优化液液萃取-气相色谱质谱法法测定地表水中酚类化合物
毕立群刘爽

黑龙江省牡丹江生态环境监测中心，黑龙江牡丹江 157000

摘要：建立液液萃取-气相色谱法测定地表水中酚类化合物。酚类化合物经过液液萃取、衍生化反应然后经过气相色谱质谱仪进行测定。在实验过程中优化衍生化时间、衍生化温度、酚类化合物萃取溶剂及溶剂配比，最后用内标法进行定量分析，测定加标回收率。结果显示：内标法曲线各个化合物R≥0.995，衍生化温度60-70℃，衍生化时间50-60min衍生化效率较高，萃取低浓度或者高浓度酚类化合物采用二氯甲烷与乙酸乙酯体积比为1:1时，萃取效率较高。

关键词：液液萃取；酚类化合物；衍生化反应；内标法

中图分类号：X832

酚类化合物是一类广泛存在于地表水体中的有机污染物，通常由工业废水、农业排放和城市排水等多种渠道排放到自然水体中。这些化合物具有潜在的生态毒性和人体健康风险，因此对其迅速、高效的检测和监测变得至关重要。液液萃取-气相色谱质谱法（LLME-GC-MS）作为一种广泛应用于环境分析的技术，因其高灵敏度、高选择性和多样性而备受青睐。

然而，在测定地表水中酚类化合物时，存在一系列挑战，如复杂的基质干扰、低浓度样品的检测以及提取和分析的效率。因此，本研究旨在优化LLME-GC-MS方法，以提高其在地表水样品中酚类化合物的检测性能。通过系统地优化萃取和分析参数，旨在实现对这些潜在污染物的高效、准确和可靠测定，为环境监测和水质管理提供更强大的工具。本文将介绍的优化策略以及实验结果，并讨论其在实际环境样品中的应用前景。这项研究有望为改善地表水监测方法，进一步加强对酚类化合物的监管提供有力支持。^[¹^-²^]

环境中的酚污染主要指酚类化合物对水体的污染，这已成为当今世界上一种广泛且严重的工业废水污染问题。含酚废水是多个工业领域（如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、化学有机合成工业、塑料、医药、农药、油漆等）的常见排放物，如果不经过处理，直接排放或者用于灌溉农田，都会导致大气、水体、土壤和食品的污染问题。

酚类化合物能够与细胞内的蛋白质发生化学反应，低浓度下可导致细胞蛋白变性，高浓度下可引起蛋白质凝固。酚类化合物可以通过皮肤、粘膜、呼吸道和消化道进入人体内部。在低浓度下，它们可能会导致蓄积性慢性中毒，而在高浓度下，可能导致急性中毒，甚至昏迷和死亡。通常情况下，人体通过自身的解毒机制将酚类化合物转化为无害物质，并排出体外。只有当摄入量超过机体解毒功能时，才会发生蓄积，引发慢性中毒症状，如头晕、头痛、精神紧张、食欲不振、呕吐和腹泻等。这些问题突显了酚类化合物污染对环境和人类健康的潜在威胁。

1 实验部分

1.1 原理

在酸性条件下（pH≤1），用液液萃取法提取水样中的酚类化合物。经五氟苄基溴衍生化后用气相色谱-质谱法^[4]分离检测，以色谱保留时间和质谱特征离子定性，内标法定量。

1.2 试剂和仪器

酚类化合物标准溶液；2,2’5,5’-四溴联苯标准溶液；2-氟酚标准溶液；二氯甲烷，正己烷，乙酸乙酯（色谱纯）；五氟苄基溴；硫酸；氯化钠；无水硫酸钠；日本岛津GCMS-QP2010Uitra；氮吹仪

1.3 样品采集与保存

建立了一种用于测定地表水中酚类化合物的方法，采用了液液萃取-气相色谱质谱法。在实验过程中，对多个关键参数进行了优化，包括衍生化时间、衍生化温度、酚类化合物的萃取溶剂及溶剂配比。最后，使用内标法进行了定量分析，并测定了加标回收率。

实验结果表明，建立的方法具有较高的准确性和可重复性。内标法曲线的相关系数(R)均大于或等于0.995，这表明了方法的线性关系良好。在衍生化过程中，温度在60-70℃范围内，衍生化时间为50-60分钟时，观察到了较高的衍生化效率。此外，还发现，在液液萃取过程中，当采用二氯甲烷与乙酸乙酯的体积比为1:1时，能够实现对低浓度或高浓度酚类化合物的高效萃取，这进一步提高了的方法的性能。总之，研究为测定地表水中的酚类化合物提供了一种可靠且高效的分析方法，具有广泛的应用前景，可用于环境监测和水质管理中。

