N，N-二甲基甲酰胺及其降解產(chǎn)物分析方法研究進(jìn)展*

張明，唐訪良，徐建芬，陳峰，俞雅雲(yún)，余波

（杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，杭州 310007）

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)為良好的溶劑，廣泛用于纖維、皮革、制藥、石油加工和有機(jī)合成工業(yè)中，對人體有一定的毒害作用［1–2］。作為全球DMF使用量最大的國家，我國存在相當(dāng)數(shù)量的DMF被動暴露人群［3］。隨著DMF應(yīng)用行業(yè)的不斷拓寬及使用量的不斷增加，DMF被動暴露人群仍將持續(xù)增加，對暴露人群的健康風(fēng)險(xiǎn)也將越來越大。1990～2007年我國報(bào)道的DMF中毒人數(shù)已超過900人，DMF已成為近幾年我國工業(yè)中毒中常見的毒物之一，國內(nèi)外DMF中毒報(bào)告的人數(shù)在不斷增加［4］。鑒于對人體健康的危害，DMF污染已受到世界各國的高度重視。美國、日本以及歐洲許多國家都將DMF列入優(yōu)先監(jiān)測的黑名單。自2006年1月1日起，DMF被列入我國國家突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測的毒物名單［5］。因此對該化合物檢測方法的研究具有重要意義。尋找方便、快捷、準(zhǔn)確測定此類化合物的方法是分析工作者的研究重點(diǎn)。目前DMF及其降解產(chǎn)物的分析方法主要有分光光度法、氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法、液相色譜法等。隨著大型分析儀器準(zhǔn)確度和靈敏度的提高，色譜、質(zhì)譜檢測方法逐漸成為具有潛力檢測方法。筆者對近年DMF及其降解產(chǎn)物的色譜、質(zhì)譜分析方法研究進(jìn)展及其特點(diǎn)進(jìn)行了綜述。

1 DMF及其降解產(chǎn)物分析方法

1.1 氣相色譜法

目前我國檢測DMF的標(biāo)準(zhǔn)方法是工作場所空氣中3種酰胺類化合物的檢測方法［6］，采用填充柱氣相色譜法。由于國標(biāo)方法操作繁瑣，且靈敏度較低，無法滿足樣品檢測的需求。因此國內(nèi)分析工作者對氣相色譜分析DMF的方法進(jìn)行了大量的改良工作。田寒梅等［7］以活性炭管采集，采用毛細(xì)管色譜柱分離并以GC／FID檢測環(huán)境空氣中的DMF，比較了兩種毛細(xì)管柱的分析效果后發(fā)現(xiàn)，使用HP–FFAP較Rtx-WAX的靈敏度高，檢出限為4.0×10–4μg。查河霞等［8］使用硅膠管采集空氣中DMF和N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，無水乙醇解吸后進(jìn)行氣相色譜測定，選用的極性色譜柱HP–INNOWAX 能夠有效分離混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中的DMF，DMAC。李添娣等［9］對HP–INNOWAX毛細(xì)管柱的分離效果進(jìn)行優(yōu)化，建立起一種多孔玻板吸收液采樣，毛細(xì)管柱直接進(jìn)樣GC／FID檢測空氣中DMF和DMAC，在優(yōu)化的試驗(yàn)條件下，DMF或DMAC與工作場所中一些可能存在的干擾物質(zhì)如苯、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲醇等實(shí)現(xiàn)了很好的分離，互不干擾。趙麗等［10］考察FFAP和INNOWAX兩種色譜柱對分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)極性較強(qiáng)的INNOWAX毛細(xì)管柱分離效果更佳。

由于我國尚無環(huán)境水樣中DMF的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，對于水和廢水樣品，則是參考工作場所空氣中3種酰胺類化合物的檢測方法。由于DMF與水混溶，沸點(diǎn)較高，較難用溶劑或其它方法提取，通常采用直接進(jìn)水樣的方式測定。唐訪良等［11］以Tenax TA作色譜固定相，玻璃柱直接進(jìn)水樣進(jìn)行GC／FID分離和測定，克服了傳統(tǒng)方法存在峰形不佳、柱子易受污染、需用有機(jī)溶劑稀釋等不足，取得滿意的結(jié)果。優(yōu)化后的方法能夠有效分離可能共存或同時(shí)使用的乙二醇–甲醚、乙二醇–乙醚、乙二醇二乙醚等干擾物質(zhì)，DMF檢出限為0.5 mg／L。陳建斌等［12］采用HP–INNOWAX毛細(xì)管柱，利用GC／FID測定廢水中的DMF，可能共存的乙酸乙酯、丙酮、丁酮、苯、甲苯和二甲苯均對測試無干擾。葉長燊等［13］選用XP–1701毛細(xì)管柱，使用GC／FID對皮革廢水萃取液中的DMF和三氯甲烷進(jìn)行測定。

