高效液相色谱法同时测定土壤中的芳香胺和吡啶 黄雄风刘绿叶赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 Application Notes_C_LC-58 关键词芳香胺吡啶土壤高效液相色谱法目标基于芳香胺和吡啶在环境中的排放及其对人体健康的危害, 本文拟采用高效液相色谱法, 通过优化实验条件, 建立一种同时测定土壤中以 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 间甲苯胺 对甲苯胺为代表的典型吡啶和芳香胺的方法 引言苯胺类化合物作为合成中间体在燃料 杀虫剂 橡胶和制药等工业中被广泛使用, 进而进入到环境中 1 由于该类化合物具有特殊恶臭味, 且具有潜在的致癌性和致突变性, 因此建立一种灵敏 简便 快速, 同时测试 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 间甲苯胺 对甲苯胺的方法是十分必要的, 其结构式见图 1 目前测定芳香胺和吡啶的方法主要是分光光度法 气相色谱法 离子色谱法和高效液相色谱法. 2-5 但是由于分光光度法不能对芳香胺和吡啶进行同时测定 ; 采用气相色谱法通常需要复杂的衍生过程 ; 离子色谱法则在分离上有一定的困难 ; 6 液相色谱法或液相质谱法尚未报道将这两种化合物同时分离的方法 由于苯胺类化合物和吡啶化合物同时具有紫外吸收, 且紫外检测器具有较高的灵敏度, 因此本文拟采用高效液相 / 紫外检测法对土壤中的芳香胺和吡啶进行同时测定 图 1. 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 间甲苯胺 对甲苯胺结构式 仪器 Thermo Scientific TM Dionex TM UltiMate TM 3000RS 四元系统, 包括 : LGP-3400RS 四元分析泵 ( 具备溶剂脱气功能 ) WPS-3000RS 自动进样器 ( 配置 100 μl 定量环 ) TCC-3000RS 柱温箱 ( 具备控温功能 ) DAD-3000RS SST( 检测池体积 2.5 μl) Thermo Scientific Dionex Chromeleon 色谱系统控制软件, 版本 6.80 或以上试剂与标准品去离子水, 18.2 MΩ cm (Thermo Scientific GenPure Pro UV-TOC, P/N 50131948) 乙腈 (CH 3 CN), HPLC 级 (Fisher Chemical,P/N AC610010040) 醋酸铵 (CH 3 COONH 4 ), 优级纯 ( 上海安谱科学仪器有限公司 ) 乙酸 (CH 3 COOH), 优级纯 ( 上海安谱科学仪器有限公司 ) 2- 甲基吡啶 (CAS No.:109-06-8),3- 甲基吡啶 (CAS No.: 108-99-6), 对甲苯胺 (CAS No.: 106-49-0), 间甲苯胺 (CAS No.: 108-44-1) 四种标准品均为纯品型, 购自上海安谱科学仪器有限公司
2 标准溶液的制备标准储备液 1 分别准确称取 0.1 g 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 间甲苯胺 对甲苯胺四种标准品, 用甲醇将其定容到 10 ml, 得到浓度为 10000 mg/l 的单标 分别取 1mL 浓度为 10000 mg/l 的单标, 用甲醇定容至 10 ml, 得到浓度为 1000 mg/l 的标准储备液 1 标准工作溶液分别取 1 2 5 ml 标准储备液 1, 用甲醇定容至 10 ml, 得到浓度依次为 100 200 和 500 mg/l 的标准溶液. 将 100 200 和 500 mg/l 的标准溶液逐级稀释, 则得到浓度为 2 5 10 20 50 mg/l 的标准溶液 样品前处理样品称取两种不同的土壤各 2 g, 加入 10 ml 甲醇, 超声萃取 30, 经 0.22 μm 有机相滤膜过滤, 氮吹近干, 用甲醇定容至 1 ml 滤液供液相色谱测定 为考察方法的可靠性, 本文进行了加标实验, 过程如下 : 称取其中一土壤 2 g, 加入 1 ml 浓度为 500 mg/l 的混标, 与样品按照相同步骤同步前处理, 得到的理论加标浓度为 50 mg/l 色谱条件色谱柱 :Thermo Scientific Acclaim LC 120, C18, 3 µm, 2.1 100 mm (P/N 059129,S/N 002504) 流动相 : 乙腈 /3.85 g 醋酸铵 ( 含 3 g 乙酸 ) 水溶液 ( 梯 度条件见图 2) 进样体积 :1 µl 流速 : 0.4 ml/ 柱温 :35 检测 : 紫外, λ 260 表 1. 流动相的梯度条件 时间 () A: 乙腈 () C:3.85 g 醋酸铵 ( 含 3 g 乙酸 ) 水溶液 () 0 5 95 2 5 95 3.5 80 20 3.6 5 95 6 5 95 结果与讨论 流动相的优化 由于目标化合物的结构较为相似, 比如间甲苯胺和对甲 苯胺,2- 甲基吡啶和 3- 甲基吡啶, 在采用甲醇 / 水或乙腈 / 水作为流动相很难分开, 且峰形严重拖尾 除此之外, 本文还尝试采用甲醇 / 磷酸水溶液和乙腈 / 磷酸水溶液作 为流动相, 但是结果都不理想 实验结果表明, 采用乙腈 / 醋酸铵 ( 含乙酸 ) 的效果最好, 出峰顺序依次为 2- 甲基 吡啶 3- 甲基吡啶 对甲苯胺 间甲苯胺 检测波长的选择 262.0 50 at 1.40 : 999.97-50 at 1.44 : 999.94 262.1 50 at 2.28 : 999.83-50 at 2.34 : 999.90 212.8 210.5 - - A. 2- 甲基吡啶 B. 3- 甲基吡啶
