超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜多目標(biāo)分析沉積物中的微量有機(jī)紫外線吸收劑

歐瑋輝 唐才明 王春維 金佳濱 彭先芝

摘 要 利用超聲波輔助萃取、通過(guò)硅膠柱層析法凈化，聯(lián)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)建立了同時(shí)檢測(cè)沉積物中12種微量有機(jī)紫外線吸收劑的定性定量方法。優(yōu)化了萃取條件，比較了凈化過(guò)程中硅膠活化溫度、洗脫劑種類(lèi)和體積對(duì)回收率的影響。樣品在甲醇中經(jīng)超聲波輔助萃取3次，每次15 min； 硅膠活化溫度為160 ℃，洗脫劑為甲醇/二氯甲烷混合液（1∶1， V/V）； 質(zhì)譜采用大氣壓力化學(xué)電離源正離子模式，數(shù)據(jù)采集為選擇反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式。目標(biāo)物的回收率為55%～118%，方法定量限為1～250 pg/g，有效控制了基質(zhì)干擾。采用本方法初步分析了珠江廣州城市河段表層沉積物中的有機(jī)紫外線吸收劑，除UV-327外，其它目標(biāo)物均被檢出，含量最高可達(dá)12.0 ng/g（干重）。

關(guān)鍵詞 超聲波輔助萃??； 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜； 紫外線吸收劑； 硅膠柱凈化

1 引 言

紫外線吸收劑被廣泛應(yīng)用于化妝品、洗發(fā)水等個(gè)人護(hù)理品，以減弱太陽(yáng)紫外線對(duì)皮膚和毛發(fā)的傷害【1～3】； 此外，紫外線吸收劑也被添加到紡織品、塑料、汽車(chē)拋光劑等工業(yè)品以延緩產(chǎn)品老化【4～6】。紫外線吸收劑可通過(guò)皮膚和衣物洗滌（如沐浴、衣服清洗等）、娛樂(lè)性活動(dòng)（如游泳）、垃圾滲濾液滲透等多種途徑直接進(jìn)入環(huán)境，亦可經(jīng)處理/未處理的污水和污泥排放間接進(jìn)入環(huán)境【4，7】。研究表明，紫外線吸收劑在地表水、污水和污泥中廣泛存在【6～9】，有些紫外線吸收劑甚至可在生物體中富集【5，7，10，11】。同時(shí)，有機(jī)紫外線吸收劑被證實(shí)具有有內(nèi)分泌干擾效應(yīng)【12，13】。

目前，紫外線吸收劑的分析多采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法【2，10，14】和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法【4，5，15】，檢出限一般在ng/g或ng/L量級(jí)。如劉偉等【16】 采用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）建立了同時(shí)測(cè)定運(yùn)動(dòng)飲料中 9 種紫外線穩(wěn)定劑的分析方法，Poiger等【17】用GC-MS建立了瑞士湖泊水體中4種常用紫外線吸收劑的分析方法； Liu等【18】報(bào)道了污水處理廠進(jìn)出口污水中6種紫外線吸收劑的GC-MS/MS分析方法； Zhang等【4】運(yùn)用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法建立了沉積物和污水處理廠污泥中5種二苯甲酮類(lèi)紫外線吸收劑的分析方法； 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC-MS/MS）亦被用于魚(yú)體內(nèi)有機(jī)紫外線吸收劑的檢測(cè)【5】。

環(huán)境介質(zhì)中有機(jī)紫外線吸收劑的通常須經(jīng)過(guò)萃取濃縮以后才能進(jìn)行儀器分析。常用的固體介質(zhì)中有機(jī)紫外線吸收劑的萃取方法有索氏抽提【11】、加壓流體萃?。≒LE）【6，10，18】、超聲波輔助萃?。║SE）【19】和微波輔助萃?。∕AE）【9】等。此外，由于環(huán)境樣品的復(fù)雜性，萃取后的樣品一般需經(jīng)凈化，降低基質(zhì)干擾，以提高分析靈敏度和準(zhǔn)確性【10】。

已有的研究樣品前處理耗時(shí)較長(zhǎng)、溶劑用量多、操作繁瑣，且通常只能分析某一類(lèi)別幾種有機(jī)紫外線吸收劑【9】。此外，分析方法大多集中在水體中有機(jī)紫外線吸收劑的檢測(cè)【7，8，15】，而對(duì)更為復(fù)雜的固體基質(zhì)，如沉積物中有機(jī)紫外線吸收劑的分析方法的報(bào)道較少【1】。本研究以我國(guó)使用最廣泛的有機(jī)紫外線吸收劑為目標(biāo)物，樣品經(jīng)硅膠層析柱分離凈化，采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）檢測(cè)，建立了針對(duì)沉積物中5類(lèi)12種有機(jī)紫外線吸收劑的多目標(biāo)分析方法。目標(biāo)物定量限多在1～4 pg/g（干重），可用于深入研究有機(jī)紫外線吸收劑在環(huán)境中的分布及其環(huán)境行為。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

TSQ Vantage三重四極桿質(zhì)譜儀，配有Accela 1250四元泵和Accela自動(dòng)進(jìn)樣器的液相色譜系統(tǒng)（美國(guó)Thermo Fisher公司）； YJ-5200D超聲機(jī)（中國(guó)寧波市鄞州甬杰實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）； Syncore Polyvap R-12平行蒸發(fā)儀（瑞士Buchi公司）； TDL-40B離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

