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硝基酚类物质直接作用于能量代谢过程，可使细胞氧化过程增强，磷酰化过程抑制[1]，成人口服致死量约1 g [2] 。硝基酚类也是危害环境的有机污染物，可在水生生物和人体中残留和浓缩，具有高毒性和致癌性，4-硝基酚被我国列入环境优先监测污染物监测名单中。水源地中硝基酚污染状况进行监测和调查，对居民饮水安全具有重要意义。
随着环境监测事业的发展，有机污染物分析逐步成为当前重要的研究方向之一。GCMS在有机污染物分析方面具有分辨率高、定性准确等优点。固相萃取技术与液液萃取相比有机溶剂用量少、回收率高，处理时间短、重现性好、富集倍数大，越来越多的被人们重视和使用[3]。环境水样中硝基酚浓度低，背景干扰大，使用固相萃取技术容易富集水样中的痕量硝基酚化合物。
本文参照HJ 1150-2020《水质 硝基酚类化合物的测定 气相色谱-质谱法》[4]，利用固相萃取法富集水样中硝基酚化合物，GCMS进行检测，方法灵敏度高、重现性好、准确、可靠，可用于水样中硝基酚类化合物的检测。
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二氯甲烷、乙酸乙酯（Honeywell，美国）为色谱纯；盐酸、氢氧化钠（科龙，中国 ）为分析纯；浓度为1000 mg·L−1的12种硝基酚标准溶液（曼哈格，中国）；浓度1000 mg·L−1的萘-d8、苊-d10标准溶液（ 安谱，中国 ）作为内标。固相萃取柱：500 mg/ 6 mL，填料为二乙烯苯-N-乙烯基吡咯烷酮（安谱，中国）。
气相色谱质谱联用仪GCMS-QP2020 NX（Shimadzu, 日本），固相萃取装置（Shimadzu，日本），氮吹浓缩仪（EYELA，日本）。
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色谱柱为SH-Rxi-5Sil MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm（Restek，美国），柱温升温程序为初始温度35 ℃保持5 min，以10 ℃·min−1升温至160 ℃，以5 ℃·min−1升温至180 ℃，再以40 ℃·min−1升温300 ℃ 并保持2 min。柱流量为1 mL·min−1，进样口温度为220 ℃，采用不分流进样，进样时间1 min，进样量为1 μL。
离子化方式为电子轰击电离（EI），离子化能量70 eV，离子源温度230 ℃，接口温度300 ℃检测器电压相对于调谐结果增加0.3 kV，采集模式为SIM，参数见表1。
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酸碱分配净化：将样品摇匀，准确量取100.0 mL，用5 mol·L−1氢氧化钠溶液调节pH≥12，置于分液漏斗中，加入10 mL二氯甲烷，振摇萃取10 min，待静置分层后，弃去有机相，用1+1盐酸溶液调节pH值1—2，待萃取。
固相萃取：固相萃取柱依次使用5 mL二氯甲烷、5 mL甲醇和10 mL 0.02 mol·L−1盐酸溶液活化，保持柱头湿润。将酸碱分配净化后的样品以3 —5 mL·min−1的速率通过固相萃取柱富集后，继续真空抽吸至小柱完全干燥。用10 mL二氯甲烷：乙酸乙酯（1∶1）溶液以1—2 mL·min−1的速率洗脱，用浓缩管接收洗脱液。
浓缩：在室温条件下，将萃取液用氮吹浓缩仪浓缩至0.5—0.8 mL，加入2 μL内标，用二氯甲烷定容至1.0 mL，转移至进样瓶中待测。
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使用二氯甲烷将浓度为1000 μg·mL−1的12种硝基酚混合标准溶液稀释为0.02、0.04、0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、4.0、10、20 mg·L−1的标准序列，加入2 μL的1000 μg·mL－1内标溶液，使得内标浓度为2.0 mg·L−1。12种硝基酚和两种内标总离子流图（TIC）见图1，线性范围、线性相关系数见表2。
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对0.2 mg·L−1的标准样品，重复进样6次，对定量离子积分得到质量色谱图面积，6次测定计算峰面积重复性（RSD）。根据0.2 mg·L−1的标样数据，以10倍信噪比( peak to peak) 计算仪器定量限(iLOQ)，结果如表2。
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对取自自然水域水样进行加标回收测试。准确量取100.0 mL水样，进行2、20 ng·mL−1两个浓度水平加标测试，水样和加标水样前处理如1.3所述，样品中各组分含量、样品加标量及加标回收率结果见表3。
