張 佩 何 洋 王 威 韓 楓 魏 磊
阿特拉津(Atrazine)又名莠去津,化學名稱2-氯-4-二乙胺基-6-異丙氨基-1,3,5-三氮苯,分子式C8H14ClN5,分子量215.68,純品外觀為無色晶體,不易溶于水,但微溶于多數(shù)有機溶劑。阿特拉津是一種高效的選擇性內吸傳導型苗前、苗后除草劑農藥,其生產成本低、除草效果好,而且是一種中等偏低毒性的除草劑。這些特性使阿特拉津成為世界上應用最廣泛的除草劑之一。但隨著阿特拉津的連年使用,其環(huán)境污染問題也日益顯現(xiàn)。由于該化合物在水中不可降解,進入環(huán)境后可隨地表徑流進入河流、湖泊,對地表水和地下水造成污染。阿特拉津的動物實驗顯示其具有一定的生殖發(fā)育毒性,對人體具有潛在致癌作用,同時對人體的肝臟、腎臟、心肺和再生繁殖等方面也會產生不良作用,被列為環(huán)境荷爾蒙(內分泌干擾劑)的可疑物質。2017世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中包括阿特拉津,阿特拉津屬于3類致癌物。
阿特拉津在世界許多國家和地區(qū)的地表水和地下水中已有檢出。我國在2002年頒布的《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838-2002)對地表水中阿特拉津規(guī)定的限值為0.003mg/L,2006年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749- 2006)規(guī)定生活飲用水中阿特拉津的限值為0.002mg/L,2017年發(fā)布的《地下水質量標準》(GBT 14848-2017)中規(guī)定地下水Ⅰ類水限值不大于0.05μg/L。目前,水中阿特拉津常用檢測方法有高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜法(GC)、氣相色譜質譜聯(lián)用法(GC-MS)、高效液相色譜質譜法(HPLC-MS)等。標準方法中推薦的液—液萃取前處理方法操作復雜繁瑣,處理時間長,且操作過程中使用大量的有機溶劑,對操作人員健康危害較大,且易對環(huán)境造成二次污染。近年來固相萃取技術(SPE)取得了快速發(fā)展,可實現(xiàn)水中痕量有機物的高倍富集與分離。固相萃取技術溶劑使用量少、高效快速,能夠提高分析質量,提升回收率。該實驗采用C18固相萃取柱對水中阿特拉津進行富集,結合高效液相色譜二極管陣列檢測器測定水中痕量阿特拉津。
Agilent 1260高效液相色譜儀,配有二極管陣列檢測器(DAD);色譜柱:Agilent ZORBOX SB-C18(4.6×150mm,5μm);Dionex AUTOtrace2800全 自 動固相萃取儀;Dionex SOLEX C18固相萃取小柱;BUCHI平行蒸發(fā)儀Multivapor P-12;上海安譜有機相針式濾器,孔徑為0.45μm;HAMILTON微量注射器。阿特拉津標準物質:購自美國Accustandard公司;甲醇、二氯甲烷,均為HPLC級,購自美國Honeywell公司。
圖1 阿特拉津HPLC標準色譜圖
表1 方法精密度及加標回收率表
樣品用棕色磨口玻璃瓶采集,并加蓋密封,瓶內充滿樣品且不留空氣或氣泡。樣品采集后避光在4℃以下冷藏,富集工作在7d內完成。
取水樣1000mL,經0.45μm濾膜減壓過濾后待用。依次用10mL二氯甲烷、10mL甲醇、10mL超純水清洗活化C18固相萃取柱。水樣以6~15mL/min的流速上樣,上樣結束后用10mL超純水進行淋洗,然后用高純氮氣吹干C18固相萃取柱30min。再用10mL二氯甲烷分兩次以1mL/min的速度洗脫,并收集洗脫液。洗脫液經無水硫酸鈉干燥后于40℃用平行蒸發(fā)儀蒸至近干,再加5mL甲醇,濃縮定容至1.0mL,經針式濾器過濾后上機測試。
