敏度，滿足國(guó)標(biāo)對(duì)飲用水中丙烯酰胺含量測(cè)定的要求。該方法對(duì)試驗(yàn)室設(shè)備要求不高，且能獲得較高靈敏度，但非常耗時(shí)，操作復(fù)雜，并且溴易揮發(fā)，可能對(duì)人體及環(huán)境會(huì)造成危害。

1.1.2 PFPIITC衍生法

PFPIITC衍生法基于纈氨酸是一種較好的親核試劑，具有較好的水溶性，將其與丙烯酰胺反應(yīng)，然后將該反應(yīng)產(chǎn)物與PFPITC再進(jìn)行反應(yīng)，獲得具有較大的分子質(zhì)量與較好質(zhì)譜響應(yīng)性能的衍生產(chǎn)物。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于樣品用量少（僅1mL），且靈敏度較高（最低檢出限為0.003μg／L），但也非常耗時(shí)，難以應(yīng)用于大批量樣品的快速分析。

1.2 固相萃取法［10］

固相萃取法是利用活性炭對(duì)水樣中的丙烯酰胺進(jìn)行吸附，使丙烯酰胺和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達(dá)到分離和富集的目的。

史箴等［11］將水樣通過裝有酸化過的活性炭小柱富集，甲醇洗脫，然后直接通過GC－FID測(cè)定，回收率較好（92%），但檢出限較高（0.016mg／L），不能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。張穎等［12］直接將酸化過的活性炭置于水樣中，超聲，洗脫，采用加壓電色譜測(cè)定，獲得了較高的靈敏度，但檢出限仍然較高（5ng／mL），且回收率低（60%），故該方法難以達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定的分析要求。王峰慧等［10］在前兩者的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更詳細(xì)的研究，將一定量酸化過的活性炭置于較大體積（1L）的樣品中，超聲萃取，然后經(jīng)過GC－FID測(cè)定，獲得了較好的重現(xiàn)性與靈敏度；同時(shí)將該方法與乙酸乙酯液萃取法、ODS－C18固相萃取小柱法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)活性炭更適合該分析。

此外，將含活性炭的固相萃取膜置于真空裝置，活化，上樣，洗脫，然后將洗脫液進(jìn)行高效液相色譜（HPLC）分析，獲得了較高的富集倍數(shù)與靈敏度［13］。

1.3 共蒸發(fā)法［6］

共蒸發(fā)法基于丙烯酰胺在加熱條件下更容易揮發(fā)，能與水形成共沸物；在堿性條件下，其揮發(fā)更加迅速；而在酸性條件下，揮發(fā)則較慢?；谶@一原理，將水樣置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，以氨水調(diào)節(jié)水樣的pH＝10，在真空度較低的情況下，加熱旋轉(zhuǎn)蒸餾（該步驟中排除了部分基體雜質(zhì)的干擾），將餾分以甲酸調(diào)節(jié)樣品的pH＝3重新蒸餾至近干狀態(tài)，然后加入少量甲醇，溶解后即可通過高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定（HPLC－MS／MS）。該方法獲得了較好的靈敏度（檢出限為0.02ng／mL），比較環(huán)保，但仍然耗時(shí)（每處理一個(gè)樣品需要90min）。

2 分析方法

2.1 氣相色譜及其聯(lián)用技術(shù)法

采用氣相色譜法應(yīng)用于丙烯酰胺的分析主要基于丙烯酰胺及其衍生物（如2，3－二溴丙烯酰胺）具有一定的揮發(fā)性，某些特定的檢測(cè)器（如：ECD）對(duì)其衍生物具有較高的靈敏度。目前，該類分析方法主要有GC－FID、GC－ECD、GC－MS及GC－MS／MS等。

2.1.1 GC－FID法

目前已有運(yùn)用GC－FID直接對(duì)空氣樣品、水和廢水樣品的分析［7，10－11］。該方法不需對(duì)丙烯酰胺進(jìn)行衍生化處理，簡(jiǎn)單，快速，對(duì)儀器的配置要求低。但由于FID檢測(cè)器對(duì)于丙烯酰胺的響應(yīng)不高，因此其靈敏度較差，通常采用該方法的檢出限都較高，難以達(dá)到國(guó)標(biāo)對(duì)限值的測(cè)定要求，但可達(dá)到國(guó)標(biāo)工作場(chǎng)所中有毒物質(zhì)的測(cè)定要求［7］。

2.1.2 GC－ECD法

該方法是國(guó)標(biāo)［4］對(duì)飲用水中丙烯酰胺含量規(guī)定的測(cè)定方法，主要基于ECD對(duì)鹵代有機(jī)物具有較高的靈敏度，目前應(yīng)用于環(huán)境基體中丙烯酰胺的分析最為廣泛［14－15］。此方法須對(duì)丙烯酰胺進(jìn)行衍生化處理，使其變成2，3－二溴丙烯酰胺；其具有較高的靈敏度，對(duì)試驗(yàn)配置要求較低，方法容易普及，其最低檢出限能滿足國(guó)標(biāo)要求，但預(yù)處理過程復(fù)雜。

