, , , LIN Shaobin
生活饮用水在氯气消毒处理过程中，氯与水中的有机物反应会产生多种消毒副产物，对身体健康造成威胁[1-6]。消毒副产物中的二氯乙酸(DCAA)在水中是难降解的弱酸性物质，具有致癌、致畸、致突变作用[7-8]。毒理学试验表明其能诱导大鼠、小鼠肝肿瘤发生率增加，其致癌风险远高于三氯甲烷[9]。我国《生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标》(GB/T 5750.10-2006)[10]中增加了生活饮用水中DCAA的检测方法，其中规定了DCAA的限值为0.05 mg/L，使用液液萃取衍生气相色谱法检测。由于具有极性的DCAA适合离子色谱法分析，且前处理简单，因此用离子色谱法检测饮水中DCAA的研究近年来越来越多，已有很多实验室将其作为非标方法在使用[11-16]。本文选取6种样品分别使用气相色谱法和离子色谱法进行分析，比较两种方法检测结果的一致性。
1 材料与方法 1.1 气相色谱法(GC) 1.1.1 仪器与试剂Agilent 6 890 N气相色谱仪(美国)，配电子捕获检测器(ECD)和自动进样器；涡旋振荡器(IKA MS 3 basic)；水浴锅。
二氯乙酸(纯度≥99%，ALDRICH公司，美国)，1, 2-二溴丙烷(1, 2-DBP)(纯度97%，ALDRICH公司，美国)，甲基叔丁基醚(纯度>99%，国药集团化学试剂有限公司)，无水硫酸铜(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，无水硫酸钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，碳酸氢钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，硫酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)，甲醇(纯度≥99.9%，ALDRICH公司，美国)，高纯水。
1.1.2 标准溶液的配制称取0.1 g(精确至0.1 mg)DCAA标准置于盛有5 mL左右甲基叔丁基醚的100 mL容量瓶中，用甲基叔丁基醚定容至刻度，配制成1.00 g/L的标准储备溶液。取250 μL DCAA标准储备溶液滴入预先盛有5 mL左右甲基叔丁基醚的10 mL容量瓶中，用甲基叔丁基醚定容至刻度，配制成25.0 mg/L的标准使用溶液。分别取标准使用溶液0、25、50、100、200和400 μL定容至100 mL容量瓶中，配制浓度成0、6.25、12.5、25.0、50.0和100 μg/L的标准系列。
1.1.3 内标萃取液的配制用10 μL进样针吸取1, 2-DBP 7.8 μL滴入预先盛有约20 mL甲基叔丁基醚的50 mL容量瓶中，用甲基叔丁基醚定容至刻度，配制成300 mg/L的内标储备溶液。再取50 μL内标储备溶液，滴入预先盛有约20 mL甲基叔丁基醚的50 mL容量瓶中，用甲基叔丁基醚定容至刻度，配制成300 μg/L的内标萃取液。
1.1.4 色谱条件毛细管色谱柱DB-5 Phenyl Methyl Siloxane Capillary 30 m×0.25 mm×0.25 μm；柱箱温度为程序升温，起始温度37℃保持21 min，以11℃/min升温速度至136℃，保持3 min，再以20℃/min升温速度升至236℃，保持3 min；进样口温度为160℃；ECD检测器温度为300℃；氮气流量1 mL/min；进样量2 μL。
1.1.5 样品预处理准确量取水样1.00 mL至100 mL容量瓶定容。吸取稀释水样25.0 mL置于50 mL萃取瓶中。向稀释水样中加入2 mL浓硫酸，摇匀；迅速加入约3 g无水硫酸铜，摇匀；再加入约10 g无水硫酸钠，摇匀；然后加入4.0 mL含内标1, 2-DBP 300 μg/L的甲基叔丁醚，震荡，静置5 min。取上层清液3.0 mL至另一16 mL衍生瓶中，加入硫酸甲醇1.0 mL，在50℃烘箱中衍生120 min。取出衍生瓶，冷至室温后逐滴加入4 mL饱和碳酸氢钠溶液，盖上盖子，震荡并注意不断放气；最后，取1.5 mL上清液于萃取瓶中，加入少量无水硫酸钠，取2 μL上清液进样。标准系列溶液取样、萃取、衍生、分析过程同上述稀释水样。
