色譜法
用色譜學(xué)方法檢測(cè)二惡英類化學(xué)物質(zhì)首先需進(jìn)行樣本中待分析物的提取和凈化,這是由于分析物在樣本中含量低(ppt級(jí)),超痕量分析很容易受基質(zhì)中其它成分的影響。然后色譜柱的分離,并聯(lián)用檢測(cè)器進(jìn)行定性、定量。下面將分別介紹以上各步。
提取 這步目的在于使待測(cè)物游離,并萃取進(jìn)入用于抽提的溶劑中。該步對(duì)于檢測(cè)的重復(fù)性至關(guān)重要,主要是溶劑的選擇和提取方法的選擇,且不同的樣本需采用不同的提取方法。對(duì)于土壤、灰塵等樣本使用溶劑有甲苯、乙烷、二氯甲烷、二氯甲烷和丙酮混合液(1:1體積比)、二氯甲烷和丙烷混合液(1:1體積比)、苯,提取時(shí)間為12~60小時(shí)。并且通常采用索氏抽提,Hengstmann等曾研究采用超音速索氏抽提(supersonic Soxhlet extraction),超臨界流體抽提(supercritical fluid extraction)也已使用,Barnabas對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)綜述。對(duì)生物樣本一般是在冰凍后與無(wú)水硫酸鈉共同研磨去除水分,然后再采用合適的溶劑提取。常用溶劑有:輕石油-丙酮-乙烷-二乙基乙醚(18:10:5:2體積比)、丙酮-乙烷(1:1體積比)、丙酮-戊烷(3:7體積比)、丙請(qǐng)、二氯甲烷和乙烷混合液(1:1體積比)、氯仿-甲醇-乙烷混合液(1:1:1體積比)。其中二氯甲烷和乙烷混合液用于血樣,丙請(qǐng)和氯仿-甲醇-乙烷混合液用于奶樣,其余用于脂肪和肌肉組織。血樣提取前常添加乙醇和硫酸銨飽和溶液,然后再抽提。奶樣則先用甲酸處理。生物樣本提取方法,除血樣和奶樣是于室溫下振蕩提取外,其它樣品一般用Dean Stark的儀器進(jìn)行索氏抽提。水樣中二惡英的抽提一般使用二氯甲烷和甲苯,于索氏抽提器中抽提24小時(shí)。水中多氯聯(lián) 苯的提取方法主要有三種:(1)使用有機(jī)溶劑液-液萃取;(2)使用填充柱吸附;(3)堿性水溶液分解-水蒸氣蒸餾法。常用溶劑有正己烷和二氯甲烷,常用吸附劑有活性碳、石墨、高分子大口徑網(wǎng)狀吸附樹(shù)脂(尤其是美國(guó)的XAD系列),常用洗脫劑有乙醚、甲醇、二氯甲烷、甲酮、二甲基亞砜。對(duì)空氣樣本在采樣后,用以下有機(jī)溶劑進(jìn)行洗脫抽提,主要為:丙酮、甲苯、苯、二氯甲烷。對(duì)于植物樣本首先冰凍脫水,然后在適當(dāng)有機(jī)溶劑作用下微波消化,常用溶劑為:二氯甲烷、甲苯-丙酮(1:1體積比)、甲苯-乙醇(3:1體積比)。所有樣本提取后的有機(jī)溶劑在進(jìn)行凈化前,都要濃縮以利于下一步操作。
凈化 經(jīng)過(guò)抽提步驟多氯代二苯并二惡英/呋喃和多氯聯(lián)苯絕大部分進(jìn)入了提取液中,但同時(shí)進(jìn)入的還包括有機(jī)農(nóng)藥、脂肪物質(zhì)、多環(huán)芳烴、葉綠素等,這些物質(zhì)的存在會(huì)干擾二惡英類物質(zhì)的檢測(cè),因此必須進(jìn)行凈化去除干擾物質(zhì)。用于凈化的方法主要有以下方法:液-液分配、濃硫酸磺化、堿解、氧化、柱層析(包括凝膠色譜和液相色譜)。凈化方法的選擇主要依靠于樣本的類型、抽提溶劑的種類等。液-液分配只能去除部分雜質(zhì),經(jīng)酸/堿處理的樣品,通過(guò)己烷處理可去除部分雜質(zhì);經(jīng)有機(jī)溶劑處理的樣品在堿性溶液中分配可去除酸性雜質(zhì),但堿處理時(shí)間不能太長(zhǎng)否則二惡英會(huì)分解;經(jīng)有機(jī)溶劑提取的樣本用濃硫酸磺化,可去除脂肪、色素等雜質(zhì)。柱層析往往采取幾根層析柱串聯(lián)或多種填料填充柱的方法,目前主要采用兩種方法相結(jié)合的方法,即采用兩根多種填料填充柱。