【VIP专享】硝基苯类的测定

第二十二章硝基苯类的测定
22.1概述
硝基苯是一种广泛应用的化工原料，常见的硝基苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯及二硝基氯苯等。

该类化合物均难溶于水，易溶于乙醇、乙醚及其它有机溶剂。

应用于印染、国防、塑料、医药与农药工业。

由于硝基苯结构稳定，较难降解，特别是进入水体会以黄绿色油状物沉入水底，并随地下水渗入土壤，长时间保持不变，因此，造成的水体和土壤污染会持续相当长的时间，并对水生生态系统和土壤—陆地生态系统产生一系列的生态影响和环境效应。

人体可通过呼吸道吸入或皮肤吸收而产生毒性作用，可引起神经系统症状、贫血，可破坏人体的肝脏和呼吸系统，由于其毒性强、分布广，硝基苯可直接作用于肝细胞导致肝实质病变，引起中毒性肝病。

肝脏脂肪变性，严重者可发生亚急性肝坏死。

急性硝基苯中毒的神经系统症状较明显，严重者可有高热，并有多汗，缓脉，初期血压升高，瞳孔扩大等植物神经系统紊乱症状。

慢性中毒可有神经衰弱综合症，慢性溶血时，可出现贫血、黄疸。

吸人硝基苯后，由于它的氧化作用，使血红蛋白变成氧化血红蛋白(即高铁血红蛋白)，大大阻止了血红蛋白的输送氧的作用,因而呈现呼吸急促和皮肤苍白的现象。

症状严重的患者会因呼吸衰竭而死亡。

22.2相关环保标准和工作需要
国外学者对硝基苯的环境效应已经有了一定研究。

但过去一段时期，硝基苯污染在我国并没有引起足够重视，有关硝基苯环境行为及产生的环境效应等方面研究基础薄弱，对生物暴露情况、硝基苯的作用效果及作用机制等缺乏数据，限制了风险评价、管理及硝基苯等苯类有机环境污染物控制战略计划的制定。

按照我国国家标准《急性毒性实验》附录D的毒性分级标准，硝基苯(501～5000
mg/kg)属于低毒污染物，但由于硝基苯属于易燃易爆的危险物质，容易产生环境污染事件，因此许多国家和组织都将硝基苯作为优先污染物记录在案，特别是2005年中石油吉林石化公司爆炸引起的硝基苯污染事件为人们再次敲响了警钟，因此，有必要对环境中硝基苯进行监测。

目前还未制定出土壤中硝基苯的标准限值，其在水体中的标准限值规定如下，国家在《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）[2]中规定集中式生活饮用水地表水特定项目标准限值中规定：硝基苯为0.017mg/L、二硝基苯为0.5mg/L、2，4-二硝基甲苯为
0.0003mg/L、硝基氯苯为 0.05mg/L、2，4-二硝基氯苯为 0.5mg/L；《污水综合排放标准》（GB8978-1996）[3]
中规定第二类污染物最高允许排放浓度硝基苯类为：一级标准 2.0mg/L、二级标准3.0mg/L、三级标准 5.0mg/L；《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）[4]中生活饮用水水质参考指标及限值规定硝基苯为0.017 mg/L；《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB19819-2002)
[5]中规定最高允许排放浓度（日均值）对-硝基氯苯0.5mg/L、2，4-二硝基氯苯0.5 mg/L；《兵器工业水污染排放标准-火炸药》（GB 14470.1-2002）[6]中，TNT(2,4,6 三硝基甲苯)的最低检出限值为 0.5mg/L、DNT(二硝基甲苯)的最低排放限值为 3.0mg/L。

22.3分析方法最新进展
土壤中硝基苯类属于难检测的一类污染物。

目前，大气、地下水中硝基苯的测定已有标准方法，土壤中的测定方法特别是前处理方法尚未统一，而且分析土壤中的硝基苯类化合物的研究论文较为少见。

土壤中硝基苯通常采用提取净化浓缩进样的标准模式进行分析，提取方法通常可选择快速溶剂萃取法、微波萃取法、超声萃取法、索式提取法、超临界流体萃取法等，净化方法通常可以采用凝胶渗透色谱法，固相萃取法等。

土壤中硝基苯的分析方法通常采用气相色谱法（ECD检测器），气相色谱/质谱联用法。

有报道采用超声提取-氟罗里硅土柱净化-气相色谱/质谱联用选择离子扫描模式测定；有报道从土壤中采用水蒸汽蒸馏萃取-气相色谱法测定；还有报道采用顶空气相色谱法测定土壤中的硝基苯类。

