高效液相色谱分离法在环境污染分析中的应用

关于高效液相色谱分离法在环境污染分析中的应用高效液相色谱法

高效液相色谱法（HighPerformanceLiquidChromatography\HPLC）又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。第2页,共25页，2024年2月25日，星期天高效液相色谱法的应用在生物化学和生物工程中的应用在食品分析中的应用在生命科学中的应用在医学检验中的应用在无机分析中的应用在精细化工分析中的应用在环境分析中的应用第3页,共25页，2024年2月25日，星期天1.在生物化学和生物工程中的应用1.1氨基酸、多肽和蛋白质的分析研究、1.2核碱、核苷、核苷酸和核酸的分析研究1.3生物胺的分析研究

第4页,共25页，2024年2月25日，星期天2.在食品分析中的应用2.1食品营养成分分析：蛋白质、氨基酸、糖类、色素、维生素、香料、有机酸（邻苯二甲酸、柠檬酸、苹果酸等）、有机胺、矿物质等；2.2食品添加剂分析：甜味剂、防腐剂、着色剂（合成色素如柠檬黄、苋菜红、靛蓝、胭脂红、日落黄、亮蓝等）、抗氧化剂等；2.3食品污染物分析：霉菌毒素（黄曲霉毒素、黄杆菌毒素、大肠杆菌毒素等）、微量元素、多环芳烃等。第5页,共25页，2024年2月25日，星期天3.在生命科学中的应用HPLC技术目前已成为生物化学家和医学家在分子水平上研究生命科学、遗传工程、临床化学、分子生物学等必不可少的工具。其在生化领域的应用主要集中于两个方面：3.1低分子量物质，如氨基酸、有机酸、有机胺、类固醇、卟啉、糖类、维生素等的分离和测定。3.2高分子量物质，如多肽、核糖核酸、蛋白质和酶（各种胰岛素、激素、细胞色素、干扰素等）的纯化、分离和测定。

第6页,共25页，2024年2月25日，星期天过去对这些生物大分子的分离主要依赖于等速电泳、经典离子交换色谱等技术，但都有一定的局限性，远远不能满足生物化学研究的需要。因为在生化领域中经常要求从复杂的混合物基质，如培养基、发酵液、体液、组织中对感性趣的物质进行有效而又特异的分离，通常要求检测限达ng级或pg级，或pmol，fmol，并要求重复性好、快速、自动检测；制备分离、回收率高且不失活。在这些方面，HPLC具有明显的优势。第7页,共25页，2024年2月25日，星期天4.在医学检验中的应用

体液中代谢物测定；药代动力学研究；临床药物监测：4.1合成药物：抗生素、抗忧郁药物（冬眠灵、氯丙咪嗪、安定、利眠宁、苯巴比妥等）、黄胺类药等。4.2天然药物生物碱（吲哚碱、颠茄碱、鸦片碱、强心甙）等。第8页,共25页，2024年2月25日，星期天5.在无机分析中的应用5.1阳、阴离子的分析等。第9页,共25页，2024年2月25日，星期天6.在精细化工分析中的应用6.1醇、醛和酮、醚的分离分析6.2酸和酯的分离分析6.3表面活性剂的分析6.4聚合物的分析研究第10页,共25页，2024年2月25日，星期天7.在环境污染分析中的应用高效液相色谱法适用于对环境中存在的高沸点有机污染物的分析，如大气、水、土壤和食品中存在的多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药、氨基甲酸酯农药、含氮除草剂、笨氧氨基酸除草剂、酚类、胺类、黄曲霉素、亚硝胺等。第11页,共25页，2024年2月25日，星期天7.1多环芳烃类化合物的测定

美国环保局（EPA）列出的16项多环芳烃为:萘、苊、二氢苊、笓、蒽、菲、苯并笓等。目前世界上公认的多环芳烃类物质,特别是苯并笓是强致癌物质,其广泛存在于大气飘尘、水、土壤、生物等环境中,严重影响身体健康。因此这方面所作的工作也比较多。Mzureenjoseph的工作表明UV及荧光检测器都能用于PAHs(多环芳烃)的检测,UV检测只用254nm而不用波长程序,对于EPA610方法规定来说,灵敏度已足够。但使用波长程序比荧光检测灵敏度及选择性更高,荧光检测器与UV检测器串联会获得最好的灵敏度及选择性。第12页,共25页，2024年2月25日，星期天7.2酚类化合物的测定

EPA列出11项酚类化合物,均是焦化、染料、造纸、化工等工业废水的主要衍生物,酚类化合物应用较广,生产量大,不易降解,对环境污染较严重。其中苯酚是化工原料,五氯酚是杀虫剂、灭菌剂等。HPLC测定酚类化合物,可以保持酚类化合物组成不变,对各种不同取代基及不同结构的酚类化合物可以同时进行分离和分析,且具有重现性好、灵敏度高、择性好的优点。对于不同取代基的酚类化合物高效液相色谱图参见《水和废水监测分析方法》中540页图4-4-5。间硝基酚的高效液相色谱图中,其浓度采用Waters1525高效液相色谱仪配以2487高灵敏度双通道紫外检测器进行分析,色谱柱为Symmetry(r)5μm反相C18柱,4.6×250mm,流速为1mL·min-1,进样量为20μL,波长为239nm,流动相比例为乙腈/水=60/40。第13页,共25页，2024年2月25日，星期天7.3苯胺类化合物的测定