其中第一根柱由上至下依次填充硅酸鉀、硅膠、硅酸鉀或硅酸銫、硅膠、活性碳,第二根采用串聯(lián)柱依次填充硅酸鉀或硅酸銫、硫酸飽和硅膠、活性氧化鋁[72]。但是填充柱使用的填料及組合方式多樣,有數(shù)十種。佛羅里達(dá)毛細(xì)管柱(130度激活)可將共平面多氯聯(lián)苯、多氯代二苯并二惡英/呋喃和非共平面多氯聯(lián)苯分別開(kāi)來(lái)。佛羅里達(dá)柱依次用乙烷和二氯甲烷洗脫,收集洗脫液,第一部分為非共平面多氯聯(lián)苯,第二部分則包括共平面多氯聯(lián)苯、多氯代二苯并二惡英/呋喃可用于分析。最近有發(fā)展了三種將共平面多氯聯(lián)苯與多氯代二苯并二惡英/呋喃分離的吸附劑,(1)多孔石墨碳,(2)2-(1-芘基)-乙烷基甲基silylated硅膠,(3)C60/V70fullerenes bonded to polystyrene-divinylbenzene(聚苯乙烯-二乙烯基苯)。這三種吸附劑具有相同的洗脫特性,所須洗脫劑少。但這三種吸附劑比較昂貴,樣本容量小,并且要求所進(jìn)樣品不含脂質(zhì)和其它共存物。使用高效液相色譜來(lái)凈化抽提物是近幾年才發(fā)展起來(lái)的,并且也有用薄層色譜來(lái)凈化提取物的。
測(cè)定 二惡英類化學(xué)物質(zhì)的測(cè)定采用過(guò)高效液相色譜、高效薄層色譜和氣相色譜,其中氣相色譜技術(shù)遠(yuǎn)優(yōu)于另外兩者。所用的氣相色譜柱包括填充柱和毛細(xì)管柱,毛細(xì)管柱以其所需樣品少、柱效高已逐漸取代了填充柱。普通填充柱內(nèi)徑為2~6mm,柱長(zhǎng)1~3m,柱容量大,但精密度及靈敏度不行。毛細(xì)管柱長(zhǎng)一般25~60 m,內(nèi)徑為0.20~0.32 mm,涂層厚度為0.15~0.33 μm,以前多使用不銹剛和玻璃毛細(xì)管柱,現(xiàn)在以熔融石英為材料的毛細(xì)管柱正得到廣泛使用。最近,SUPELCO公司推出了二惡英專用毛細(xì)管柱,它極性較強(qiáng),能分離TCDDs,最高使用溫度為275度。盡管人們近年來(lái)在分離上做了大量的工作,但想在一根柱上分離全部的異構(gòu)體是不可能的。表1列出了色譜柱選擇的一些標(biāo)準(zhǔn)。
提取 這步目的在于使待測(cè)物游離,并萃取進(jìn)入用于抽提的溶劑中。該步對(duì)于檢測(cè)的重復(fù)性至關(guān)重要,主要是溶劑的選擇和提取方法的選擇,且不同的樣本需采用不同的提取方法。對(duì)于土壤、灰塵等樣本使用溶劑有甲苯、乙烷、二氯甲烷、二氯甲烷和丙酮混合液(1:1體積比)、二氯甲烷和丙烷混合液(1:1體積比)、苯,提取時(shí)間為12~60小時(shí)。并且通常采用索氏抽提,Hengstmann等曾研究采用超音速索氏抽提(supersonic Soxhlet extraction),超臨界流體抽提(supercritical fluid extraction)也已使用,Barnabas對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)綜述。對(duì)生物樣本一般是在冰凍后與無(wú)水硫酸鈉共同研磨去除水分,然后再采用合適的溶劑提取。常用溶劑有:輕石油-丙酮-乙烷-二乙基乙醚(18:10:5:2體積比)、丙酮-乙烷(1:1體積比)、丙酮-戊烷(3:7體積比)、丙請(qǐng)、二氯甲烷和乙烷混合液(1:1體積比)、氯仿-甲醇-乙烷混合液(1:1:1體積比)。其中二氯甲烷和乙烷混合液用于血樣,丙請(qǐng)和氯仿-甲醇-乙烷混合液用于奶樣,其余用于脂肪和肌肉組織。血樣提取前常添加乙醇和硫酸銨飽和溶液,然后再抽提。奶樣則先用甲酸處理。生物樣本提取方法,除血樣和奶樣是于室溫下振蕩提取外,其它樣品一般用Dean Stark的儀器進(jìn)行索氏抽提。水樣中二惡英的抽提一般使用二氯甲烷和甲苯,于索氏抽提器中抽提24小時(shí)。水中多氯聯(lián) 苯的提取方法主要有三種:(1)使用有機(jī)溶劑液-液萃取;(2)使用填充柱吸附;(3)堿性水溶液分解-水蒸氣蒸餾法。常用溶劑有正己烷和二氯甲烷,常用吸附劑有活性碳、石墨、高分子大口徑網(wǎng)狀吸附樹(shù)脂(尤其是美國(guó)的XAD系列),常用洗脫劑有乙醚、甲醇、二氯甲烷、甲酮、二甲基亞砜。對(duì)空氣樣本在采樣后,用以下有機(jī)溶劑進(jìn)行洗脫抽提,主要為:丙酮、甲苯、苯、二氯甲烷。對(duì)于植物樣本首先冰凍脫水,然后在適當(dāng)有機(jī)溶劑作用下微波消化,常用溶劑為:二氯甲烷、甲苯-丙酮(1:1體積比)、甲苯-乙醇(3:1體積比)。所有樣本提取后的有機(jī)溶劑在進(jìn)行凈化前,都要濃縮以利于下一步操作。