2.1.3 GC－MS法與GC－MS／MS法

上文中提到GC－ECD法在測(cè)定溴化衍生化后的丙烯酰胺能獲得較高的靈敏度，但其定性常通過保留時(shí)間來確定，分析中難免出現(xiàn)假陽性。質(zhì)譜特別是串聯(lián)質(zhì)譜能提供較多分子結(jié)構(gòu)信息，因此定性定量更加準(zhǔn)確。許歡等［16］采用GC－MS法測(cè)定了水中經(jīng)溴化衍生化之后的丙烯酰胺，獲得了較高的靈敏度（檢出限為0.03μg／L）與較好的回收率（平均回收率為86.0%～102.4%）。將GC－MS／MS運(yùn)用于經(jīng)過PFPTIC衍生化過的水樣中的丙烯酰胺分析，靈敏度獲得了進(jìn)一步的提高，檢出限低至0.003μg／L，比其他常規(guī)儀器報(bào)道的檢出限低一個(gè)數(shù)量級(jí)。雖然GC－MS法和GC－MS／MS法對(duì)于丙烯酰胺的定性定量非常準(zhǔn)確，但試驗(yàn)配置相對(duì)較高，價(jià)格相對(duì)較昂貴，難以廣泛推廣應(yīng)用。

2.2 液相色譜及其聯(lián)用技術(shù)法

2.2.1 HPLC－UV法

將HPLC－UV法應(yīng)用于空氣和水中丙烯酰胺分析的文獻(xiàn)很多［17－18］。該方法儀器設(shè)備較簡(jiǎn)單，常規(guī)實(shí)驗(yàn)室即可配置，快速，不需復(fù)雜的預(yù)處理過程。其不足之處在于該方法的靈敏度不高，檢出限難以滿足國(guó)標(biāo)對(duì)于水中丙烯酰胺分析測(cè)定的要求，不過可運(yùn)用于工作場(chǎng)所中丙烯酰胺的測(cè)定要求。

2.2.2 HPLC－MS法與HPLC－MS／MS法

Cavalli等［3］將水樣未經(jīng)任何處理直接進(jìn)入HPLC－MS分析系統(tǒng)，采用離子排斥液相色譜柱代替反相色譜柱，以使丙烯酰胺在色譜柱中能較好地保留；此外，采用離子排斥色譜柱能增大柱容量，從而可以接收大體積進(jìn)樣（進(jìn)樣體積達(dá)500μL），而獲得較高的靈敏度（檢出限為0.2μg／L）；但應(yīng)用于歐盟規(guī)定的飲用水中丙烯酰胺的含量（低于0.1μg／mL）分析仍然有困難。José等［3］在前者的基礎(chǔ)上，采用HPLC－MS／MS法聯(lián)用技術(shù)，大氣壓離子化，大體積直接進(jìn)樣，獲得了較好的靈敏度（檢出限為0.03μg／L）。劉凌云等［22］也采用了直接進(jìn)樣，運(yùn)用HPLC－MS／MS法分析了飲用水中的丙烯酰胺含量，獲得了較滿意的靈敏度（檢出限為0.1μg／L）。采用HPLCMS法或HPLC－MS／MS法技術(shù)用于水中丙烯酰胺時(shí)，具有無需樣品預(yù)處理、快速、靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。但直接進(jìn)樣應(yīng)用于基體比較復(fù)雜的樣品分析時(shí)較困難［4］，而且儀器配置較高，價(jià)格昂貴，廣泛普及該方法可能有些困難。

2.3 電化學(xué)法

Abdul等［23］采用微分脈沖極譜法測(cè)定了水中丙烯酰胺的含量，他們發(fā)現(xiàn)以LiCl為電極，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫?.5kg／cm2時(shí)，有四甲基碘化銨存在的條件下，丙烯酰胺有較好的特征峰出現(xiàn)。該方法具有簡(jiǎn)單，儀器設(shè)備要求低，快速以及能直接應(yīng)用水中丙烯酰胺測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)，其不足之處在于靈敏度不高（檢出限為27μg／mL）。

3 小結(jié)與展望

對(duì)于丙烯酰胺的分析，目前還是以氣相色譜及其聯(lián)用技術(shù)和液相色譜及其聯(lián)用技術(shù)為主。GCECD法能較好地推廣應(yīng)用，靈敏度高，也能較好地滿足國(guó)標(biāo)對(duì)水中丙烯酰胺限定值的測(cè)定要求，但樣品預(yù)處理過程復(fù)雜、耗時(shí)。氣相色譜質(zhì)譜以及串聯(lián)質(zhì)譜法也能提供較高的靈敏度，但需經(jīng)過復(fù)雜的衍生化過程。液相色譜及其聯(lián)用技術(shù)無需復(fù)雜的樣品處理過程，甚至可以直接進(jìn)樣，但也僅限于基體干擾較小的樣品分析；而且直接進(jìn)樣技術(shù)所需儀器設(shè)備配置較高，難以廣泛推廣。據(jù)此，筆者認(rèn)為，開發(fā)能從環(huán)境基體中有效提取和富集低含量丙烯酰胺的研究具有重要意義；開發(fā)高效熒光衍生試劑，通過熒光衍生，采用簡(jiǎn)單設(shè)備（液相色譜熒光檢測(cè)）分析以獲得較低的檢出限，也是一個(gè)重要的研究方向；此外，開發(fā)快速、高效、靈敏的在線分析法也是將來發(fā)展的趨勢(shì)。

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