摘 要： 建立了固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物。样品通过HC-C18固相萃取小柱富集，洗脱后加入内标苯胺-D5进行氮吹浓缩，经HSS T3色谱柱（150 mm×2.1 mm，1.8 μm）分离，采用多反应监测扫描模式，以内标法定量。13种苯胺类化合物在0.1~100 μg/L（其中3-硝基苯胺为0.2~200 μg/L）范围内与特征离子的色谱峰面积线性关系良好，相关系数均大于0.995，方法检出限为0.001~0.006 μg/L，平均加标回收率为67.3%~117%，测定结果的相对标准偏差为3.77%~16.9%（n=6）。该法操作简单、稳定性好，能够满足实际水体中13种苯胺类化合物大批量样品分析的需求。

 

关键词： 超高效液相色谱-串联质谱法； 苯胺类化合物； 固相萃取； 水

 

环境中苯胺类化合物的检测方法主要包括气相色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱法和液相色谱质谱法等。由于苯胺类化合物不稳定，容易氧化损失，增加了其样品前处理及分析检测的难度。在分析检测方面，高温气化过程使得气相色谱法和气相色谱-质谱法稳定性较差。相比而言，苯胺类化合物采用液相色谱和液相色谱质谱分离的稳定性较好，尤其是后者，灵敏度高、定性能力强、取样量少，已成为苯胺类化合物检测重点研究方向。尽管直接进样液相色谱质谱可实现苯胺类化合物的快速检测，但其方法检出限远高于经固相萃取法富集的结果。目前，苯胺类化合物固相萃取主要采用离子交换固相萃取柱，而采用常见的C18固相萃取小柱的研究鲜有报道。在样品前处理方面，苯胺类化合物水样保存需加入抗氧化剂硫代硫酸钠，随着样品处理步骤的延长，低沸点组分回收率难以控制，需要分析人员具有较丰富的实践经验。湖北华祥地质环境检测科技有限公司罗火焰课题组在前期的研究中发现，氮吹浓缩环节对样品回收率具有较大的影响，由物质性质而定，尤其是对于低沸点、不稳定组分，但现有研究鲜有关于此方面的报道。

基于上述分析，湖北华祥地质环境检测科技有限公司罗火焰课题组采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物，重点关注C18固相萃取小柱的分离富集效果和样品氮吹浓缩条件的优化，以期解决苯胺类化合物不稳定、易氧化对其回收率的影响，建立水体中苯胺类化合物快速、准确的分析检测方法。

 

1 主要仪器与试剂

 

超高效液相色谱串联质谱仪：ACQUITY UPLC Xevo TQ-S型，美国沃特世公司。

 

隔膜真空泵：GM-0.33A型，天津市津腾实验设备有限公司。

 

全自动氮吹浓缩仪：Turbo VapII型，瑞典Biotage公司。

 

固相萃取装置：CNW 24位固相萃取真空装置，德国CNW Technologies GmbH公司。

 

pH计：PHS-25型，上海仪电科学仪器股份有限公司。

 

超纯水机：Milli-Q Direct 8型，美国密理博公司。

 

13种苯胺类混合标准溶液：包括苯胺、联苯胺、4-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-甲基苯胺、2-甲基苯胺、2,4-二甲基苯胺、4-硝基苯胺、4-氯苯胺、2-萘胺、2,6-二甲基苯胺和3-氯苯胺，其中3-硝基苯胺质量浓度为200 mg/L，其余组分质量浓度均为100 mg/L，介质为甲醇，上海安谱实验科技股份有限公司。

 

苯胺-D5标准溶液：质量浓度为100 mg/L，介质为甲醇，上海安谱实验科技股份有限公司。

 

HC-C18固相萃取小柱：500 mg，6 mL，上海安谱实验科技股份有限公司。

 

2 仪器工作条件

 