凈化 經(jīng)過(guò)抽提步驟多氯代二苯并二惡英/呋喃和多氯聯(lián)苯絕大部分進(jìn)入了提取液中,但同時(shí)進(jìn)入的還包括有機(jī)農(nóng)藥、脂肪物質(zhì)、多環(huán)芳烴、葉綠素等,這些物質(zhì)的存在會(huì)干擾二惡英類物質(zhì)的檢測(cè),因此必須進(jìn)行凈化去除干擾物質(zhì)。用于凈化的方法主要有以下方法:液-液分配、濃硫酸磺化、堿解、氧化、柱層析(包括凝膠色譜和液相色譜)。凈化方法的選擇主要依靠于樣本的類型、抽提溶劑的種類等。液-液分配只能去除部分雜質(zhì),經(jīng)酸/堿處理的樣品,通過(guò)己烷處理可去除部分雜質(zhì);經(jīng)有機(jī)溶劑處理的樣品在堿性溶液中分配可去除酸性雜質(zhì),但堿處理時(shí)間不能太長(zhǎng)否則二惡英會(huì)分解;經(jīng)有機(jī)溶劑提取的樣本用濃硫酸磺化,可去除脂肪、色素等雜質(zhì)。柱層析往往采取幾根層析柱串聯(lián)或多種填料填充柱的方法,目前主要采用兩種方法相結(jié)合的方法,即采用兩根多種填料填充柱。其中第一根柱由上至下依次填充硅酸鉀、硅膠、硅酸鉀或硅酸銫、硅膠、活性碳,第二根采用串聯(lián)柱依次填充硅酸鉀或硅酸銫、硫酸飽和硅膠、活性氧化鋁[72]。但是填充柱使用的填料及組合方式多樣,有數(shù)十種。佛羅里達(dá)毛細(xì)管柱(130度激活)可將共平面多氯聯(lián)苯、多氯代二苯并二惡英/呋喃和非共平面多氯聯(lián)苯分別開(kāi)來(lái)。佛羅里達(dá)柱依次用乙烷和二氯甲烷洗脫,收集洗脫液,第一部分為非共平面多氯聯(lián)苯,第二部分則包括共平面多氯聯(lián)苯、多氯代二苯并二惡英/呋喃可用于分析。最近有發(fā)展了三種將共平面多氯聯(lián)苯與多氯代二苯并二惡英/呋喃分離的吸附劑,(1)多孔石墨碳,(2)2-(1-芘基)-乙烷基甲基silylated硅膠,(3)C60/V70fullerenes bonded to polystyrene-divinylbenzene(聚苯乙烯-二乙烯基苯)。這三種吸附劑具有相同的洗脫特性,所須洗脫劑少。但這三種吸附劑比較昂貴,樣本容量小,并且要求所進(jìn)樣品不含脂質(zhì)和其它共存物。使用高效液相色譜來(lái)凈化抽提物是近幾年才發(fā)展起來(lái)的,并且也有用薄層色譜來(lái)凈化提取物的。
測(cè)定 二惡英類化學(xué)物質(zhì)的測(cè)定采用過(guò)高效液相色譜、高效薄層色譜和氣相色譜,其中氣相色譜技術(shù)遠(yuǎn)優(yōu)于另外兩者。所用的氣相色譜柱包括填充柱和毛細(xì)管柱,毛細(xì)管柱以其所需樣品少、柱效高已逐漸取代了填充柱。普通填充柱內(nèi)徑為2~6mm,柱長(zhǎng)1~3m,柱容量大,但精密度及靈敏度不行。毛細(xì)管柱長(zhǎng)一般25~60 m,內(nèi)徑為0.20~0.32 mm,涂層厚度為0.15~0.33 μm,以前多使用不銹剛和玻璃毛細(xì)管柱,現(xiàn)在以熔融石英為材料的毛細(xì)管柱正得到廣泛使用。最近,SUPELCO公司推出了二惡英專用毛細(xì)管柱,它極性較強(qiáng),能分離TCDDs,最高使用溫度為275度。盡管人們近年來(lái)在分離上做了大量的工作,但想在一根柱上分離全部的異構(gòu)體是不可能的。表1列出了色譜柱選擇的一些標(biāo)準(zhǔn)。