摘" 要：

旨在開(kāi)發(fā)一種高效液相色譜法（HPLC）用于同時(shí)測(cè)定環(huán)境水中的多種有機(jī)污染物，以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的水體污染問(wèn)題。針對(duì)非揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定的有機(jī)污染物，優(yōu)化了色譜條件，實(shí)現(xiàn)了苯酚、氯酚等污染物的準(zhǔn)確測(cè)定，檢出限低至2.5 ng/L。通過(guò)與氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（UHPLC-MS/MS）的比較，HPLC顯示出在操作簡(jiǎn)便性和成本效益方面的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明，HPLC是一種有效的環(huán)境水樣分析工具，適合于資源有限情況下的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)，為水質(zhì)評(píng)估和污染防治提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境水監(jiān)測(cè)；高效液相色譜法；有機(jī)污染物；分析方法比較

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.003

中圖分類(lèi)號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：

1004-8901（2024）04-0010-03

作者簡(jiǎn)介： 毛安麗（1995年—），女，河南信陽(yáng)人，碩士，現(xiàn)主要從事熒光生物傳感的研究。

通信作者：

宋雅潔（1990年—），女，河南信陽(yáng)人，本科，現(xiàn)主要從事呼吸、內(nèi)分泌研究。

Study on Simultaneous Measurement of Multiple Organic Pollutants in Environmental Water via High Performance Liquid Chromatography

MAO An-li， SONG Ya-jie*

（Xinyang Vocational and Technical College， Xinyang Henan 464000， China）

Abstract：

This study aims to develop a high performance liquid chromatography （HPLC） method for simultaneous measurement of multiple organic pollutants in environmental water against the backdrop of increasingly severe water pollution. For non-volatile and thermally unstable organic pollutants， the chromatographic conditions are optimized to achieve accurate measurement of phenol， chlorophenol and some other pollutants， the detection limit of which is as low as 2.5 ng/L. Compared with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） and ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （UHPLC-MS/MS）， HPLC shows advantages in operation simplicity and cost effectiveness. The results show that HPLC is an effective tool for environmental water sample analysis， which is suitable for monitoring organic pollutants in the case of limited resources， and provides a scientific basis for water quality assessment and pollution prevention.

Keywords：

environmental water monitoring; high performance liquid chromatography （HPLC）; organic pollutants; comparison of analytical methods

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.003

在眾多的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中，高效液相色譜法（HPLC）因其高分離效率、高靈敏度和廣泛的應(yīng)用范圍而成為一種重要的分析手段［1］。HPLC能夠有效地分離和定量復(fù)雜的有機(jī)混合物，尤其適用于那些難以揮發(fā)或熱不穩(wěn)定的有機(jī)污染物。然而，傳統(tǒng)的HPLC方法通常針對(duì)單一或少數(shù)幾種目標(biāo)化合物，對(duì)于同時(shí)測(cè)定多種有機(jī)污染物的能力有限，這限制了其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。為了克服這一限制，本研究旨在開(kāi)發(fā)一種改進(jìn)的高效液相色譜法，用于同時(shí)測(cè)定環(huán)境水中多種有機(jī)污染物。通過(guò)優(yōu)化色譜條件、選擇合適的固定相和流動(dòng)相，以及采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，力圖提高該方法的靈敏度和選擇性，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種有機(jī)污染物的同時(shí)檢測(cè)。這不僅能夠提高分析效率、降低監(jiān)測(cè)成本，還能夠?yàn)榄h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和污染源追蹤提供更為全面的數(shù)據(jù)支持。

1" 材料與試劑

1.1" 試劑的純度與來(lái)源

本研究所用的標(biāo)準(zhǔn)品包括苯酚、氯酚、多氯聯(lián)苯等有機(jī)污染物，均購(gòu)自Supelco或AccuStandard公司，純度在98%以上（見(jiàn)表1）。這些標(biāo)準(zhǔn)品用于建立色譜分析的方法學(xué)，通過(guò)制備不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制，確保了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，本研究還使用了來(lái)自環(huán)境水體的實(shí)際樣品。這些樣品采集自不同地理位置的河流、湖泊和地下水，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那疤幚?，如過(guò)濾、酸化等，以去除懸浮物和微生物，保證樣品適合HPLC分析。