除了環(huán)境樣品，職業(yè)接觸人群尿中DMF及其降解產(chǎn)物的檢測方法研究同樣受到關(guān)注。張偉等［14］采用FFAP窄口徑毛細(xì)管柱，GC／FID測定尿中DMF降解產(chǎn)物N-甲基甲酰胺(NMF)，該方法分離效果佳，峰形尖銳對稱，在職業(yè)接觸者的代謝產(chǎn)物中常會同時(shí)存在DMF、甲酰胺等均不干擾NMF的測定。田寒梅等［15］采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法優(yōu)化尿樣的前處理方法，建立了尿中NMF，DMF同時(shí)測定的毛細(xì)管氣相色譜法。劉丹華等［16］針對檢測工作中發(fā)現(xiàn)的因企業(yè)同時(shí)使用DMF和DMAC，致使兩種酰胺代謝物同時(shí)存在于接觸者尿樣中的現(xiàn)象，研究建立了尿中NMF和N-甲基乙酰胺(NMAC)同時(shí)檢測的氣相色譜新方法。由于NMF和NMAC沸點(diǎn)接近且極性相似，在DB–WAX毛細(xì)管色譜柱上往往很難實(shí)現(xiàn)分離，作者篩選出了DB–624毛細(xì)管色譜柱，通過控制程度升溫實(shí)現(xiàn)NMF和NMAC完全分離，且尿中雜質(zhì)不干擾。

氣相色譜方法同時(shí)廣泛應(yīng)用于藥品、皮革、塑料產(chǎn)品等成品的DMF殘留檢測中。井玥等［17］建立磺胺多辛原料藥中冰乙酸、DMF等有機(jī)溶劑殘留量的GC／FID測定方法，冰乙酸和DMF兩種溶劑殘留在DB–WAX毛細(xì)管柱上能實(shí)現(xiàn)良好分離，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠且靈敏度高。陳淑莎等［18］采用超聲萃取，Supelcowax-10毛細(xì)管柱分離，GC／FID檢測仿皮面料中DMF的殘留量，取得了較滿意效果。孫多志等［19］同樣采用DB–WAX毛細(xì)管柱，利用頂空氣相色譜法，以氮磷檢測器(NPD)測定共聚物塑料中的DMF，該方法利用了氮磷檢測器專屬性強(qiáng)的特點(diǎn)，操作簡便，可以快速準(zhǔn)確定量。

1.2 氣質(zhì)聯(lián)用法

質(zhì)譜檢測器(MS)可獲得分子結(jié)構(gòu)信息，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)鑒定能力，因此氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC–MS)目前在各類有機(jī)化合物的檢測中被廣泛使用，近年來也逐漸應(yīng)用于DMF的檢測中。馬賀偉等［20］建立了皮革中DMF殘留量的測試方法，樣品中的DMF采用蒸餾水萃取，萃取液中再經(jīng)過三氯甲烷反萃取后通過DB–WAX色譜柱分離，以分子離子峰m／z=73 amu作為選擇監(jiān)測離子進(jìn)行分析。對提取溫度、提取時(shí)間以及三氯甲烷反萃取的次數(shù)等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，方法的回收率在90%～107%之間，檢測限為5 mg／kg。王春民等［21］建立DMF職業(yè)接觸者血液中N-甲基氨甲酰加合物測定方法，通過收集DMF職業(yè)接觸人群血液，制備成粉末狀血紅蛋白，經(jīng)降解、提取等步驟處理后，采用SIM模式，用GC–MS分析血液中N-甲基氨甲酰加合物降解產(chǎn)物3-甲基-異丙基乙內(nèi)酸脲水平。方法學(xué)參數(shù)及實(shí)際樣品檢測結(jié)果表明，該方法能很好地應(yīng)用于DMF職業(yè)接觸者血液中N-甲基氨甲酰加合物的測定。郭佳佳等［22］建立了以乙酸乙酯為萃取溶劑，通過超聲提取，提取物通過TR–Wax M5石英毛細(xì)管柱分離后，利用MS技術(shù)對皮革中DMF殘留量進(jìn)行定性和定量的分析方法，準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性良好。方法的回收率為95.93%～101.83%，檢出限為1.50 mg／L。該方法前處理簡單、快捷，準(zhǔn)確度好、精密度高，可以用于皮革等產(chǎn)品中DMF殘留量的定性篩查和精確測定。朱慧紅等［23］建立了一種利用GC–MS對兒童爬行地墊中甲酰胺殘留含量進(jìn)行測定的方法并對實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。方法以丙酮作溶劑，微波萃取提取，提取液經(jīng)C18小柱凈化后，上樣進(jìn)行GC–MS分析。通過比較常用的DB–5MS，DB–17MS和HP–INNOWax 3種不同極性色譜柱對甲酰胺的分離效果，最后選用能使被測物與溶劑峰完全分離，且峰形較佳的HP–INNOWax柱。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該方法測定下限為10 mg／kg，加標(biāo)回收率在86.2%～94.6%之間。