还有学者采用微波萃取或者固相萃取-气相色谱或者气相色谱质谱法测定土壤环境中的硝基苯。

例如张永娟等采用微波萃取-气相色谱法测定土壤中的硝基苯类化合物。

（张永娟,刘琳,池帛洋,刘潇,陈立新.土壤环境中硝基苯的微波萃取-气相色谱法检测技术的研究.环境科学与管理，2010,35（4）：138~140.）
22.4国内外相关分析方法
22.4.1 国外对硝基苯分析方法的研究
国外对硝基苯类化合物的测定方法主要是气相色谱法和气质联用法，主要是美国 EPA 方法以及相关文献涉及较多。

EPA8091：Nitroaromatics and cyclic ketones by gas chromatography[11].测定水和废水以及土壤中的硝基苯类和环酮类化合物，其中硝基苯类化合物种类较多，包括硝基苯、硝基甲苯、硝基氯苯、二硝基甲苯、二硝基氯苯、二氯硝基苯、三氯硝基苯、四氯硝基苯，水中硝基苯类用正己烷萃取，使用DB-5和1701毛细柱分离，ECD检测器检测，检
出浓度可以达到ppb级；
EPA525.2：Determination of organic compounds in drinking water by liquid-solid extraction and capillary column gas chromatography/mass spectrometry[12]。

用于饮用水、水源水或处理过程中的饮用水的检测，使用C18固相萃取柱或萃取膜萃取富集、二氯甲烷和乙酸乙酯洗脱、DB-5MS毛细柱分离、气相色谱/质谱监测，只有2，4-二硝基甲苯和2，6-二硝基甲苯的测定法；方法检出限为0.1-10 μg/L。

EPA526：Determination of selected semi-volatile organic compounds in drinking water by solid phase extraction and capillary column gas chromatography/mass spectrometry[13]。

与EPA525.2相似，但只有硝基苯的测定法，使用DB-5MS毛细柱和气相色谱/质谱监测。

EPA8270C：Semivolatile organic compounds by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS)[14]。

用于测定固废、土壤、气、水样的检测，包括了二硝基苯、2，4-二硝基甲苯和2，6-二硝基甲苯的测定；使用二氯甲烷萃取，DB-5MS 毛细柱或类似柱分离和气相色谱/质谱检测。

液体样品在中性溶液中用二氯甲烷萃取，采用3510（液液
萃取法）或3520（连续液液萃取法）或其他合适的技术。

固体样品采用正己烷丙酮或二氯甲烷丙酮的混合溶剂（1:1，v/v）进行萃取，方法参照3540（索式提取），3541（自动索式提取），3545（快速溶剂萃取），3550（超声萃取）或其他的合适技术。

净化方法可采用3610（氧化铝净化），3620（佛罗里硅土），3630（硅胶净化），3640（凝胶渗透色谱净化），3660（硫净化）。

分析采用毛细管柱气相色谱和ECD检测器以及质谱检测器，其中硝基苯
的质谱检测器响应较低，ECD检测器的定性能力不强，这是硝基苯类化合物分析中应该注
意的地方。

EPA609：Nitroaromatics and isophorone- Methods for organic chemical analysis of 4municipal and industrial wastewater[15]。

用于城市污水和工业废水的监测，使用二氯甲烷作为萃取溶剂、填充柱分离、气相色谱FID 和ECD 法测定，监测的硝基苯类化合物包括硝基苯、2，4-二硝基甲苯和 2，6-二硝基甲苯，方法检出限为 0.01-13.7μg/L。

EPA625：Base/neutrals and acids-Methods for organic organic chemical chemical analysis of municipal and industrial wasterwater[16]。

测定城市和工业废
水中有机污染物，涉及到的硝基苯类化合物只有2，4-二硝基甲苯和2，6-二硝基甲苯，该方法使用二氯甲烷萃取，填充柱分离、气相色谱/质谱检测。

方法检出限为 1.9-5.7μg/L。

国际标准化组织(ISO)、美国材料与试验协会（ASTM）、日本标准化组织（JIS）以及欧盟方法对水中硝基苯类化合物气相色谱测定的方法原理与美国 EPA 方法类似。

