王存进，代文彬，钟志雄

（1.青岛睿谱分析仪器有限公司，青岛 266000； 2.广东省疾病预防控制中心，广州 510000）

随着城市化水平的不断提高和城市集中供水方式的发展，生活饮用水的水质问题逐渐引起人们的注意。对生活饮用水进行消毒可以杀死致病细菌，降低致病致死概率，但也产生了一些消毒副产物。消毒副产物主要包括三卤甲烷、卤代乙酸、卤代乙腈、亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐等，其中卤代乙酸包括一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、氯溴乙酸、一溴二氯乙酸、二溴一氯乙酸等［1-2］，由于其生殖毒性、发育毒性、肝脏毒性、诱变性以及潜在的致癌风险已引起人们的广泛关注。为了降低饮用水中卤代乙酸对人体的危害，美国环保署实施了两阶段控制法案［3］，规定第一阶段5 种卤代乙酸（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸和二溴乙酸）最高允许浓度为60 μg／L，三氯乙酸应小于30 μg／L，且不应形成二氯乙酸；我国生活饮用水卫生标准GB 5749-2006［4］规定饮用水中二氯乙酸和三氯乙酸的最高允许浓度分别为50 μg／L 和100 μg／L。目前我国99%的饮用水消毒方式仍为氯化消毒［5］，因此在一定时期内卤代乙酸是我国水质评价的重要指标。

向红［1］曾在2009 年对饮用水中卤代乙酸的测定方法进行过综述，主要有衍生-气相色谱-电子捕获检测器、衍生-气相色谱-质谱法、离子色谱法（包括离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱法）、毛细管电泳等。离子色谱法测定的优点是直接进样，无需萃取和衍生，不使用有毒衍生试剂，不足之处是样品中高浓度氯离子、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐会产生干扰，灵敏度略低。刘建勇等［2］选择AS9-HC 色谱柱，以28 mmol／L Na2CO3为流动相，采用500 μL 进样体积，同时分离测定了9 种卤代乙酸和6 种无机阴离子，高浓度的流动相导致背景值较高，灵敏度偏低，以两倍的信噪比计算三溴乙酸检出限为49.98 μg／L。苏宇亮等［6］使用AS9-HC色谱柱，7 mmol／L Na2CO3为流动相，采用500 μL进样体积，同时分离测定了一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐和常见阴离子，使用外加水抑制方式可以降低噪声，提高灵敏度，3 种卤代乙酸的检出限在2.96～26.26 μg／L 之间。孙迎雪等［7］选用AS16 色谱柱，以NaOH 梯度淋洗，同时分离测定了5 种卤代乙酸，AS16 是一款强亲水性固定相，流动相中不添加反相溶剂也可以使易极化阴离子获得尖锐对称的峰形［8］，萃取液经Ba 柱、Ag 柱、H 柱除去高浓度的硫酸盐和氯离子，并采用LiChrolut EN 柱将痕量离子溶液浓缩至25 倍，除一溴乙酸外，其它卤代乙酸检出限均低于2.0 μg／L。钟新林［9］采用超支化固定相AS19 同时分离了亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸和三氯乙酸，评价了温度以及高浓度氯离子对二氯乙酸分离的影响，发现26℃时二氯乙酸可以与氯离子、亚硝酸盐较好地分离。

碘代消毒副产物是一类新发现的消毒副产物，主要由工业污染和海水侵袭带来的高浓度碘离子与氯化、溴化消毒副产物在一定条件下相互作用而形成，包括碘代酸、碘代三卤甲烷、碘代乙腈和碘代乙酰胺等［10］。碘代消毒副产物的浓度虽然比氯化、溴化消毒副产物低得多，但碘原子的亲脂性较强，因此其细胞毒性和遗传毒性明显强于后两者，例如碘乙酸的遗传毒性是溴乙酸的2.95 倍，氯乙酸的48 倍［11］。目前采用离子色谱法测定卤代乙酸大多集中于氯代乙酸和溴代乙酸或氯溴混合取代乙酸，尚未发现采用离子色谱法测定一碘乙酸和二碘乙酸的报导。笔者基于已有文献，通过优化色谱条件，建立了同时分离测定一碘乙酸和二碘乙酸的离子色谱法，该方法灵敏度较高。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

