丙烯酰胺(acrylamide)是生产化工产品聚丙烯酰胺的前体物质，为白色透明片状晶体，易溶于水，不易去除，属中等毒性化合物，可经皮肤、呼吸道和消化道吸收而慢性中毒，国际癌症研究机构(IARC)将丙烯酰胺列为2A级致癌物。饮用水是人体摄入丙烯酰胺的一种重要途径，为此WHO将水中丙烯酰胺的含量限定为1 μg/L[1-2]，我国对饮用水及饮用水源地的水质标准限量为0.5 μg/L[3]。由于限量低，一般选用溴化衍生方法将丙烯酰胺转化为2, 3-二溴丙酰胺后用气相色谱电子捕获法进行检测。现行《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750.8-2006)[4]中丙烯酰胺的测定方法所用色谱柱为10%丁二酸二乙二醇酯+2%溴化钾的硬质玻璃填充柱，柱效专一，通用性差，且随着设备及技术的发展，毛细管柱的应用已越来越多，并具有通用性强，分离度好，柱效高等优点。本文利用气相色谱毛细管柱分离，电子捕获检测器检测丙烯酰胺，提高了检测方法的灵敏度和准确度。
1 材料与方法 1.1 仪器与条件 1.1.1 仪器Agilent 6890 N气相色谱仪具电子捕获检测器(美国安捷伦公司)；旋转蒸发仪(德国Heidolph公司)。
1.1.2 色谱条件DB-FFAP(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱；载气(氮气99.999%)流量：1 mL/min；气化室温度：250℃；柱箱温度：初温120℃，以10℃/min升温至230℃，保持5 min；电子捕获检测器温度：300℃；尾吹气：氮气60 mL/min；进样量：1 μL，无分流。
1.2 主要试剂标准品丙烯酰胺(纯度大于99%，德国Dr.公司)；标准品2, 3-二溴丙酰胺(2, 3-DBPA，0.1 mg/mL in EtoAc; 美国AccuStandard, Inc); 乙酸乙酯为色谱纯；溴化钾、溴酸钾、亚硫酸钠、无水硫酸钠均为分析纯；浓硫酸(ρ20=1.84 g/mL)为优级纯；纯水为Milli-Q纯水机(美国Millipore公司)所制超纯水18.2 MΩ。
1.3 标准溶液配制 1.3.1 标准中间液的配制取2, 3-二溴丙酰胺标准品1.0 mL于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯稀释至刻度，混匀。此溶液ρ(2, 3-DBPA)=10.0 μg/mL。
1.3.2 标准使用液的配制取1.0 mL标准中间液于200 mL容量瓶中，用乙酸乙酯稀释至刻度，混匀。此溶液ρ(2, 3-DBPA)=50.0 μg/L。
1.3.3 标准曲线的绘制分别吸取标准使用液0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0 mL于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯稀释至刻度, 混匀。此标准曲线溶液ρ(2, 3-DBPA)分别为0、2.5、5.0、15.0、25.0、35.0、50.0 μg/mL。各取1 μL注入气相色谱仪，以色谱峰面积为纵坐标，以质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。
1.4 其他试剂配制 1.4.1 溴化钾溶液〔c(KBr)=1.5 mol/L〕称取17.85 g溴化钾，用纯水溶解并稀释至100 mL。
1.4.2 溴酸钾溶液〔c(1/6KBrO3)=0.3 mol/L〕称取5.01 g溴酸钾，用纯水溶解并稀释至100 mL。
1.4.3 亚硫酸钠溶液〔c(Na2SO3)=1.0 mol/L〕称取12.6 g亚硝酸钠，用纯水溶解并稀释至100 mL。
1.4.4 无水硫酸钠400℃灼烧2 h。
1.4.5 硫酸溶液(1+9)取10 mL浓硫酸慢慢加入90 mL纯水中。