22.4.2 国内对硝基苯分析方法的研究
国内还没有土壤中硝基苯的分析方法，目前的标准方法主要集中在水中硝基苯的分析。

例如测定水样中硝基苯类化合物主要采用《水质硝基苯、硝基甲苯、硝基氯苯、二硝基甲苯的测定气相色谱法》GB13194-1991、《生活饮用水标准检测检验方法》GB/T5750.8-2006 [17]、《水质硝基苯类化合物的测定气相色谱法》HJ592-2010[18]、《水质梯恩梯黑索金地恩梯的测定气相色谱法》GB/T1394-1992[19]、水利部行业标准《水中有机物分析方法痕
量硝基苯类化合物的测定树脂吸附/气相色谱法》SL/T273.1-2001[20]、《水和废水监测分
析方法（第四版）》[21]以及标准方法《水质硝基苯类化合物的测定液液萃取/固相萃取-气相色谱法》（HJ 648-2013）[8]规定的方法。

GB13194-1991 测定地表水、工业废水和地下水中硝基苯、硝基甲苯、硝基氯苯、二硝基甲苯（2，6-DNT、2，5-DNT、2，4-DNT）和 2，4-二硝基氯苯，使用苯溶剂直接萃取
或蒸馏-苯萃取，玻璃填充柱分离，ECD 检测器分析测定。

方法检出限为：一硝基苯类为
0.2μg/L、DNT 类为0.3μg/L。

所分析的化合物不能满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中规定集中式生活饮用水地表水特定项目标准限值的要求：缺少对二硝基苯类的检测，方法检出限中 2，4-二硝基甲苯与标准限制相等不能满足监测的要求。

GB/T5057.8-2006 测定生活饮用水及其水源水中硝基苯、三硝基甲苯、二硝基苯、硝基
氯苯和2，4-二硝基氯苯。

测定原理硝基苯：用硫酸酸化，用苯萃取，电子捕获检测器测定；
三硝基甲苯：在酸性介质中经二氯甲烷萃取浓缩后，用带氢火焰检测器的气相色谱仪测定；
二硝基苯、硝基氯苯和二硝基氯苯用苯与乙酸乙酯混合溶剂或 GDX502 聚二乙烯基苯多孔
小球吸附、浓缩，用电子捕获检测器测定。

方法检出限为：硝基苯0.5μg/L、三硝基甲苯50.4mg/L、二硝基苯0.04-0.1μg/L、硝基氯苯0.02μg/L和2，4-二硝基氯苯
0.1μg/L。

HJ592-2010 是对《工业废水总硝基化合物的测定气相色谱法》（4919-85）的修改，
测定范围为工业废水和生活污水，测定的化合物为硝基苯、（对、间、邻）-硝基甲苯、
2,4-
二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯、2,4,6-三硝基甲苯、1,3,5-三硝基苯和 2,4,6-三硝基苯甲酸共十种化合物，用二氯甲烷萃取水中硝基苯类化合物萃取液经脱水和浓缩后，用氢火焰离子化检测器测定，2,4,6-三硝基苯甲酸的测定方法是将二氯甲烷萃取后的水样进行加热，再用二氯甲烷萃取。

方法检出限为 0.002-0.003mg/L。

HJ 648-2013 是对《水质硝基苯、硝基甲苯、硝基氯苯、二硝基甲苯的测定气相色谱法》(GB13194-91)的修订。

适用于地表水、地下水、工业废水、生活污水和海水中15 种硝
基苯类化合物的液液萃取和固相萃取法气相色谱测定方法。

15 种硝基苯类化合物包括硝基苯、对-硝基甲苯、间-硝基甲苯、邻-硝基甲苯、对-硝基氯苯、间-硝基氯苯、邻-硝基氯苯、
对-二硝基苯、间-二硝基苯、邻-二硝基苯、2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）、2,6-二硝基甲苯（2,6-DNT）、3,4-二硝基甲苯（3,4-DNT）、2,4-二硝基氯苯、2,4,6-三硝基甲苯（2,4,6-TNT）。

当液液萃取法取样量为 200ml，固相萃取法取样量为 1.0L 时，液液萃取方法检出限为
0.017μg/L~0.22μg/L，固相萃取方法检出限为0.0032μg/L~0.048μg/L。

SL/T273.1-2001 适用于地表水、地下水及饮用水中痕量硝基苯类化合物，包括硝基苯、
硝基甲苯、硝基氯苯、二硝基甲苯、二硝基氯苯，采用 GDX502 固相萃取富集、苯溶剂洗脱、毛细柱分离的气相色谱测定方法。