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本文采用GCMS建立了地表水中12种硝基酚的测定方法。目标组分在相应线性范围内，校准曲线线性良好，相关系数均在0.995以上。各目标组分仪器定量限在0.01—0.07 mg·L−1范围内。对0.2 mg·L−1的标准品进行6次重复测定，各组分峰面积RSD在2.9%—5.9%之间。对实际样品进行分析，样品加标回收率在70.0%—100.8%范围内。方法重复性好、灵敏度高，可准确地对地表水中12种硝基酚进行测定。
GCMS测定地表水中12种硝基酚含量
Determination of 12 Nitrophenols in surface water by gas chromatography-mass spectrometry
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摘要: 本文建立了气相色谱质谱法(GCMS)检测地表水中12种硝基酚含量的方法。样品经酸碱分配净化后经固相萃取、浓缩后使用GCMS进行分离和检测。12种硝基酚在对应线性范围内，线性相关系数R均大于0.995。0.2 mg·L−1标准品重复进样6次，各组分峰面积RSD值均小于6.0%，各组分仪器检出限在0.01—0.07 mg·L−1。2 ng·mL−1和2 ng·mL−1两个浓度水平加标实验的平均回收率（n=3）为70.0%—100.8%。实验结果表明，此方法灵敏度高、重复性好，能够准确检测地表水中12种硝基酚的含量。Abstract: A gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) method was developed for the determination of 12 nitrophenols in surface water. The samples were purified by acid-base distribution and then solid phase extraction was used. After concentration, the samples were separated and detected by GCMS. The linear correlation coefficients (R) of 12 nitrophenols were all greater than 0.995 in the corresponding linear range. Repeated injection of 0.2 mg·L−1 standard sample for 6 times, the RSD values of the peak area were less than 6.0%. The detection limits of each component were calculated to be between 0.01 — 0.07 mg·L−1. The average recoveries (n=3) of the 2 ng·mL−1 and 2 ng·mL−1 spiked experiments were 73.1%—100.8%. The experimental results show that this method has high sensitivity and good repeatability, and can accurately detect the contents of 12 nitrophenols in surface water.
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Key words:
- nitrophenol /
- GCMS /
- surface water
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图 1 12种硝基酚和2种内标TIC图（20 mg·L−1）
Figure 1. The TIC diagram of 12 nitrophenols and 2 ISTDs
表 1 12种硝基酚保留时间及用于定量计算的特征离子
Table 1. Retention time and calculated m/z values of 12 nitrophenols
No. 化合物 英文名称 CAS号 保留时间/min 目标离子 参考离子 1 2-硝基酚 2-Nitrophenol 88-75-5 13.324 139 65, 109 2 萘-d8（内标1） Naphthalene-D8 1146-65-2 14.184 136 135, 108 3 3-甲基-2-硝基酚 3-Methyl-2-nitrophenol 4920-77-8 14.860 153 136, 108 4 4-甲基-2-硝基酚 4-Methyl-2-itrophenol 119-33-5 15.136 153 77, 78 5 5-甲基-2-硝基酚 5-Methyl-2-nitrophenol 700-38-9 15.320 153 77, 123 6 2,5-二硝基酚 2,5-Dinitrophenol 329-71-5 18.089 184 63, 53 7 3-硝基酚 3-Nitrophenol 554-84-7 18.189 139 65, 93 8 