离子色谱仪：RPIC-2017 型，配有动态量程电导检测器和KOH 淋洗液发生器，青岛睿谱分析仪器有限公司；

分析天平：BSA124S 型，精度为0.1 mg，德国赛多利斯公司；

RP 柱：1 mL，材质为聚苯乙烯-二乙烯基苯，青岛睿谱分析仪器有限公司；

Na 柱：1 mL，材质为聚苯乙烯-二乙烯基苯的磺酸钠盐，青岛睿谱分析仪器有限公司；

尼龙滤膜：0.22 μm，青岛睿谱分析仪器有限 公司；

移液枪：规格分别为10～100 μL，100～1 000 μL，1 000～5 000 μL，大龙兴创实验仪器(北京)有限公司；

一碘乙酸：纯度99%，淮安市百灵威化学试剂有限公司；

二碘乙酸：纯度98%，加拿大多伦多研究化学品公司；

实验用水为Millipore 纯水机制得超纯水，电阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 溶液配制

混合标准储备溶液：分别称取0.101 0 g 一碘乙酸、0.102 0 g 二碘乙酸，以去离子水溶解并定容至100 mL 棕色容量瓶中，得到一碘乙酸和二碘乙酸的质量浓度为1 000 mg／L 的溶液。用移液枪分别移取200 μL 上述一碘乙酸、二碘乙酸混合溶液，以去离子水定容至100 mL 棕色容量瓶中，得到一碘乙酸和二碘乙酸的质量浓度为2 mg／L 的混合标准储备溶液。

系列混合标准工作溶液：用移液枪分别移取10，25，50，125，250，500 μL 一碘乙酸、二碘乙酸溶液，以去离子水定容至100 mL 棕色容量瓶中，得到一碘乙酸、二碘乙酸的质量浓度均分别为0.002，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1 mg／L 的系列混合标准工作溶液，于4 ℃冰箱中保存。

1.3 样品前处理

黄河水样品：收集黄河水存放于聚乙烯塑料瓶中，4℃避光保存。分析时用移液枪迅速移取适量样品并定容至100 mL 棕色容量瓶中，以RP 柱、Na 柱和0.22 μm 滤膜过滤后直接进样分析。

自来水样品：以自来水反复冲洗聚乙烯塑料瓶3 次，并收集适量自来水存放于聚乙烯塑料瓶中，4 ℃避光保存。分析时用移液枪迅速移取适量样品并定容至100 mL棕色容量瓶中，以RP柱、Na柱和0.22 μm 滤膜过滤后直接进样分析。

1.4 色谱条件

色谱柱：AS19 ［4.0 mm×250 mm，7.5 μm，赛默飞世尔科技(中国)有限公司］；流动相：KOH 淋洗液，流量为1.00 mL／min，洗脱程序见表1；进样体积：250 μL；色谱柱及检测器温度：25℃。

表1 KOH 淋洗液梯度洗脱程序

2 结果与讨论

2.1 色谱条件优化

一碘乙酸、二碘乙酸具有明显的阴离子特征，适合于阴离子交换分离、抑制电导检测。卤代乙酸与固定相之间可能存在疏水吸附作用，导致保留时间长，峰形拖尾，超支化的固定相具有极低的疏水性，能够将卤代乙酸快速洗脱，并获得尖锐对称峰形［12］。Ionpac AS24 和Ionpac AS26 色谱柱是专门为分离多种卤代乙酸而研制的超支化固定相［13-14］，推荐分离温度为15℃，常规实验室控制温度通常为25℃，因此选用Ionpac AS19 色谱柱作为分离柱。