本方法检出限为硝基苯：0.010μg/L、硝基甲苯
0.015μg/L、硝基氯苯0.002μg/L、二硝基甲苯0.005μg/L、二硝基氯苯0.004μg/L。

《水和废水监测分析方法（第四版）》均采用的是用溶剂苯进行液液萃取，《水和废水
监测分析方法（第四版）》还包括用 GDX502 固相萃取富集、苯溶剂洗脱，测定化合物包
括硝基苯、（对、间、邻）-硝基甲苯、（对、间、邻）-硝基乙苯、对硝基氯苯、2,4-二硝基
甲苯、2,6-二硝基甲苯、2,4-二硝基氯苯、2,5-二硝基氯苯，方法检出限为0.12-0.36μg/L。

22.5难点分析
土壤中硝基苯类化合物的分析难点在于，土壤萃取液会同时萃取很多杂质，这些杂质在气相色谱的通用型检测器（例如ECD）上会极大的干扰标准的测定，质谱是一种很好的定性定量工具，但硝基苯类化合物在质谱上的响应却又很低，因此如何在保证土壤中硝基苯类定性准确的基础上最大程度地提高分析灵敏度是硝基苯类化合物的分析难点。

22.6实例
本应用实例来自于江苏省环境科学研究院的邓延慧采用顶空气相色谱法测定土壤中硝基苯。

方法难点为为了提高回收率，需加入一定体积含有机溶剂的基质修正液，有机溶剂的选择原则为低沸点且溶于水，考虑到物质毒性，该试验选择10%甲醇水溶液为基质修正液。

邓延慧,何忠,齐静娴,王志良,王小平,邱阳.顶空气相色谱法快速测定土壤中苯、苯胺和硝基苯.环境监测管理与技术,2009,21(1):22~24.
22.6.1适用范围
适用于土壤中硝基苯的测定。

22.6.2 规范性引用文件
无
22.6.3方法原理
在顶空进样瓶中加入土壤及一定体积基质修正液，再加入氯化钠使饱和(盐析效应)，并密封后在一定温度下振荡，硝基苯从土壤中溢出，进入水相再挥发到气相，达到气液平衡后，气体经石英毛细管柱分离, FID测定。

22.6.4试剂和材料
（1）主要试剂：1000mg/L苯、苯胺、硝基苯混合标准贮备液；
（2）主要仪器：Agilent6890N型气相色谱仪,配氢火焰离子化检测器(FID)和顶空仪；
22.6. 5仪器和设备
22.6.5.1 前处理设备
22.6.5.2 气相色谱仪
（3）仪器条件：
顶空：震荡5 min；顶空平衡温度90℃,平衡时间12 min；传输线温度100℃；进样针温度100℃。

气相色谱：柱温:初温50℃(保持2 min)，以30℃/min升至130℃(保持2min)；进样口温度250℃；检测器温度280℃；载气氮气流量1.5 mL/min；氢气流量30 mL/min；空气流量300mL/min；尾吹气流量28.5 mL/min；分流比10：1。

（4）方法性能参数：
硝基苯的标准曲线的回归方程：A=88.0C-22.5，线性相关系数r=0.9995，检出限为
0.012mg/kg。

精密度和准确度：取2.0 g土样平行测定6次，同时在10%甲醇水溶液中加入硝基苯标准物质0. 02 mg作加标回收试验，回收率平均值为97.8%，RSD为1.2%。

东北林业大学张永娟等采用微波萃取—气相色谱法研究了农田土壤中的硝基苯含量状况，具体见下：
（1）主要试剂：硝基苯(色标)，苯(色谱纯)
（2）主要仪器：MDS-2002A型消解仪，Agilent6820-GC气相色谱仪(电子捕获检测器)，FW80微型高速万能试样粉碎机，DGF-2A型立式电热鼓风干燥箱。

（3）仪器条件：
微波消解条件：预置压力: 1.5MPa；时间: 10min；初始温度5℃(2℃~5℃为升幅)。

色谱条件：色谱柱: DB-1701毛细色谱柱(30 mm×320μm×0·25μm)；进样温度: 250℃；色谱柱温度70℃(保持2 min)→150℃(保持2 min)；检测器温度：300℃；载气(高纯氮)流速；
5.0 ml/min；进样方式:分流进样；进样量：1μl。

（4）方法性能参数：
硝基苯的标准曲线的回归方程：A=8468C-1309，线性相关系数R2=0.989，说明样品在1.0 mg/L~15.0 mg/L范围内线性关系良。

精密度和准确度：24份空白土样制成含硝基苯浓度为25 ng/g、50 ng/g、100 ng/g、200 ng/g的污染土壤，每个添加水平设六次重复，进行精密度和加标回收率实验，计算最低检出限为0.012mg/L。

回收率在92.4%-99.4%之间。

该方法缩短提取时间，同时还可以减少溶剂消耗，操作快捷方便，回收率高。