1.2" 儀器與設(shè)備

為了實(shí)現(xiàn)高效液相色譜法（HPLC）對(duì)環(huán)境水中多種有機(jī)污染物的精確測(cè)定，本研究選用了一系列高性能的儀器與設(shè)備（見(jiàn)表2）。核心分析設(shè)備為Agilent 1260 Infinity Ⅱ高效液相色譜儀，配備有二元高壓梯度泵、自動(dòng)進(jìn)樣器以及二極管陣列檢測(cè)器（DAD），波長(zhǎng)范圍為190～800 nm，能夠提供高分辨率的色譜分離和靈敏的檢測(cè)。為了確保樣品的質(zhì)量和處理的一致性，本研究使用了Millipore Milli-Q Direct 8純水系統(tǒng)來(lái)制備超純水，電阻率達(dá)到18.2 MΩ·cm，用于所有緩沖液和稀釋劑的制備。樣品的前處理包括使用Whatman玻璃纖維濾紙進(jìn)行過(guò)濾，以去除懸浮顆粒，確保樣品的清晰度。所有玻璃器皿在使用前均經(jīng)過(guò)450 ℃的高溫灼燒處理，以消除可能的污染。

1.3" 實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

本研究精心設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)方法，旨在通過(guò)高效液相色譜法（HPLC）對(duì)環(huán)境水中的多種有機(jī)污染物進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。實(shí)驗(yàn)流程開(kāi)始于水樣的采集與前處理，所有水樣均在無(wú)菌條件下采集，并在4 ℃下儲(chǔ)存，以防止污染物發(fā)生任何變化。采集的水樣首先通過(guò)0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾，以去除懸浮顆粒，然后進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，確保在最佳pH值條件下進(jìn)行色譜分析。

色譜分析采用Agilent 1260 Infinity II HPLC系統(tǒng)，配備C18色譜柱，流動(dòng)相為乙腈和水的梯度洗脫系統(tǒng)，流速設(shè)定為1.0 mL/min。初始條件為乙腈和水的比例為20∶80，持續(xù)10 min，在接下來(lái)的30 min內(nèi)，線(xiàn)性增加乙腈比例至80∶20，最后在5 min內(nèi)恢復(fù)至初始比例。檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)定在254 nm，以最大化有機(jī)污染物的紫外吸收。為了確保方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，本研究對(duì)色譜條件進(jìn)行了優(yōu)化，包括流動(dòng)相的pH值、乙腈和水的比例以及流速。此外，本研究還進(jìn)行了方法學(xué)驗(yàn)證，包括精密度、準(zhǔn)確度、檢出限和定量限的評(píng)估。所有分析均進(jìn)行3次重復(fù)，以評(píng)估數(shù)據(jù)的變異性。

在數(shù)據(jù)處理方面，本研究采用了統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。使用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)方差分析（ANOVA）來(lái)評(píng)估不同條件下的色譜結(jié)果是否存在顯著差異。此外，對(duì)于每個(gè)有機(jī)污染物的檢測(cè)結(jié)果，本研究計(jì)算了平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以評(píng)估方法的精密度和重復(fù)性。

2" 結(jié)果與討論

2.1" 方法學(xué)驗(yàn)證

在本研究中，對(duì)所開(kāi)發(fā)的高效液相色譜法（HPLC）進(jìn)行了嚴(yán)格的方法學(xué)驗(yàn)證，以確保其在環(huán)境水樣中多種有機(jī)污染物測(cè)定中的準(zhǔn)確性和可靠性。驗(yàn)證過(guò)程包括了精密度、準(zhǔn)確度、檢出限（LOD）和定量限（LOQ）的評(píng)估。

精密度測(cè)試通過(guò)連續(xù)5日的重復(fù)分析同一水樣來(lái)完成，以評(píng)估日間和日內(nèi)的變異性。結(jié)果顯示，所有目標(biāo)有機(jī)污染物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均低于5%，表明該方法具有良好的精密度。

準(zhǔn)確度通過(guò)添加已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品至水樣中，并比較添加前后的濃度變化來(lái)評(píng)估。添加回收率實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)有機(jī)污染物的回收率在90%至110%，符合分析化學(xué)的要求。檢出限和定量限的確定基于信噪比，分別為3∶1和10∶1。所有目標(biāo)污染物的LOD和LOQ均低于環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值，確保了方法對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的適用性（見(jiàn)表3）。

