氣相色譜-質譜法快速測定南疆特色林果土壤中22種鄰苯二甲酸酯類殘留

盧亞玲， 蔣 卉， 肖加加， 王新建， 何志帥， 劉文杰*

(1.塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾 843300；2.塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，新疆阿拉爾 843300)

鄰苯二甲酸酯(PAEs)又稱酞酸酯，是世界上生產量最大、應用最廣的人工合成有機化合物之一[1]，主要用作塑料增塑劑[2]。研究表明，PAEs一旦進入人體，易引起肝、腎、肺及心臟、生殖等多組織系統的中毒[3，4]。目前，PAEs已經成為全球最普遍的污染物之一，在土壤沉積物、水體、空氣和大氣沉降物等環(huán)境中都有檢測到PAEs[5]，美國、中國等國家先后將PAEs列為控制的有毒污染物[6]。目前對PAEs分析檢測方法較多，有氣相色譜(GC)、液相色譜(LC)及其聯用技術，紅外光譜法(IR)、薄層色譜(TLC)、毛細管電泳(CE)和熒光法等[7 - 9]。氣相色譜-質譜(GC-MS)結合了色譜的高分離性能和質譜的高靈敏度和選擇性，具有多殘留檢測能力，以及簡化樣品前處理凈化過程、檢測限低等優(yōu)點，在環(huán)境樣品的痕量分析方面應用非常廣闊[10]。新疆林果業(yè)發(fā)展迅速，獲得林果區(qū)較全面的PAEs的殘留及分布特征具有十分重要的意義。

本實驗建立了GC-MS法測定南疆三大果品產區(qū)的特色林果土壤中22種PAEs含量的方法。土壤樣品經超聲提取，離心分離，Al2O3小柱凈化，進GC-MS聯用儀檢測。所建立的方法樣品前處理快速、準確性高、靈敏度好，適合土壤樣品中PAEs的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Finnigan Trace GC-DSQ氣相色譜-質譜聯用儀(美國)；電熱鼓風干燥箱(上海恒科學儀器有限公司)；低速大容量離心機(上海安亭科學儀器廠)；KQ3200DE型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；DC-12H氮吹儀(上海安普科學儀器有限公司)。

儲備液及內標的制備:取1 000 mg/L 混標溶液，加正己烷稀釋至100 mg/L，作為儲備液，保存于4 ℃冰箱，待用。取準確濃度為100 mg/L的嘧霉胺，加正己烷稀釋至10 mg/L，備用。22種鄰苯二甲酸酯混標分別為鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酯二異丙酯(DIPrP)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、鄰苯二甲酸二丙酯(DPrP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二甲氧乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二異戊酯(DIPP)、鄰苯二甲酸雙-4-甲基-2-戊酯(DMPP)、鄰苯二甲酯二乙氧乙酯(DEEP)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHXP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸二丁氧基乙酯(DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二庚酯(DHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPhP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二異葵酯(DIDP)(美國,O2S)，濃度為1 000 mg/L(正己烷，純度>98.0%)。嘧霉胺購于農業(yè)部環(huán)境保護科研檢測所。丙酮、二氯甲烷、NaCl為分析純，購于西安化學試劑廠。正己烷為色譜純，購于天津市致遠化學試劑有限公司。實驗用水為Millipore純水。

1.2 樣品采集

采樣區(qū)域為南疆三大林果土壤的90處采樣點，地域上歸屬于阿克蘇、和田和喀什。每個區(qū)域下設若干采樣片，每個采樣片分布3個采樣點，每個采樣點設3個重復。

1.3 樣品處理方法

1.3.1土壤樣品預處理將采集的表層土壤樣品去掉石礫、根、葉等，置于烘箱內25 ℃烘干10 h。然后研成粉末狀，過80目篩，待用。

1.3.2超聲提取準確稱取土壤樣品1 g，加入丙酮超聲提取30 min，重復兩次，合并上清液。

1.3.3離心分離將上清液置于低速大容量離心機中，在2 000 r/min離心20 min，合并上清液，N2吹定容至4 mL。

1.3.4凈化處理取1 mL上述溶液，加丙酮稀釋，過Al2O3小柱凈化，以10 mL丙酮溶液洗脫，收集洗脫液，N2吹至干，加正己烷定容至2 mL，過0.22 μm有機濾膜，進GC-MS儀測定。

1.4 氣相色譜-質譜檢測條件

色譜條件：色譜柱：安捷倫DB-5毛細管色譜柱，(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；起始柱溫60 ℃，保持2 min，以20 ℃/min升溫至220 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至280 ℃保持5 min；載氣為He氣，流速1.2 mL/min；分流比1∶10；進樣口溫度280 ℃；傳輸線溫度280 ℃。

質譜條件：離子源溫度280 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，掃描范圍20～400 amu，檢索譜庫：NIST、Replib、Mainlib；選擇離子定量，定性和定量離子見表1，其中嘧霉胺選為內標(IS)。

表1 22種鄰苯二甲酸酯保留時間、定性離子、定量離子

(續(xù)表1)