3 235.5 50 at 4.95 : 997.70-50 at 4.98 : 997.08 210.7 236.5 50 at 5.06 : 983.60-50 at 5.09 : 984.23 209.0 290.8 286.9 - - C. 对甲苯胺 D. 间甲苯胺 图 3. 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 对甲苯胺 间甲苯胺的光谱图 由图 3 可以看出,2- 甲基吡啶和 3- 甲基吡啶的最大吸收波长在 260 左右, 而间甲苯胺和对甲苯胺在 210 和 230 都有较大吸收 由于目标化合物在 210 和 230 的噪音和基线波动较大, 因此选用 260 作为检测波长 方法的重现性 线性范围和检出限为考察方法的重现性, 通过连续进样 9 次浓度为 10 mg/l 的混标, 得到四个目标化合物保留时间和峰面积的相对标准偏差 (RSD), 其色谱图见图 4 在优化的实验条件下, 四个目标化合物在 2 1000 mg/l 范围内均具有良好的线性 以 3 倍信噪比可计算得到目标化合物的检出限 (LOD), 结果见表 1 表 1. 重现性 线性和检出限 名称 保留时间 RSD () 峰面积 RSD () 线性方程 (R 2 ) LOD (mg/l) 2- 甲基吡啶 0.170 1.117 y = 0.1162x + 1.9669, R 2 =0.9937 0.15 3- 甲基吡啶 96 1.126 y = 0.1116x + 0.9405,R 2 = 0.9990 0.26 对甲苯胺 34 0.707 y = 151x + 0.1036,R 2 = 0.9997 0.50 间甲苯胺 35 1.185 y = 137x + 976,R 2 = 0.9996 0.51 样品分析为考察方法的可靠性, 本文进行了加标浓度为 50 mg/l 的实验, 见图 5, 结果表明 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 对甲苯胺和间甲苯胺的回收率依次为 101 89 74 和 86 表明该方法具有良好的回收率, 适用于土壤中 芳香胺和吡啶的测定 另外, 为考察芳香胺和吡啶在环境中的分布情况, 本文选取了两个不同地点的土壤进行测试, 见图 6 可见, 四种目标化合物在两种不同的土壤中均未检出
4 45.0 mau WVL:260 987654321-5.0 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 图 4. 连续进样 10 mg/l 混标的叠加色谱图 (n = 9) 400 mau WVL:260 350 300 250 标样 (50ppm) mg/l 200 150 样品加标 100 样品 50 空白 0-50 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 图 5. 空白 样品 样品加标 ( 加标浓度为 50 mg/l) 标样 (50 mg/l) 的色谱图 45.0 mau WVL:260 35.0 25.0 标样 (5ppm) mg/l 15.0 样品 2 样品 1 5.0 空白 -5.0 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 图 6. 空白 样品 标样的色谱图
结论本文以醋酸铵和乙腈为流动相, 在 6 内即可完成土壤中 2- 甲基吡啶 3- 甲基吡啶 对甲苯胺和间甲苯胺四种化合物的测定, 重现性和回收率良好, 是一种快速 灵敏 简便 准确测定土壤中芳香胺和吡啶的方法 参考文献 1. 国家环境保护总局有毒化学品管理办公室, 化学品毒性 法规 环境数据手册 [M]. 北京 : 中国环境科学出版社,1992:351. 2. 李伸后 李贵青 黄小刚 刘海喜 王国荣. 荧光分析法快速测定天然水样中苯胺 环境科学丛刊, 1986,08. 3. 王艳丽, 周阳, 李利荣. 顶空进样一气相色谱法测定大气中吡啶的研究, 中国环境监测,2013,29:62-64. 4. 刘鹏, 徐烨, 郭静. 分散液相微萃取一气相色谱法测定水样中六种芳香胺, 分析科学学报, 2011,27:451-454. 5. 杨威. 气相色谱法测定地表水中吡啶的方法研究与探讨, 绿色科技, 2014,1:170-171. 6. 闫松, 申开. 大气中芳香胺及吡啶类化合物的离子色谱法测定, 中国环境监测,2003,19:332-34. Application Notes_C_LC-58 赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 免费服务热线 : 800 810 5118 400 650 5118 ( 支持手机用户 ) AN_C_LC-58