2.2" 環(huán)境水樣分析

在本研究中，應(yīng)用了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高效液相色譜法（HPLC）對(duì)采集自不同地理位置的環(huán)境水樣進(jìn)行有機(jī)污染物的分析。水樣涵蓋了工業(yè)區(qū)附近的河流、城市內(nèi)湖泊以及郊區(qū)的地下水，共計(jì)30個(gè)樣本。分析結(jié)果顯示，在所有水樣中，共檢出了包括苯酚、氯酚、多氯聯(lián)苯和農(nóng)藥殘留在內(nèi)的多種有機(jī)污染物。具體的檢出情況見(jiàn)表4，其中苯酚和氯酚在所有水樣中的檢出率較高，分別為90%和80%，這可能與工業(yè)排放和生活污水排放有關(guān)；多氯聯(lián)苯和農(nóng)藥殘留的檢出率較低，分別為60%和50%，這可能與這些污染物的使用頻率和分布范圍有關(guān)。

2.3" HPLC與GC-MS及UHPLC-MS/MS的比較

在本研究中，采用高效液相色譜法（HPLC）成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)境水中多種有機(jī)污染物的同時(shí)測(cè)定。通過(guò)與現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究結(jié)果進(jìn)行比較，本研究可以更深入地討論和理解本研究的方法在環(huán)境分析領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和潛在優(yōu)勢(shì)。

陳翊等［2］通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）對(duì)外環(huán)境水中有機(jī)氯農(nóng)藥及多氯聯(lián)苯污染物進(jìn)行了測(cè)定。雖然GC-MS在定性分析方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性要求較高，這限制了其在非揮發(fā)性有機(jī)污染物分析中的應(yīng)用。相比之下，本研究的HPLC方法能夠有效分析這類(lèi)污染物，且無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理過(guò)程，如衍生化反應(yīng)。黃心柯等［3］使用高靈敏度便攜式傅里葉紅外分析儀測(cè)定水中揮發(fā)性有機(jī)污染物，該方法雖然便攜且快速，但通常在靈敏度和選擇性方面不如HPLC。崔勇等［4］［6］通過(guò)超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UHPLC-MS/MS）測(cè)定了生活飲用水及水源水中的有機(jī)污染物殘留量。UHPLC-MS/MS在檢測(cè)限和定量限方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，但其設(shè)備成本較高，且操作相對(duì)復(fù)雜。武法偉等［5］采用液液萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法（LLME-GC-MS）測(cè)定了水中的半揮發(fā)性有機(jī)污染物。該方法通過(guò)液液萃取提高了樣品的回收率，但操作步驟繁瑣且耗時(shí)。相比之下，本研究的HPLC方法簡(jiǎn)化了樣品前處理流程，減少了分析時(shí)間，同時(shí)保持了良好的分析性能。

3" 結(jié)論

在本研究中，成功開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種高效液相色譜法，用于同時(shí)測(cè)定環(huán)境水中多種有機(jī)污染物。通過(guò)與現(xiàn)有分析方法的比較，顯示出在特定條件下的優(yōu)勢(shì)，尤其是在處理非揮發(fā)性有機(jī)污染物方面。這項(xiàng)工作不僅為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了一種有效的分析工具，也為未來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，期待該方法能夠得到進(jìn)一步的優(yōu)化和廣泛應(yīng)用，以更好地保護(hù)水資源和環(huán)境健康。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 葉燕慧，劉陽(yáng)春，王東霞，等.直接進(jìn)樣-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定水中14種有機(jī)污染物［J］.質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2022，43（2）：252-262.

［2］" 陳翊，張玉，李正.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定外環(huán)境水中有機(jī)氯農(nóng)藥及多氯聯(lián)苯污染物［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2021，31（8）：922-926.

［3］ 黃心柯，唐嘉璐，雷哲兮.高靈敏度便攜式傅里葉紅外分析儀測(cè)定水中揮發(fā)性有機(jī)污染物［J］.冶金管理，2021（7）：24-25.

［4］ 崔勇，方赤光，李青，等.生活飲用水及水源水中15種有機(jī)污染物殘留量的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)測(cè)定法［J］.環(huán)境與健康雜志，2018，35（3）：252-255.

［5］ 武法偉，劉夢(mèng)，董淑娟，等.液液萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定水中27種半揮發(fā)性有機(jī)污染物［J］.分析試驗(yàn)室，2017，36（5）：427-432.

［6］ 崔勇，方赤光，李青，等.超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)測(cè)定生活飲用水及水源水中7種有機(jī)污染物殘留量［J］.中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué)，2017，16（2）：125-128.

修改稿日期：

2024-04-15