1.5 理化性質測定

參照文獻方法[11，12]，測定土壤的理化性質：含水率、含鹽量、有機質和pH。

2 結果與分析

2.1 樣品提取條件的優(yōu)化

PAEs易溶于丙酮、二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙醇等有機溶劑，當選擇丙酮作為PAEs的提取劑時，能充分提取目標物。比較提取時間，結果表明以30 mL丙酮超聲提取30 min，重復兩次的效果最好。

2.2 分離條件的優(yōu)化

圖1 22種鄰苯二甲酸酯總離子流(TIC)色譜圖

2.2.1色譜條件的優(yōu)化程序升溫的快慢影響峰的分離度及出峰時間。鄰苯二甲酸酯的沸點較高，而且隨著側鏈長度的增加沸點升高。當程序升溫達到220 ℃時(并且保留1 min)，此時保留時間為11 min，內標化合物在10.5 min之前出峰，且內標化合物與其他化合物已完全分離開。圖1為22種鄰苯二甲酸酯與內標的總離子流圖，各組分在25 min以內分離，其中IS為內標物。

2.2.2質譜條件的優(yōu)化PAEs化合物大多具有相同的母體結構，具有豐度很高的m/z149的碎片離子峰，其作為定量離子時靈敏度較好。然而，一些化合物如DIPP與DMPP、DEHP與 DHP結構非常接近，難以達到完全分離。為了準確定量，選擇響應較好的特征離子作為定量離子。

2.3 方法學考察

2.3.1標準曲線的繪制將100 μg/mL的儲備溶液稀釋并加入內標，得到0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5 mg/L混合系列標準溶液。以濃度為橫坐標(x)，各化合物的峰面積與內標物的峰面積之比(y)為縱坐標，繪制標準曲線。表2為該方法的標準曲線和線性范圍，表明在0.05～5 mg/L范圍內，呈現良好的線性。

2.3.2檢出限與定量限檢出限以3倍信噪比所對應的濃度值來計算，結果見表2。由表可得，檢測限可低至0.4 μg/kg，方法靈敏度高。

2.3.3精密度和回收率取低、中、高 的混標溶液，在一日內連續(xù)進樣6次，計算日內精密度；連續(xù)6 d進樣，計算日間精密度。可得方法相對標準偏差(RSD)在0.8%～5.6%范圍之內，精密度良好。在樣品中分別加入一定濃度鄰苯二甲酸酯混標溶液，經樣品處理，凈化，進氣相色譜-質譜測定，計算加標回收率及RSD，見表2。由表2可得，PAEs的回收率為78.5%～108.2%，RSD為1.1%～6.3%，回收率比較高，滿足分析要求。

表2 線性方程，相關系數，檢出限、回收率和精密度

(續(xù)表2)

2.4 不同采樣點土壤的理化性質

土壤中PAEs的濃度水平、分配規(guī)律與土壤特性有一定關系。采樣點分別為阿克蘇(AKS)和田(HT)及喀什(KS)地區(qū)各土樣的采樣點和理化性質測定結果見表3。由表3可知，南疆的土壤具有鹽堿性，各采樣點的理化性質接近，具有代表性。

表3 不同采樣點土壤主要理化性質

2.5 結果分析

國內大多地方存在PAEs的污染，污染主要為DEHP、 DINP、 DIDP、DBP、BBP 和DnOP[13,14]，圖2是樣品中PAEs測定的總離子流色譜圖，可以明顯看到有少量PAEs峰。通過對南疆三大果區(qū)的90處土壤的測定結果分析(圖3)，其中62處土壤中均有不同濃度的PAEs殘留(68.89%)，28處果園土壤中PAEs低于檢出限(31.11%)。其中，殘留量超過10 mg/kg的有7處，占全部采樣點的7.78%。最高的殘留量為84.64 mg/kg，且∑PAEs最大達到了125.89 mg/kg，達到了嚴重污染的程度。經過分析土壤類型來源發(fā)現，林果土壤中最主要的PAEs污染物為DIBP、DBP和DEHP，三大林果區(qū)部分PAEs的含量較高，主要來源于膜下滴灌等塑料制品的輸入污染。新開林果地主要是沙化地帶，污染程度較低；靠近水流域土壤的污染程度較低。

圖2 樣品的總離子流(TIC)色譜圖

圖3 土樣中PAEs分布圖

3 結論

建立了氣相色譜-質譜法快速測定南疆特色土壤中22種鄰苯二甲酸酯類化合物殘留。土壤樣品經超聲提取，離心分離，Al2O3小柱凈化，進氣相色譜-質譜檢測。在該條件下，內標法定量，建立的方法準確度高、靈敏度好，適合土壤樣品中鄰苯二甲酸酯類物質的測定。經過對南疆三個林果區(qū)90個土壤樣品的分析，得出新疆土壤中最主要的鄰苯二甲酸酯類污染物為DIBP、DBP和DEHP，部分達到了嚴重污染。該實驗對新疆土壤的合理利用和治理具有重要的意義。