1.2 离子色谱法(IC) 1.2.1 仪器与试剂Dionex ICS-2000型离子色谱仪(美国)，配Chromeleon色谱工作站和电导检测器；Brnstead超纯水系统(美国Barnstead公司)。
二氯乙酸钠(纯度99.0%，TCI公司，日本)，Dionex EGC Ⅲ KOH(分析纯，批号141061389012，美国)，高纯水。
1.2.2 标准溶液的配制称取0.05 g二氯乙酸钠(精确至0.1 mg)，用超纯水定容至50.0 mL容量瓶中，配制成1.00 g/L的标准储备溶液。准确移取200 μL标准储备液，用超纯水定容至10.0 mL容量瓶中，配制成20.0 mg/L的标准中间液。分别取标准中间液0、10、40、200、280、400和800 μL，用高纯水定容至8 mL，配制成0、25、100、500、700、1000和2000 μg/L的标准系列溶液。
1.2.3 色谱条件色谱柱Dionex IonPac AS19(4 mm×250 mm)色谱分离柱；AG19(4 mm× 50 mm)色谱保护柱；ASRS 300 4 mm抑制器，抑制器电流为90 mA；预处理柱Dionex OnGuard Ⅱ Ag/H 2.5 cc Cartridge；流速为0.8 mL/min；进样体积为250 μL；柱温为25℃；淋洗液为氢氧根体系梯度淋洗程序，起始浓度为6 mmol/L的氢氧化钾保持22 min后，浓度为50 mmol/L继续保持8 min，最后浓度再为6 mmol/L保持5 min。
1.2.4 样品预处理水样经Ag/H柱过滤，除去样品中氯化物对DCAA的干扰。将样品以2 mL/min的速度通过Ag/H柱，样品过滤前的6 mL滤液去掉，留取0.80 mL滤液定容至8 mL进行色谱分析，直接上机测定。
1.3 结果计算 1.3.1GC法以标准物质峰面积为横坐标，以质量浓度为纵坐标，绘制标准曲法，计算相关系数。
按下列公式计算二氯乙酸的含量：
| $ C = {C_1} \times K $ |
式中：C1 —由GC法线性方程计算出的二氯乙酸的浓度；
K —样品稀释倍数；
C —样品中二氯乙酸浓度。
1.3.2IC法以标准物质峰面积为横坐标，以质量浓度为纵坐标，绘制标准曲线，计算相关系数。
按下列公式计算二氯乙酸的含量：
| $ C = 0.854 \times \rho $ |
式中：C—样品中二氯乙酸浓度，μg/L；
ρ—由IC法线性方程计算出的二氯乙酸钠的浓度，μg/L；
0.854—二氯乙酸钠转换成二氯乙酸的系数；
k—样品稀释倍数。
1.4 统计学分析将两种测定方法进行配对t检验，检查测定结果的统计学差异。以α＜0.05为差异有统计学意义。
1.5 质量控制实验室应用质量控制程序，用GBW(E) 081678二氯乙酸标准物质做质控样品，标准物质标准值为499 mg/L，气相色谱法与离子色谱法的测定值分别为485 mg/L和509 mg/L，标准中规定的允许差为24.95 mg/L，算得
按照色谱分析条件进行实验，GC法和IC法分析DCAA的标准色谱图和样品色谱图见图 1。GC法中DCAA 13.793 min出峰，IC法中DCAA 16.4 min出峰。两种方法峰形尖锐，分离度较好，DCAA样品均能很好地进行定性鉴别。
|
| a：标准GC谱图；b：样品GC谱图；c：标准IC谱图；d：样品IC谱图 图 1 DCAA标准和样品的GC谱图和IC谱图 |
2.2 线性范围与检出限
两种方法的相关系数均大于0.999，质量浓度线性范围内具有良好的线性关系，满足样品的分析要求。实验应用3倍的信噪比，对检出限进行计算。GC法比IC法检出限低，IC法比GC法线性范围宽(表 1)。
| 方法 | 质量浓度线性范围/(μg/L) | 平均标准曲线 | 相关系数 | 检出限/ng |
| GC | 6.25~100 | y=74.9x-2.63 | ≥ 0.9991 | 0.03 |
| IC | 25~2000 | y=0.933x-0.002 | ≥ 0.9999 | 8 |