使用AS19 色谱柱分离两种卤代乙酸，当温度为30℃时二碘乙酸难以和硝酸盐分离，即使用5 mmol／L KOH 淋洗液也难以基线分离，因此考虑调整分离温度，提高选择性。保持5 mmol／L KOH 淋洗液浓度不变，当温度降低至25℃时二碘乙酸与溴离子、硝酸盐分离良好，继续降低温度则二碘乙酸与溴离子难以分离，且二碘乙酸峰面积重现性变差，因此选择25℃作为检测温度，选择5 mmol／L KOH淋洗液分离一碘乙酸、二碘乙酸与大多数一价离子，当二碘乙酸洗脱后选用45 mmol／L KOH 淋洗液将碳酸盐、硫酸盐、草酸盐等强保留离子洗脱。

2.2 线性方程与检出限

在1.4 色谱条件下，将经过前处理的黄河水和自来水注入离子色谱仪进行分析，结果发现黄河水和自来水中均未检出一碘乙酸和二碘乙酸。向黄河水和自来水中分别加入质量浓度均为20.0 μg／L的一碘乙酸和二碘乙酸混合溶液，经过前处理后注入离子色谱仪进行分析，结果如图1 所示。从图1中可以看出，一碘乙酸、二碘乙酸在35 min 内与F-，乙酸盐，甲酸盐，Cl-，NO2-，ClO3-，Br-，NO3-，CO32-，SO42-和草酸盐等离子同时分离测定。

图1 黄河水中加入一碘乙酸、二碘乙酸混合溶液色谱图

图2 自来水中加入一碘乙酸、二碘乙酸混合溶液色谱图

对系列混合标准工作溶液进行分析，以待测组分的质量浓度（x）为横坐标，色谱峰面积（y）为纵坐标绘制标准工作曲线，得到线性方程与相关系数。以0.002 mg／L 一碘乙酸、二碘乙酸混合溶液进样7次的色谱峰面积标准偏差计算检出限［15］。一碘乙酸、二碘乙酸的线性范围、线性方程、相关系数、检出限结果见表2。

表2 线性范围、线性方程、相关系数以及最低检出限

从表2 中可以看出，两种卤代乙酸的质量浓度在0.002～0.1 mg／L 范围内与色谱峰面积呈现较好的线性，一碘乙酸、二碘乙酸相关系数分别为0.999 3 和0.999 2。两种卤代乙酸的检出限均不大于0.5 μg／L，该方法具有较高的灵敏度，。

2.3 加标回收试验

取100 mL 黄河水和自来水样品各8 份，分别加入低、中、高3个浓度的一碘乙酸和二碘乙酸混合溶液，按照1.3 前处理方法处理样品，并进行色谱分析，进行加标回收试验，结果如表3 和表4 所示。

表3 自来水加标回收试验结果

表4 黄河水加标回收试验结果

从表3、表4 可知，该方法测定自来水和黄河水回收率在85.25%～115.00%之间，测定结果的相对标准偏差0.49%～3.77%。同时发现两种卤代乙酸在低浓度加标时精密度比较低，中高浓度加标时重现性相对较高，这可能是由于两种卤代乙酸在低浓度时受样品基体干扰较大所致。

2.4 方法比较

将所建立的方法与其他使用离子色谱法测定饮用水中卤代乙酸的色谱条件及检出限进行比较，结果列于表5。

由表5 可知，使用电导检测器时，氢氧根淋洗液由于抑制产物背景低，因此灵敏度高，是测定低浓度卤代乙酸的首选流动相。为了提高灵敏度一般选用大体积进样，因此推荐使用高容量色谱柱。

3 结语

建立了离子交换色谱法测定饮用水中-碘乙酸和二碘乙酸的方法，以氢氧根梯度淋洗并改变温度实现了一碘乙酸、二碘乙酸与其它阴离子的高选择性分离。选用氢氧根淋洗液抑制背景低灵敏度高，两种碘代乙酸的检出限达到μg／L 级。自来水和黄河水中两种碘代乙酸均未检出，回收率和精密度良好。所建立的方法是检测新型碘代酸消毒副产物的可靠方法。