超高效液相色谱法同时分析水中 16 种含能硝基化合物及其降解产物:溯源污染,守护水源安全

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Chemistry and Ecotoxicology 9.0

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  为解决含能硝基化合物污染监测难题,研究人员开展 “超高效液相色谱法同时分析水中 16 种含能硝基化合物及其降解产物” 的研究。结果显示部分水样含 1,3 - 二硝基苯等污染物,其污染多源于战争。该研究为水质量监测和污染治理提供重要依据。

  在过去,军事活动频繁,大量含能硝基化合物被使用。这些化合物一旦进入环境,就如同隐藏的 “定时炸弹”,给土壤和水体带来严重污染。它们不仅对生态系统造成破坏,还会威胁人类健康,像常见的 2,4,6 - 三硝基甲苯(TNT),不仅水溶性强,容易在环境中扩散,其降解产物还会引发人体高铁血红蛋白血症 。然而,当前对这类化合物的监管存在不足,相关监测和报告也缺乏强制要求。同时,现有的分析方法,如气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)虽常用,但各有缺陷,难以满足精准检测需求。在这样的背景下,开展对含能硝基化合物的研究迫在眉睫。
来自国外的研究人员针对这一情况,开展了利用超高效液相色谱结合光电二极管阵列检测(UHPLC-PDA)技术,同时分离和测定水环境样品中硝基芳香化合物、硝胺和硝酸酯的研究。研究成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》上。这一研究成果意义重大,它为准确监测含能硝基化合物污染提供了有效方法,有助于推动相关监管措施的完善,从而更好地保护生态环境和人类健康。

研究人员在实验过程中,主要运用了以下关键技术方法:首先是样品采集,从斯洛文尼亚不同地区的冲积平原和岩溶地区采集地表水和地下水样本;接着采用固相萃取(SPE)技术对样本进行预处理,富集目标化合物;最后使用超高效液相色谱结合光电二极管阵列检测(UHPLC-PDA)系统对样本进行分析测定。

研究结果如下:

  • UHPLC-PDA 方法开发和验证:该方法能够成功分离 16 种含能硝基化合物及其降解产物,还能区分硝基芳香化合物的位置异构体。不过,在样本处理时发现,部分化合物在溶剂去除后易降解,采用 SPE 洗脱液稀释或直接使用才能保证回收率。方法验证显示,该方法精密度良好,在不同浓度下日内和日间相对标准偏差(RSD)都在合理范围,准确度也较高,回收率符合要求,检测限(LOD)和定量限(LOQ)较低,响应在四个数量级内呈线性。但对硝基胍(NQ)和苦味酸(PA)的选择性欠佳。
  • UHPLC-PDA 方法性能比较:与其他分析方法相比,该方法首次实现对特定 16 种硝基化合物的分离。虽然质谱(MS)检测灵敏度高,但存在基质效应,而 PDA 检测器受基质效应影响小,更稳定且动态范围广。通过简单的 SPE 样品预浓缩,该方法达到了较高的定量限(LOQ)且准确性良好。
  • 地表水和地下水中硝基污染物的来源:研究人员检测发现,在部分水样中存在 1,3 - 二硝基苯(1,3-DNB)、2 - 氨基 - 2,6 - 二硝基甲苯(2A-DNT)和季戊四醇四硝酸酯(PETN)。这些污染物的出现与历史上的军事活动密切相关,如皮夫卡河的污染可能源于当前军事训练活动,而切尔内拉夫齐和 NG-4 等地的污染则与两次世界大战有关。除皮夫卡河军事训练区外,其他污染并非来自当前活跃的军事训练场地,这表明欧盟的军事绿化政策在一定程度上是有效的。

研究结论和讨论部分指出,该研究成功开发并验证了一种分析方法,能够同时分离 16 种含能硝基化合物。通过该方法检测发现,除穆拉河外,其他水样中污染物含量较低。这是首次对斯洛文尼亚境内地下水和地表水中的硝基污染物进行报道,证实了含能硝基化合物在战争结束数十年后仍广泛存在于环境中。由于这些化合物对人体健康和生态系统危害极大,因此对水体中硝基污染物的监测和治理刻不容缓。未来研究还应关注污染物出现与当地季节性变化和极端天气事件的关联,以便更全面地了解和应对含能硝基化合物带来的环境问题。

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