1.5 样品前处理取水样100 mL，加入硫酸溶液6.0 mL、溴化钾溶液2.0 mL、溴酸钾溶液2.0 mL，混匀，反应30~60 min，加入亚硫酸钠溶液5.0 mL去除多余溴至无色，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠脱水，浓缩至1.0 mL，同时用纯水做空白。各取1 μL注入气相色谱仪，由标准曲线得出样品处理液中2, 3-二溴丙酰胺的浓度。
1.6 计算水样中丙烯酰胺的浓度按式(1) 计算：
| $ \rho ={{\rho }_{1}}\times {{V}_{1}}\times 0.308/1\ 000\ V $ | (1) |
式中：ρ：实际水样中丙烯酰胺的浓度，mg/L；
ρ1：标准曲线计算的样品测试溶液中丙烯酰胺的浓度，μg/L；
V1：测试溶液体积，mL；
V：样品体积，mL；
0.308: 1 mol丙烯酰胺与1 mol 2, 3-二溴丙酰胺的质量比值。
2 结果与讨论 2.1 衍生条件的优化本文根据反应式的比例，配制了溴化钾和溴酸钾溶液，通过试验确定了加入的体积及硫酸溶液的用量，使反应既完全又避免了多余物质的干扰，而且减少了操作步骤，效果良好。准确称取适量丙烯酰胺标准品，用纯水配制成0.1 mg/mL的储备液，用时用纯水稀释成0、2.5、5.0、15.0、25.0、35.0、50.0 μg/mL的溶液，按上述方法进行衍生、萃取、分析，以同浓度的2, 3-二溴丙酰胺标准曲线溶液校正后，计算衍生化效率，结果表明在选定的条件下衍生化效率大于95%，且线性关系良好，能满足测定要求，故本文以衍生物2, 3-二溴丙酰胺为标准进行实验。
2.2 终止衍生方法的优化《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)[4]用硫代硫酸钠终止衍生反应，在进行色谱分析时发现很多杂质峰，本文通过试验采用亚硫酸钠，不仅有效去除了多余的溴，而且没有过多的杂质干扰峰，效果良好。
2.3 色谱条件的优化本文采用毛细管柱进行分离，分离度与峰形都很好，增加了定性的准确性，灵敏度也大有提高，检出限由原来的0.05 μg/L提高到了0.01 μg/L，标准曲线线性关系良好，相关系数为0.999 3(图 1)。
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| 图 1 标准溶液的色谱图 |
2.4 线性范围与检出限
将2, 3-二溴丙酰胺标准溶液用乙酸乙酯稀释成0、2.5、5.0、15.0、25.0、35.0、50.0 μg/mL的标准曲线溶液进行测定，绘制标准曲线，求得直线线性方程和相关系数，以3倍信噪比计算定性检出限，10倍信噪比计算定量检测限。以100 mL水样计算，该方法的定性检出限(LOD)和定量检测限(LOQ)见表 1。
2.5 回收率与精密度
向阴性水样中分别加入低、中、高浓度的标准溶液，各浓度加标6个平行样，按上述前处理及分析方法进行测定，计算该方法的回收率和精密度(表 2)。
| 加标浓度 (μg/L) |
测定平均值 (μg/L) |
回收率 (%) |
RSD (%) |
| 5.00 | 4.68 | 93.6 | 8.7 |
| 25.0 | 24.1 | 96.4 | 5.2 |
| 50.0 | 49.9 | 99.8 | 3.4 |
3 结论
水中丙烯酰胺含量较低，需要快速、灵敏、高效的测定方法。本实验建立的毛细管柱气相色谱法，灵敏度高，选择性好，准确性高，适于水中丙烯酰胺的测定。
| [1] | 杨丽莉, 王美飞, 胡恩宇, 等. 水中丙烯酰胺气相色谱测定方法研究[J]. 中国环境监测, 2012, 28(1): 32–36. |
| [2] | 朱铭洪, 马永建. 测定水中丙烯酰胺方法的研究[J]. 江苏预防医学, 2012, 23(1): 65–66. |
| [3] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. |
| [4] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5750-2006生活饮用水标准检验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. |