流動相:甲醇∶水(V/V)=60∶40;流速:0.8mL/min;紫外檢測波長(DAD):220nm;柱 溫:35℃;進樣量:10μL;外標法定量。
為優(yōu)化色譜條件,該實驗選擇10μg/L的阿特拉津標準溶液進行了條件優(yōu)化。
檢測波長的選擇:通過二極管陣列檢測器(DAD)對阿特拉津進行三維波譜采集,發(fā)現(xiàn)阿特拉津在220nm處的響應值最高,峰型最好,因此選擇波長為220nm作為檢測波長。
流動相甲醇—水配比的選擇:通過改變甲醇和水的比例,考察阿特拉津的出峰時間及與樣品中干擾物的分離情況。試驗結果表明流動相甲醇—水體系中甲醇∶水(V/V)=60∶40時,峰形尖銳,保留時間適宜。
柱流速的選擇:分別設定0.4mL/min、0.6mL/min、0.8mL/min、1.0mL/min為柱流速進行對比實驗,隨著流速的增加,保留時間略有縮短,峰面積減小,從保留時間、分離度及峰形上綜合考慮,選擇最佳柱流速為0.8mL/min。
柱溫的選擇:分別考察25℃、30℃、35℃和40℃柱溫對測定的影響,結果表明,在等度洗脫時,隨著溫度的升高,組分的保留時間縮短,峰形也越來越尖銳,但峰面積變化并不明顯,說明柱溫在25℃~40℃范圍內對峰形和峰面積影響較小??紤]到環(huán)境溫度的波動,柱溫設定值要高于環(huán)境溫度5℃以上,故柱溫設定為35℃。
在以上色譜條件下對阿特拉津標準溶液進行測定,得色譜圖(圖1),保留時間為 3.905min。
在1000mL超純水中加入阿特拉津(0.5mg/L),分別將上樣速率設置為 6mL/ min、8mL/ min、10mL/ min和15mL/ min,在“1.3”和“1.4”條件下富集和測定阿特拉津的回收率,回收率分別為86.3%、95.2%、87.6%和79.5%,根據(jù)試驗結果,選擇最佳上樣速率為8mL/min。
用甲醇將阿特拉津標準溶液逐級,稀釋配制成0.2μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、4.0μg/mL、8.0μg/mL、10.0μg/mL的標準系列,在“1.4”色譜條件下進行分析,得到0.2~10μg/mL的標準曲線線性相關系數(shù)為 0.9999,回歸方程為 y(峰面積)=695.989 x(濃度)-18.995。
取經0.45μm濾膜過濾的空白水樣1000mL,水樣中添加阿特拉津標準物質,加標后的阿特拉津濃度為0.2μg/L,按照已優(yōu)化的固相萃取條件和色譜分析條件重復測定7次,根據(jù)文獻中方法檢出限的計算方法,計算出利用SPE-HPLC測定阿特拉津的方法檢出限0.01μg/L。
取未檢出阿特拉津的空白水樣12份,經0.45μm濾膜過濾并添加阿特拉津標準物質,使其濃度達到 1.0μg/L和 5.0μg/L,按照已優(yōu)化的固相萃取條件和色譜分析條件測定,結果見表1。測試結果顯示,利用SPE-HPLC測定阿特拉津的相對標準偏差為1.0%~3.1%,均小于5%,加標回收率在90.6%~98.3%之間,可見該方法有較好的準確度和精密度。
用該方法測定河南省淮河流域大型水庫和部分飲用水水源地樣品,阿特拉津在水樣中均未檢出。
本文通過建立并優(yōu)化固相萃取-高效液相色譜法的分析條件,確定以二氯甲烷為洗脫劑,甲醇∶水(V/V)=60∶40為流動相,流速為0.8mL/min,檢測波長(DAD)220nm,此條件下樣品的加標回收率高,有較好的準確度和精密度。該方法簡單易行并且準確、可靠、重現(xiàn)性好,可作為地表水中阿特拉津測定常用方法