1.4 实验方法

1.4.1 标准溶液的配制

分别吸取酚类化合物混标1ul、2ul、4ul、10ul、24ul，并同步加入2-氟酚替代物，使每个点的标准物质与替代物浓度相同，再用丙酮定容至8.0ml。向标准曲线各点中分别加入100ul五氟苄基溴衍生化试剂和100ul碳酸钾溶液。盖好瓶塞，振摇、混匀。置于60℃下衍生60min后，冷却至室温。用氮吹仪浓缩丙酮溶液并将溶剂更换为正己烷，最后用正己烷定容至1ml^[6-7]。测定前在上述定容溶液中分别加入50ul2,2’5,5’-四溴联苯标准溶液做内标，使内标物的溶液中浓度为500ug/L,上机测定。

1.4.2 衍生化温度

配制7组浓度相同的曲线中间点酚类化合物溶液，编上编号分别置于30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃下分别衍生60min，比较不同温度下的衍生化效率。

1.4.3 衍生化时间

配制7组浓度相同的曲线中间点酚类化合物溶液，编上编号置于60℃下分别衍生20min、40min、60min、80min、120min、240min，比较不同衍生化时间的衍生化效率。

1.4.4 水样液液萃取

分别取9份250ml蒸馏水样，分三组，1-3为一组，4-6为二组，7-9为三组，分别加入不同体积的2,4-二氯苯酚进行加标，采用不同浓度比例的萃取剂进行液液萃取，详细见表1，比较不同配比萃取剂的萃取效率。

表1 不同萃取剂配比表

编号	加标量	萃取溶剂	配比
1	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1
2	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1
3	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1
4	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1
5	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1
6	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1
7	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1
8	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1
9	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1

2 结果与分析

2.1 色谱图与标准曲线

经上机测试得到色谱图及标准曲线如下图1，及表2。

注：1:2-氟酚 2:2-氯苯酚 3:2,4-二氯苯酚 4:五氯酚 6:2,2’5,5’-四溴联苯

图1 酚类化合物色谱图

表2 酚类化合物曲线方程

化合物名称	曲线方程
2-氟酚	f(x)=0.016387*x-0.141046	R=0.997
2-氯苯酚	f(x)=0.015635*x-0.106989	R=0.995
2,4-二氯苯酚	f(x)=0.015488*x-0.169989	R=0.997
五氯酚	f(x)=0.014255*x-0.276237	R=0.998

由于内标法测定结果较为准确，在一定程度上抵消了上样体积，乃至流动相，检测器的影响，故本实验采用内标法进行标准曲线绘制，所得曲线的R值均大于0.995，符合实验要求。

2.2 衍生化温度优化

采用不同温度条件对同一浓度标准物质进行衍生化实验，所得各物质浓度如图2，从图中可以看出60—70℃范围的衍生化温度对各物质衍生化更完全，衍生化效率更高。

图2 不同温度下个物质衍生化浓度比对

2.3 衍生化时间优化

采用不同的衍生化时间对同一浓度标准物质进行衍生化实验，所得各物质衍生化浓度如图3，从图中可以看出50-60min的衍生化时间对各物质衍生化更完全，衍生化效率更高。

图3 不同衍生化时间下物质衍生化浓度比对

2.4 水样液液萃取优化

常见溶剂极性顺序由小到大为：正己烷（石油醚）、异辛烷、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、异丙醇、甲醇、水。

酚类化合物是苯环上连着-OH（即为酚羟基），-OH具有亲水性，而苯环上有6个C，具有疏水性，苯环的亲油性是比较大的、即它的溶解度（亲水性）是比较小的弱极性化合物，所以说，它比苯的极性大，但总体上还是比较小的，而且，苯环越多，那么它的极性越小。

萃取酚类化合物采用两种不同极性的溶剂，二氯甲烷和乙酸乙酯，二氯甲烷微溶于水，与绝大多数常用的有机溶剂互溶，是实验室常用的萃取剂，乙酸乙酯极性较大，能使酚类化合物更好的溶于其中。故两者按照不同比例分别进行萃取，分别萃取三次，收集有机相并浓缩、定容，衍生化反应，最后上机测试。液液萃取加标回收率详见表3。

表3 液液萃取加标回收率

编号	加标量	萃取溶剂	配比	2,4-二氯苯酚加标回收率%
1	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1	76
2	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1	67
3	0.1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1	65
4	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1	67
5	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1	73
6	1ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1	77
7	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	1:1	83
8	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	2:1	58
9	2ug	二氯甲烷-乙酸乙酯	4:1	56

3 结论

建立了一种建液液萃取-气相色谱法测定地表水中酚类化合物，采用内标法，优化了衍生化时间、衍生化温度及液液萃取的溶剂比例。内标法定量准确，精度高，对操作条件要求不高，不需用校正因子即可对待测组分进行定量分析，优化后萃取效率高，加标回收率高，为地表水酚类化合物的测定提供了相应的技术支持。

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