分析物和內(nèi)標(biāo)：二苯甲酮-3（BP-3，98%）、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531，98%）、對(duì)甲氧基肉桂酸辛酯 （EHMC，98%）、4-甲基芐亞基樟腦（4-MBC，98%）、奧克立林（OCR，97%）、對(duì)二甲氨基苯甲酸異辛酯（ODPABA，98%）、2-（2′-羥基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基）-5-氯苯并三唑（UV-326，98%）、2-2′-羥基-5′-叔辛基苯基）苯并三唑（UV-329，98%）、2-（2′-羥基-3′，5′-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑（UV-327，98%）、2-（2′-羥基-3′，5′-二叔戊基苯基）苯并三唑（UV-328，98%）、2-（2′-羥基-5′-甲基苯基）苯并三唑（UV-P，97%）、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4，6-二（1-甲基-1-苯基乙基）苯酚（UV-234，98%）和氘代二苯甲酮（BP-d10，98%）購(gòu)自Sigma-Aldrich公司； 4-MBC-d4（98%C/D/N， 加拿大Isotopes公司。上述化學(xué)品的主要物理化學(xué)參數(shù)以及分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

甲醇和正己烷（德國(guó)Merck公司）二氯甲烷（瑞典Oceanpak公司）甲酸和乙酸銨（美國(guó)Sigma-Aldrich公司）為色譜純。實(shí)驗(yàn)用水為屈臣氏蒸餾水（廣州屈臣氏集團(tuán)）。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及內(nèi)標(biāo)化合物在甲醇中配置成10 mg/L儲(chǔ)備混合標(biāo)準(zhǔn)液和10 mg/L混合內(nèi)標(biāo)溶液。工作混合標(biāo)準(zhǔn)液通過(guò)稀釋儲(chǔ)備混合標(biāo)準(zhǔn)液制得。

2.3 樣品采集和處理

在珠江廣州河段采集了6個(gè)表層沉積物樣品（編號(hào)為S1，S2，S3，S4，S5和S6），樣品用干凈的錫箔紙包裹，冷凍干燥后避光保存于

20 ℃?zhèn)溆谩?/p>

冷凍干燥后的表層沉積物樣品經(jīng)研磨粉碎，過(guò)80目篩后得到顆粒均勻的沉積物樣品。稱(chēng)取10 g樣品于50 mL Nalgene FEP離心管（美國(guó)）中，加入混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液至20 ng/g（干重， 下同），混勻。加入20 mL甲醇至離心管中，渦漩混勻后超聲波輔助萃取15 min，4000 r/min離心5 min取上清液。萃取過(guò)程重復(fù)3次，合并所有上清液。上清液減壓蒸發(fā)至約5 mL，用氮?dú)饩徛蹈桑?復(fù)溶于1 mL正己烷中。endprint

硅膠（100～200目）在160 ℃下烘烤12 h。取1.5 g已活化的硅膠填于玻璃層析柱（內(nèi)徑0.7 cm）中。用10 mL正己烷潤(rùn)洗硅膠柱后將樣品轉(zhuǎn)移至層析柱頂部。用10 mL正己烷淋洗硅膠柱并將該洗脫棄之，然后用15 mL二氯甲烷/甲醇混合溶劑（1∶1， V/V）洗脫目標(biāo)物。洗脫液在溫和的氮?dú)庀麓蹈刹⒍ㄈ萦? mL甲醇中，待測(cè)。

2.4 色譜質(zhì)譜條件

2.4.1 色譜條件 ACQUITY UPLCBEH C18色譜柱（50 mm×2.1 mm， 1.7 μm），柱前接Phenomenex C18保護(hù)柱（4.0 mm×2.0 mm，美國(guó)Water公司）。流動(dòng)相A： 5 mmol/L乙酸銨溶液（含0.2%甲酸）； 流動(dòng)相B： 甲醇； 進(jìn)樣量： 5 μL； 流速： 200 μL/min； 柱溫： 40 ℃； 梯度洗脫： 0 ～10 min， 50%～20% A； 10～12 min， 20%～10% A； 12～25 min， 10% A； 25～26 min， 10%～50% A； 26～40 min， 50% A。

2.4.2 質(zhì)譜條件 大氣壓力化學(xué)電離源（APCI）正離子模式； Corona放電電壓4.0 μA； APCI汽化器溫度350 ℃； 鞘氣壓力276 kPa； 輔助氣壓力1.0 MPa； 毛細(xì)管溫度350 ℃。

3 結(jié)果與討論

3.1 UPLC-MS/MS條件

在流動(dòng)相中加入適量的醋酸銨可以增強(qiáng)分析物的保留，改善峰形，甲酸則可以提供質(zhì)子，穩(wěn)定準(zhǔn)分子離子峰，提高分析物的質(zhì)譜響應(yīng)【20】。因而，本研究選擇5 mmol/L醋酸銨與0.2%甲酸混合溶液和甲醇作為流動(dòng)相。比較了進(jìn)樣量為5， 10 和20 μL時(shí)的色譜分離的效果。進(jìn)樣量為10和20 μL時(shí)會(huì)造成部分化合物拖尾。所以，進(jìn)樣量定為5 μL。對(duì)流動(dòng)相洗脫梯度進(jìn)行了優(yōu)化，使分析物基本上達(dá)到了基線分離，如圖1所示。

3.5 樣品分析

應(yīng)用該方法初步分析了珠江廣州城市河段表層沉積物中有機(jī)紫外吸收劑的含量。UV-P， OCR， ODPABA， UV-531， UV-329， UV-326， UV-234和UV-328在所有樣品中都存在，含量為0.011～12.0 ng/g。而4-MBC， BP-3和UV 327則僅在個(gè)別樣品中存在（表5）。珠江河流沉積物中有機(jī)紫外吸收劑的分布及其環(huán)境行為尚有待進(jìn)一步研究。

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