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1.了解多环芳烃的性质及其常用的预处理和测定方法。
2.掌握固相萃取法富集水样中多环芳烃的原理及方法。
3.掌握薄层色谱法对水样中多环芳烃的定性分析方法。
4.掌握高效液相色谱法和气相色谱法对水样中多环芳烃的定性和定量分析方法。
由于多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）排放量巨大、不易降解、具有“三致”作用（致癌、致畸和致突变）等特点，水体中的PAHs已引起世界各国的广泛关注。美国环保署将16种母体PAHs列入水中129种优先控制污染物，中国将7种母体PAHs列为水中优先控制污染物，并规定饮用水及水源地水中苯并（a）芘浓度不得超过2.8 ng/L。PAHs种类繁多，其物理、化学和光学性质均存在较大差异，如何同时准确地测定水中众多PAHs，仍然是环境监测的一个难点问题。
水中多环芳烃类有机物的预处理技术比较成熟，常用的方法有液-液萃取富集法、固相萃取法和固相微萃取法等。液-液萃取法操作烦琐、劳动强度大、易造成乳化，不易实现大量样品检测。固相萃取（solid-phase extraction,SPE）是一种基于色谱分离的前处理技术，用以取代传统的液-液萃取。它是根据试样中不同组分在固相填料上的作用力强弱不同，使被测组分与其他组分分离，即将试样通过装有填料的短柱进行组分分离或净化，同时可将其中的痕量组分进行浓缩。固相萃取技术萃取效率高，溶剂用量少，重现性好，能实现批量样品处理能力。
PAHs的分析一般采用气相色谱或液相色谱方法，分析技术已基本形成规范。目前常见的测定方法有气相色谱法、高效液相色谱法和气相色谱-质谱法等。
用气体作为流动相的色谱方法称为气相色谱法（gas chromatography,GC），主要适用于低沸点、易挥发组分的高效分离分析。根据不同物质在互不相溶的两相（固定相和流动相）间分配系数、吸附系数或其他亲和作用的差异，当两相做相对运动时，物质在两相间连续进行多次分配，原来微小的差异即可产生很大的不同，使不同物质随流动相移动的速度产生差别，分别在不同的时间依次到达检测器，达到彼此分离和检测的目的。气相色谱法具有高效、快速、灵敏和应用范围广的特点，是科研、生产和日常检验中的一种常用手段，其不足之处在于不适用于难挥发性物质（沸点高于450℃）和热不稳定性物质的分析。
高效液相色谱法（HPLC）是以液体为流动相，采用粒径很小（一般小于10μm）且高效的固定相的柱色谱分离技术。HPLC对样品的适应性广，不受分析对象挥发性和热稳定性的限制，弥补了气相色谱法的不足。除气体样品外，在目前已知的有机化合物中，适宜用气相色谱法分析的只占约20%，另80%则需用HPLC进行分析。HPLC特别适用于天然产物、生物大分子、高聚物及离子型化合物的分离和分析。
本实验采用装有C18填料的固相萃取小柱富集水样中的多环芳烃萘、芴、菲，并利用薄层色谱、气相色谱、液相色谱定性分析，利用气相色谱法和液相色谱法进行定量分析。
1.仪器
布氏漏斗，密封圈，注射器针头，毛细管，真空泵，1mL或3mL C18固相萃取柱，玻璃吸管，一次性注射器（5mL或10mL），适配器（连接固相萃取柱与注射器），层析瓶，薄层色谱板，高效液相色谱仪（配C18柱和DAD检测器）,UV灯，气相色谱仪（配HP-5色谱柱和FID检测器）。
2.试剂
甲醇、乙腈、醋酸等为液相色谱纯，正己烷为分析纯，所用水为超纯水（可用娃哈哈纯净水代替），芴、蒽、萘为分析纯。
标准溶液：浓度为0.5mg/mL的芴、蒽、萘储备液（乙腈为溶剂）。
1.萃取柱的活化
用一次性滴管吸取3mL甲醇加入固相萃取小柱的管内，用塑料注射器将3mL甲醇推入固相萃取小柱中的固定相（见图1-2），浸泡1min后，在液体到达吸附剂床顶部之前停止。移取3mL蒸馏水加入固相萃取小柱的管内，再将其推入固定相，特别注意不要让固定相干燥。
图1-2 固相萃取装置（富集和淋洗）
2.上样
使用真空泵以10~15mL/min的速度加载含有多环芳烃的水样100.00mL（如果试样中待测物质含量较低，可以加大上样量）。
整3.个淋样洗品经过萃取柱后，用3mL蒸馏水冲固定相填料，然后全真空抽5min，使固定相填料干燥。
