采用气相色谱法对饮用水中的致癌物进行高灵敏度分析.doc

采用气相色谱法对饮用水中的致癌物进行高灵敏度分析作者：Doris Smith，Ken Lynam安捷伦应用化学家人们通常认为水经过加氯消毒后就可以放心饮用。然而，氯化过程本身也会产生一些有害健康的物质，例如消毒副产物（也称 DBP）。幸运的是，安捷伦提供了更易于分析这些有害化合物的解决方案。氯与水中的天然有机物或溴化物发生反应时会产生 DBP。其中许多已被归类为潜在的人类致癌物，因此受到美国国家环境保护局（EPA）的管制。卤乙酸（HAA）（见表 1）是继三卤甲烷之后第二大类消毒副产物。卤乙酸缩写归类总污染物最高水平 (ng/mL)一氯醋酸MCAAHAA9HAA560二氯乙酸DCAAHAA9HAA560三氯乙酸TCAAHAA9HAA560一溴乙酸MBAAHAA9HAA560二溴乙酸DBAAHAA9HAA560三溴乙酸TBAAHAA9-氯溴乙酸BCAAHAA9-一溴二氯乙酸BDCAAHAA9-二溴一氯乙酸DBCAAHAA9-表 1.存在于饮用水中且 US EPA 建议进行合规监测的卤乙酸将前五种酸划为一组，监控其总的 HAA5，设定的污染物最高水平为 60 ng/mL。虽然目前还没有规定其余四种卤乙酸的污染物最高水平，但 EPA 建议使用 EPA 方法 552.3 对所有 9 种卤乙酸进行监控。此方法也用于监控有机氯除草剂茅草枯。卤乙酸的快速萃取和分析卤乙酸具有低挥发性和极性，必须先转换为甲酯衍生物后才能进行分析。EPA 方法 552.3 采用甲基叔丁基醚（MTBE）作为萃取溶剂对HAAs进行液-液萃取，然后与酸性甲醇进行酯化反应。将由此产生的甲酯加入有机相中。然后中和萃取液，弃去上层醚层，最后利用气相色谱法/微型电子捕获检测（GC/ECD）进行分析。 图 1.使用安捷伦 Bond Elut SAX 来简单萃取饮用水中的HAAs . (放大图片)分析人员通常使用液液萃取（LLE）进行 HAA 分析，而我们采用安捷伦固相萃取（SPE），因为它具有下列优点：高选择性、高容量、溶剂使用量少、前处理时间短并且每次分析的成本低。HAAs在 pH 值高于其 pKa 值时呈阴离子状态，因此安捷伦 Bond Elut SAX 等强阴离子交换剂对于保留和浓缩HAAs具有非常好的效果(图 1).萃取HAAs之后，我们会采用双色谱柱对其进行定量测定。利用安捷伦 J&W DB-35ms 超高惰性色谱柱对甲酯进行筛查分析。色谱柱惰性对获得高重现、可靠的结果非常关键，尤其对于溴化三卤乙酸，它们特别容易与进样口或色谱柱上的活性位点相互作用。我们使用安捷伦 J&W DB-XLB 色谱柱进行确证分析。它具有比筛查柱更弱极性的固定相，能进一步分离化合物。第二次的分离有助于确认分析物特性。有关使用这两种色谱柱的仪器条件的完整说明，请参阅安捷伦应用摘要 5990-8765CHCN.图 2.安捷伦 J&W DB-35ms 超高惰性色谱柱和 DB-XLB 色谱柱分析酯化的卤乙酸得到出色的峰形和分离度 (放大图像).图 3.低检测限：使用安捷伦 Bond Elut SAX 进行萃取的1-10 ng/mL 强化试剂水样的色谱图. (放大图片)图 4. 分析表明自来水中存在HAAs，而瓶装矿泉水中不存在。使用安捷伦 Bond Elut SAX 萃取样品并在安捷伦 J&W 毛细管柱上进行分析.(放大图片)短短几分钟便得到气相色谱结果茅草枯和卤乙酸甲酯在双色谱柱上实现分离仅需不到 9 分钟的时间（见图 2），并且酯类显示出良好的峰形和分离度。每根色谱柱上均出现一个共流出物，但共流出峰在另一根色谱柱上实现基线分离，因此可以进行确认和无干扰定量。该方法检测痕量水平（等于或低于 EPA 方法 552.3 的推荐浓度）的甲基化卤乙酸时具有极高的灵敏度。溴化三卤乙酸甲酯往往不稳定，容易产生非线性响应，表明化合物在进样口或色谱柱处发生分解或吸附。然而，安捷伦 J&W DB-35ms 超高惰性色谱柱和 DB-XLB 色谱柱能带来卓越的线性（R2 0.998）。经济的样品前处理图 3 显示了加入 HAAs 强化并使用样品制备和衍生化程序而制备的水样。安捷伦 Bond Elut SAX可对 HAAs 进行有效的保留和浓缩，这样所需样品体积就会很小同时检测限更低。酸的回收率高于 82%，而相对标准偏差（RSD）低于 3.5%。实际水样下一个测试是分析自来水和瓶装矿泉水（见图 4）。我们检测到自来水中 DCAA（峰 3）的浓度为 0.3 ng/mL。同时还检测到自来水样品中的其他四种HAAs（TCAA、BCAA、BDCAA 和 DBAA），但它们均不在本次研究的校正范围内。瓶装矿泉水中未检测到HAAs。安捷伦水分析解决方案通过简单的例子可以证明安捷伦全方位的解决方案可快速有效地监控饮用水中的痕量级HAAs。安捷伦 J&W DB-35ms 超高惰性色谱柱和 DB-XLB 毛细管柱可提供卓越的分离度和灵敏度，能够对低浓度水平进行准确定量。安捷伦 Bond Elut SAX SPE 吸附剂能够