苯胺类化合物除广泛用于化工、印染和制药等工业生产外,还是合成药物、染料、杀虫剂、高分子材料、炸药等的重要原料。苯胺及其衍生物可以通过吸入、食入或透过皮肤吸收导致中毒,能通过形成高铁血红蛋白,损害人体血液系统,其中一些苯胺衍生物还具有致癌致突变的作用,这类化合物对环境的污染一直受到关注,美国、日本等国把苯胺等列为主要监测项目或优先监测的污染物黑名单,在我国苯胺类化合物也被列为环境中的重点污染物并制定了最高允许排放浓度。苯胺类化合物一般在环境中有残留,因此分析环境样品中的苯胺类化合物是十分重要的。苯胺化合物的测定在国家环保局所编的《水和废水监测分析方法》一书中所采用的就是利用HPLC方法进行测定,最低检出限可以达到0.3μg/L。第14页,共25页，2024年2月25日，星期天7.4邻苯二甲酸酯类化合物的测定

邻苯二甲酸酯是一类重要的有机化合物质,在全球主要工业国的生态环境中已达到了普遍检出的程度。邻苯二甲酸酯在环境中残留期较长,生物对邻苯二甲酸酯有较强的富集作用。一旦进入自然生态系统中,对公众健康带来的危害是无法估计的。EPA将邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)6种PAEs列为优先控制的有毒污染物,我国也将DEP、DMP和DOP3种PAES确定为环境优先控制污染物。用HPLC分离和分析邻苯二甲酸酯类化合物具有灵敏度高,选择性好,快速简便的优点。邻苯二甲酸二甲酯的高效液相色谱图中,其浓度采用Waters1525高效液相色谱仪配以2487高灵敏度双通道紫外检测器进行分析,色谱柱为Symmetry(r)5μm反相C18柱,4.6×250mm,流速为1mL·min-1,进样量为20μL,波长为229nm,流动相比例为乙腈/水=60/40。

第15页,共25页，2024年2月25日，星期天7.5多氯联苯和卤代化合物的测定

多氯联苯是一组化学性质及其稳定的氯代烃类化合物,化学性质非常稳定,难以降解,可通过食物链富集而直接危害人类的健康,是全球性的重要污染物之一。多氯联苯在环境中很难降解,在水和土壤中存在,且容易在生物体内蓄积产生慢性中毒,人体摄入(0.5～2)g/kg时即出现食欲不振、恶心、头晕和肝肿大等中毒现象。EPA列出的重点污染物中的多氯联苯有7种,都是各种多氯联苯异构体的混合物,也是重要的内分泌干扰物。利用HPLC测定多氯联苯已有报道,孙维相采用氯化锂铝为还原剂,将多氯联苯还原去氯生成联苯,再用HPLC测定总量。第16页,共25页，2024年2月25日，星期天7.6苯基脲类化合物的测定苯基脲类化合物首先被用作除草剂，进而又被作为杀虫剂和农作物的生长调节剂而获得广泛应用，因此这一类化合物在食品中残留量的测定十分重要。由于苯基脲类化合物的不稳定性，HPLC测定成为首选的方法。Waiters等[26]发展了反相色谱紫外(uv)和光导检测(PCD)分离测定这一类化合物的方法。液相色谱一质谱联用技术对复杂环境样品分析是非常有效的，它不仅可以提供被分离化合物的结构信息，而且又可能提供比常规检测器。如UV更高的检测灵敏度。在液相色谱一质谱联用技术中，通常采用细管径液相色谱柱进行样品分离。第17页,共25页，2024年2月25日，星期天7.7酞酸酯类化合物的测定

酞酸酯类化合物主要用作增塑剂大量添加到各种软制品塑料中。由于此类化合物没有与塑料基质发生聚合，因而随着塑料制品的使用可由塑料中转移到环境中去，造成对土壤、水体等的环境污染。另外，含有酞酸酯类的化妆品造成的孕妇流产、婴儿畸型等病症在我国已有很多临床病例报道。因此对酞酸酯的监测和控制十分重要。赵贵平等一刊用HPLC—MS法有效地监测了化妆品中的内分泌干扰素之一的酞酸酯类化学品，使用质谱检测器既可降低检测限还可以避免光谱检测器可能出现的杂质干扰，减少假阳性结果的出现。第18页,共25页，2024年2月25日，星期天实例：农药残留的检测农药可分为杀菌剂、除草剂和杀虫剂。有化学组成可分为有机氯农药、氨基甲酸酯农药、含氮除草剂、笨氧氨基酸除草剂等。各种农药使用后残留存在于土壤、水、植物体中，对不易降解的农药，经食物链会在人体中聚集，从而造成对人体健康的危害。第19页,共25页，2024年2月25日，星期天有机氯农药在20世纪50~60年代的广泛使用已造成对人类居住环境的严重危害，现已禁用。图为使用正向分配色谱柱对有机农药的分离色谱图。色谱柱为MicroPak载体涂渍，流动相为异辛烷，流量0.5mL/min，用UVD（254nm）检测。有机磷农药施用后，受热会分解，残留物危害较小，但其自身有强毒性和恶臭味，施用过程会对人畜造成伤害。第20页,共25页，2024年2月25日，星期天图为有机磷农药的分离谱图。色谱柱为LichrosorbRP-18(

微填充毛细管柱），流动相为80%甲醇水溶液，流量为40μL/min。色谱柱后流出液经一石英毛细管接口加热至300℃，用氮气喷雾，溶剂挥发后，样品被氮气带入热离子检测，对磷的最小检出量为0.2～0.5pg/s。第21页,共25页，2024年2月25日，星期天氨基甲酸酯类农药具有高效、低毒的特点。图为氨基甲酸之类农药的反相键合相色谱分离谱图。第22页,共25页，2024年2月25日，星期天色谱柱为μ-Bondapak流动相为20%乙腈水溶液，进样后20~60min使流动相中乙腈含量增至60%，并保持至80min，检测器为UVD（220nm），实现23种分组的分离。此类农药还可以电化学检测器检测。第23页,共25页，2024年2月25日，星期天总结高效液相色谱法的应用远