2.3 方法精密度
按照前述分析条件，选取1种水样，每个方法各分6份样品，分别用GC法和IC法进行样品处理并测定，进行精密度实验。记录峰面积，计算样品含量、平均值、标准差s及相对标准偏差RSD(表 2)。相对标准偏差GC法为5.4%，IC法为1.3%，两种方法均精密度良好，IC法优于GC法。
| 方法 | 测定结果范围/(mg/L) | 均值/(mg/L) | s | RSD/% |
| GC | 4.73~5.61 | 5.26 | 0.285 | 5.4 |
| IC | 5.21~5.37 | 5.31 | 0.0694 | 1.3 |
2.4 方法准确度
为对比两种方法的准确度，选择1种水样做准确度实验。样品稀释后分别加入低、中、高6种浓度的标准溶液，用两种方法处理后各进行6次进样测定，计算加标回收率和加入标准后样品的RSD(表 3)。两种方法均可得到较好的准确度，低、中、高浓度的平均回收率均在92.0%~104.6%之间，GC比IC法准确度略好。两种方法 RSD为0.68%~4.91%，IC法比GC法精密度略好。
| 方法 | GC | IC |
| 本底值/(μg/L) | 18.4 | 18.4 |
| 低 | ||
| 加入标准量/(μg/L) | 6.25 | 20 |
| 测得值/(μg/L) | 12.4 | 18.4 |
| 回收率/% | 102.0 | 92.0 |
| RSD/% | 4.91 | 1.92 |
| 中 | ||
| 加入标准量/(μg/L) | 25 | 200 |
| 测得值/(μg/L) | 21.6 | 108 |
| 回收率/% | 99.2 | 98.8 |
| RSD/% | 1.56 | 1.46 |
| 高 | ||
| 加入标准量/(μg/L) | 50 | 1000 |
| 测得值/(μg/L) | 33.9 | 532 |
| 回收率/% | 98.8 | 104.6 |
| RSD/% | 2.16 | 0.68 |
2.5 样品测定
对6种DCAA样品分别用GC和IC法进行检测分析，计算其含量，并计算差值(表 4)。用t检验统计学分析，对两种方法的测定结果进行计算，得到t=1.65，选择α=5%显著性水平作为判别标准，查t分布双侧临界值表，当ν=n-1=5时，t(0.05，5)=2.571，因为1.65 < 2.571，说明两种方法测定水样中的DCAA系统误差在允许范围之内，无显著性差异，具有良好的一致性。
| 序号 | 含量/(mg/L) | d=C2-C1 | |
| GC法(C1) | IC法(C2) | ||
| 1 | 5.31 | 5.31 | 0 |
| 2 | 5.21 | 5.28 | 0.07 |
| 3 | 7.80 | 8.00 | 0.20 |
| 4 | 7.88 | 8.24 | 0.36 |
| 5 | 1.72 | 1.80 | 0.08 |
| 6 | 1.96 | 1.88 | -0.08 |
| 差值平均值 | 0.105 | ||
| 差值标准差 | 0.156 | ||
| 差值平均标准差 | 0.0637 | ||
| t | 1.65 | ||
3 小结
GC法和IC法测定饮用水消毒副产物中的DCAA，均能较好地进行定性定量分析。饮水中的DCAA一般含量较低，GC法较IC法检出限低，适合DCAA低含量水样的测定，且准确度高。样品前处理经过萃取衍生后，GC法比IC法更适合较脏复杂水样的检测[17-19]。由于DCAA化合物具有极性，适合用IC法测定，前处理简单，不需要衍生，避免了衍生化试剂对人体带来的潜在危害，并且IC法比GC法线性范围宽，精密度高，当水样干净且二氯乙酸浓度大于10 μg/L时离子色谱法更具优势。综上所述，两种方法各有优缺点，在实际工作中可根据实际情况选择适宜的分析方法，并建议IC法作为《生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标》(GB/T 5750.10-2006)[10]二氯乙酸检测方法的补充。
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