1.3 液相色譜法

高效液相色譜法(HPLC)是分析痕量污染物的常用方法，采用HPLC測定樣品中DMF具有簡便、快速、靈敏，重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。周建科等［24］用液相色譜法測定了面包中的DMF含量，但測定過程中DMF需要預(yù)先抽提出來。對于熒光增白劑CBS這類難以揮發(fā)的主體有機(jī)物，其DMF殘留顯然無法用傳統(tǒng)的氣相色譜檢測，甘宏宇等［25］建立了反相高效液相色譜外標(biāo)法檢測其中DMF殘留量的方法。使用Accurasil C18反相液相色譜柱，以甲醇–水為流動相梯度洗脫，流速為1.0 mL／min，檢測波長為205 nm。在優(yōu)化條件下，DMF質(zhì)量濃度在0.19～141 mg／L范圍內(nèi)與其峰面積線性關(guān)系良好。該方法檢出限(LOD)為0.019%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，具有簡便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理。陳樂等［26］建立了廢水的萃余水相及回收后DMF的高效液相色譜檢測方法。采用Krornasil–C18色譜柱分離，流動相為甲醇–水(體積比為15∶85)，紫外檢測波長為205 nm，DMF質(zhì)量濃度在3.06～38.28 mg／L范圍內(nèi)線性良好，加標(biāo)回收率為99.86%～101.09%。該方法簡便快速，結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，可為廢水中DMF的定量分析及回收提供較好的中控分析方法。張明等［27］基于親水相互作用液相色譜(HILIC)技術(shù)，建立了同時(shí)測定環(huán)境水樣中丙烯酰胺(AA)、DMF和DMAC的液相色譜分析方法。該方法以石墨化碳黑固相萃取小柱凈化并轉(zhuǎn)換樣品溶劑為乙腈，利用HILIC技術(shù)，以乙腈–水作為流動相，等度洗脫，二極管陣列檢測器200 nm條件下檢測，使AA，DMF，DMAC 3種強(qiáng)極性化合物在同一色譜條件下11 min內(nèi)能實(shí)現(xiàn)基線分離。該方法具有簡便快捷、靈敏準(zhǔn)確等特點(diǎn)，所有目標(biāo)化合物在0.05～100 mg／L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性良好，檢出限達(dá)0.01 mg／L，高、中、低3個(gè)水平的平均加標(biāo)回收率為84.1%～106%，能夠滿足環(huán)境水樣中痕量酰胺類污染物檢測的要求。

2 結(jié)論與展望

DMF對人類、環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生的危害已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注。因此建立高選擇性、高靈敏度并具有成本低、速度快、高通量、易重現(xiàn)的分析方法十分必要。對于DMF的檢測分析，目前還是以氣相色譜及其聯(lián)用技術(shù)為主，如GC／FID，GC／NPD，GC–MS等法均能較好地推廣應(yīng)用，也能提供較高的靈敏度，較好地滿足國標(biāo)對廢水、廢氣中DMF限定值的測定要求，但是mg／L級別檢出限顯然限制了其在低濃度的環(huán)境樣品及產(chǎn)品成品溶劑殘留檢測的應(yīng)用。

HPLC技術(shù)具有更高的靈敏度，無需復(fù)雜的樣品處理過程，甚至可以直接進(jìn)樣，特別是使用了HILIC技術(shù)后，對樣品的分離度有了很大提高，但也僅限于基體干擾較小的樣品分析。鑒于環(huán)境水樣、環(huán)境空氣以及產(chǎn)品殘留中DMF通常以極低的濃度出現(xiàn)，而且基質(zhì)復(fù)雜，采用高效的前處理程序成為解決問題的必然途徑，比如已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的固相萃取技術(shù)［28］。因此，開發(fā)能從環(huán)境基體中有效提取和富集低含量DMF的研究具有重要意義和廣闊的應(yīng)用前景，也是將來DMF及其降解產(chǎn)物分析方法的發(fā)展趨勢。

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