（1）色谱。色谱柱：Waters ACQUITY UPLC HSS T3型柱（150 mm×2.1 mm，1.8 μm，美国沃特世公司）；柱温：35 ℃；流动相：A为甲酸-水（体积比为0.02∶100）溶液，B为甲醇，流量为0.4 mL/min；梯度洗脱程序：B体积分数为25%，保持1 min，在1.5 min内升至50%，保持4.5 min，在5 min内变为25%，保持2 min；进样体积：5 μL。

（2）质谱。离子源：电喷雾离子源（ESI）；扫描方式：正离子模式；离子源温度：150℃；毛细管电压：3.00 kV；脱溶剂气（氮气）流量：1 000 L/h；脱溶剂气温度：500℃；监测模式：多反应监测（MRM）；质谱多反应监测参数见原文。

 

3 实验步骤

 

3.1 样品采集与保存

按照《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91—2002）和《地下水环境监测技术规范》（HJ 164—2020）采集水样500 mL，样品采集后用甲酸或氨水调节其pH值至7~8，加入40 mg硫代硫酸钠，密封避光，于0~4℃冷藏保存运输，5 d内完成萃取。

3.2 样品处理

依次用6 mL甲醇和6 mL超纯水活化HC-C18固相萃取小柱，取200 mL水样用氨水调节pH值为9~11，然后以10 mL/min的流量通过小柱。用5 mL超纯水淋洗小柱，然后在固相萃取小柱上端连接注射器进行挤压，去除小柱中的残留水分。再用10 mL的体积分数为5%的氨水甲醇溶液洗脱小柱，以5 mL/min的流量收集洗脱液。向洗脱液中加入100 μL质量浓度为0.1 mg/L的苯胺-D5标准溶液作为内标，在水浴温度55℃和氮气压力48.27~68.95 kPa（7~10 psi）下浓缩至略低于1 mL，用超纯水定容至2 mL，混匀后待上机测试。

 

4 实验条件的优化

 

4.1 氮吹浓缩条件

氮吹浓缩条件对苯胺类化合物的回收率具有较大的影响，需严格控制浓缩条件包括水浴温度、氮气流量等。笔者在前期的研究中发现，相比传统的浓缩至1 mL，将浓缩体积增大至5 mL时，不仅可以提高目标物回收率，还可以节省浓缩时间。考察不同浓缩体积对苯胺类化合物回收率的影响，结果见表1。由表1可知，在水浴温度55 ℃和氮气压力48.27~68.95 kPa（7~10 psi）下浓缩至1 mL时，13种苯胺类的回收率为35.6%~47.9%，当提高浓缩体积至5 mL时，13种苯胺类的回收率为87.1%~110%，提高明显，然而过高的浓缩体积降低了目标物的方法检出限。另外，HJ 1210—2021采用液相色谱-三重四极杆质谱法测定土壤和沉积物中13种苯胺类和2种联苯胺类化合物时，将内标的加入移至样品提取步骤。基于此，尝试在样品浓缩前加入内标，测定浓缩条件对13种苯胺类化合物回收率的影响，结果发现，无论是浓缩至1 mL还是5 mL，与传统浓缩后加内标相比，目标物回收率提高明显，且均满足实际样品测定的需求，同时目标物的方法检出限还可以得到保证。因此，通过浓缩前添加内标可以极大改善浓缩条件对苯胺类化合物回收率的影响，同时无需严格的条件控制和对实验人员操作经验的要求。

 

表1   不同浓缩条件下苯胺类化合物的回收率（n=3） ( % )

注：条件1代表浓缩后加内标，条件2代表浓缩前加内标。

 

结语

 

建立了固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物，采用HC-C18固相萃取小柱起到了离子交换固相萃取小柱同样的萃取富集效果，通过提高洗脱液的浓缩体积或氮吹浓缩前加内标均可极大降低氮吹浓缩对苯胺类化合物回收率的影响，尤其是后者，在保证准确度的前提下目标物的方法检出限亦能得以保证，且操作简单易行，适合实际大批量样品的快速、准确分析。

 

来源：化学分析计量

关键词： 苯胺类化合物。 固相萃取。水