4.洗脱
在固定相填料干燥后，用移液枪吸取2.00mL乙腈（正己烷）加入固相萃取小柱管内，按照图1-3所示的装置，用塑料注射器将洗脱液乙腈（正己烷）推入固定相填料液，将多环芳烃洗脱下来，并收集在色谱瓶中，在通风橱中干燥至0.5mL以下，加乙腈定容至1mL用于后面的薄层色谱、气相色谱和液相色谱的分析。
图1-3 固相萃取装置（淋洗和洗脱阶段）
1.取一块5 cm×10 cm薄层色谱板，用毛细管在距板边缘约1 cm处点样。另外，将三个参考溶液分别点样在薄层色板上，间距保持相同。薄层色板中会出现四个斑点。
2.薄层色板上的吸附剂是硅胶，含有荧光材料，在紫外光下发出黄绿色荧光。多环芳烃都是无色化合物，但它们都能吸收紫外线，所以当在紫外线下观察薄层色谱板时，它们都存在着明显的黑点。在进行色谱分析之前，应先观察紫外线灯下的取样点并记录下观察结果（可用手机拍照）。
3.在装有正己烷的层析缸中进行薄层色谱分析，确保溶剂表面位于样品点的下方（溶剂深度为0.5 cm）。
4.当溶剂前缘沿平板向上移动三分之二时，将平板从溶剂中移出，在标记溶剂前缘后，让其干燥。在紫外灯下观察薄层色板，用铅笔在斑点周围画圈，记录观察结果。
1.色谱条件
Rtx-5型熔融石英毛细管色谱柱（30m×0.32mm,0.25μm）；进样口采用分流模式，分流比为10∶1，进样口温度为250℃；柱流量为2.37mL/min；氢火焰离子化检测器（FID）温度为300℃。程序升温：初始柱温80℃，保持1min，以15℃/min的升温速率升高到255℃，保持1min，再以1℃/min升至265℃，保持1min。H 2 流量为40mL/min;N 2 流量为30mL/min；空气流量为300mL/min；进样体积为1μL。
2.定性分析
分别进样蒽、萘标准溶液1μL进行气相色谱分析，得到相应的色谱图，分别记录各个多环芳烃的保留时间和峰面积。
3.未知水样分析
吸取20μL SPE富集后经乙腈洗脱的样品溶液进行气相色谱分析，得到相应的色谱图，分别记录色谱图中各峰的保留时间和峰面积，对照标准品色谱时间和峰面积进行定量分析。
1.色谱条件
C18色谱柱（4.6mm ×250mm,5μm），流速为1.0mL/min；流动相组成为100%甲醇；进样体积为20μL。
2.定性分析
分别进样蒽、萘标准溶液20μL进行液相色谱分析，得到相应的色谱图，分别记录各个多环芳烃的保留时间和峰面积。
3.未知水样分析
吸取20μL SPE富集后经乙腈洗脱的样品溶液进行液相色谱分析，得到相应的色谱图，分别记录色谱图中各峰的保留时间和峰面积，对照标准品色谱时间和峰面积进行定量分析。
1.薄层色谱分析
记录观察后的现象及各标准物质和样品中斑点距离原点的距离，判断水样中所含的组分种类。
2.气相色谱分析
给出蒽、萘溶液和SPE萃取后洗脱液的气相色谱图，并根据色谱工作站中的数据完成表1-7和表1-8。
表1-7 蒽、萘标准溶液的气相色谱图中的色谱峰信息
表1-8 样品溶液的气相色谱图中的色谱峰信息
根据表1-7和表1-8确定未知水样中所含有的多环芳烃种类，并用直接比较法确定原始水样中所含各多环芳烃的含量（以ng/L表示）。
3.液相色谱分析
给出蒽、萘溶液和SPE萃取后洗脱液的液相色谱图，并根据色谱工作站中的数据完成表1-9和表1-10。
表1-9 蒽、萘标准溶液的液相色谱图中的色谱峰信息
表1-10 样品溶液的液相色谱图中的色谱峰信息
根据表1-9和表1-10确定未知水样中所含有的多环芳烃种类，并用直接比较法确定原始水样中所含各多环芳烃的含量（以ng/L表示）。
1.固相萃取：
（1）活化时不要让SPE小柱中的填料干掉。
（2）活化和洗脱步骤不可用真空，而要用注射器将液体推入固定相填料。
（3）洗脱液——1mL乙腈（正己烷）需要准确量取。
2.液相色谱实验应确保所使用溶剂为液相色谱纯。
比较气相色谱与液相色谱定量分析结果，判断分析结果有没有显著差异。
[1] 王梓,杨兆光,李海普.超声辅助提取-固相萃取-气相色谱-质谱法测定污泥中12种多环芳烃[J].理化检验（化学分册）,2020,56（2）:172-178.
[2] 王建宇,李丽,王蕴平,等.在线固相萃取-超高效液相色谱法检测水中15种多环芳烃类污染物[J].环境化学,2018,37（12）:2832-2836.