苊-d10（内标2） Acenaphthene-d10 15067-26-2 18.404 164 162, 160 9 2,4-二硝基酚 2,4-Dinitrophenol 51-28-5 18.649 184 63, 154 10 4-硝基酚 4-Nitrophenol 100-02-1 18.940 139 65, 109 11 2,6-二硝基酚 2,6-Dinitrophenol 573-56-8 19.400 184 63, 126 12 3-甲基-4-硝基酚 3-Methyl-4-nitrophenol 2581-34-2 19.723 136 77, 153 13 6-甲基-2,4-二硝基酚 DNOC 534-52-1 20.199 198 105, 168 14 2,6-二甲基-4-硝基酚 2,6-Dimethyl-4-nitrophenol 2423-71-4 20.480 167 91, 137 
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表 2 12种硝基酚线性范围、线性相关系数、重复性及定量限
Table 2. Linearity range , linear correlation coefficient，repeatability and limit of quantitation of 12 nitrophenols
No. 化合物 线性范围/(mg·L−1) 相关系数(R) RSD/ % (n=6) iLOQ/ (mg·L−1) 1 2-硝基酚 0.02—20 0.9987 4.5 0.02 2 3-甲基-2-硝基酚 0.02—20 0.9997 4.8 0.04 3 4-甲基-2-硝基酚 0.02—20 0.9979 4.0 0.02 4 5-甲基-2-硝基酚 0.02—20 0.9978 3.6 0.02 5 2,5-二硝基酚 0.04—20 0.9992 5.9 0.04 6 3-硝基酚 0.02—20 0.9994 4.7 0.01 7 2,4-二硝基酚 0.04—20 0.9992 2.9 0.02 8 4-硝基酚 0.02—20 0.9996 4.6 0.01 9 2,6-二硝基酚 0.2—20 0.9989 4.6 0.06 10 3-甲基-4-硝基酚 0.04—20 0.9992 4.9 0.02 11 6-甲基-2,4-二硝基酚 0.02—20 0.9996 5.1 0.01 12 2,6-二甲基-4-硝基酚 0.1—20 0.9993 5.1 0.07
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表 3 12种硝基酚加标回收率实验结果
Table 3. Results of recovery of 12 nitrophenols
化合物 样品测试浓度/
（ng·mL−1）加标平均测试浓度/
（ng·mL−1）加标浓度/
（ng·mL−1）平均回收率/%
(n=3）2-硝基酚 N.D. 1.46 2 73.1 14.68 20 73.4 3-甲基-2-硝基酚 N.D. 1.48 2 74.2 15.45 20 77.2 4-甲基-2-硝基酚 N.D. 1.48 2 73.8 15.02 20 75.1 5-甲基-2-硝基酚 N.D. 1.49 2 74.3 15.18 20 75.9 2,5-二硝基酚 N.D. 1.40 2 70.0 16.07 20 80.4 3-硝基酚 N.D. 1.61 2 80.6 15.59 20 78.0 2,4-二硝基酚 N.D. 1.48 2 73.9 15.83 20 79.2 4-硝基酚 N.D. 2.02 2 100.8 18.01 20 90.0 2,6-二硝基酚 N.D. 1.66 2 83.1 17.72 20 88.6 3-甲基-4-硝基酚 N.D. 1.76 2 88.1 17.96 20 89.8 6-甲基-2,4-二硝基酚 N.D. 1.60 2 80.2 15.88 20 79.4 2,6-二甲基-4-硝基酚 N.D. 1.85 2 92.7 17.83 20 89.2
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[1] 李卓荣, 尚广东, 刘宗英, 等. 硝基苯并环磷酰胺化合物的还原及其细胞增殖抑制活性的研究[C]// 北京地区药学学术年会. 北京药学会;北京执业药师协会, 2004. [2] 雷忻, 李宗强, 廉振民, 等. 双酚A和对硝基酚对泥鳅的急性毒性效应 [J]. 生态学杂志, 2009(11): 2257-2261. [3] CAMEL V. Solid phase extraction of trace elements [J]. Spectrochimica Acta Part B Atomic Spectroscopy, 2003, 58(7): 1177-1233. doi: 10.1016/S0584-8547(03)00072-7 [4] HJ 1150-2020, 水质 硝基酚类化合物的测定 气相色谱-质谱法[S]. -
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