城市污泥中鄰苯二甲酸酯分析方法研究

彭競（廣州市環(huán)境監(jiān)測中心， 廣東 廣州 510030）

城市污泥中鄰苯二甲酸酯分析方法研究

彭競（廣州市環(huán)境監(jiān)測中心， 廣東 廣州 510030）

本文研究了城市污泥中鄰苯二甲酸酯的分析測定方法，建立了超聲萃取—反相液相色譜測定鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸正二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸正二辛酯（DOP）的方法。確定了色譜分離條件，即流動相流速1.000mL/min、溫度35℃、流動相為甲醇：水=95%：5%（V∶V）。采用超聲萃取-柱層析分離凈化前處理，確定了以二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液進行超聲萃取兩次，每次萃取時間45min，定量濾紙過濾萃取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.5ml左右，用二氯甲烷溶解濃縮物，過無水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱，依次用環(huán)己烷、二氯甲烷洗脫，再用二氯甲烷與丙酮的混合液洗脫，分別收集洗脫液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干的提取凈化方法。本方法對DMP的檢測線性范圍是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.37%～2.63%，檢測限是0.032mg/kg，對DBP的檢測線性范圍是1.00mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.33%～1.99%，檢測限是0.052mg/kg，對DOP的檢測線性范圍是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.60%～4.77%，檢測限是0.050mg/kg。用選定的條件測得廣州市珠江河底泥中均含以上三種物質(zhì)。

城市污泥；鄰苯二甲酸酯；分析測定方法

鄰苯二甲酸酯PAEs簡稱為酞酸酯，大多為無色透明的油狀液體，一般難溶于水，易溶于有機溶劑，屬于中等極性物質(zhì)。PAEs是一類普遍使用的化學工業(yè)品，它主要作為聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯生產(chǎn)中不可缺少的改性添加劑 ，用于增大產(chǎn)品的可塑性 ，提高產(chǎn)品的強度 ，也可用作農(nóng)藥載體、驅(qū)蟲劑、化妝品、香味品、潤滑劑和去泡劑的生產(chǎn)原料。此外 ，PAEs 在家具、汽車、電線電纜和服裝等行業(yè)也有廣泛的應用［1］。

目前，PAEs分析檢測方法主要有氣相色譜法、液相色譜法、紅外光譜法和薄層色譜法，其中應用最為普遍的是帶有質(zhì)譜檢測器（MSD）的氣相色譜法。隨著高效相色譜儀和液-質(zhì)聯(lián)用儀的推廣使用， HPLC和LC—MS的研究也越來越多［2］。

本文擬探討采用超聲萃取—反相液相色譜法測定城市污泥中PAEs，探索了下色譜分離條件，確定了流動相，流速，溫度等色譜溫度，同時優(yōu)化選擇了萃取方法，確定了較好凈化分離效果條件。方法簡便，易操作。取珠江河底污泥進行測定，在珠江河的沿岸有許多生活污水排放口，因此有部分鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)排放進入珠江河沉積于污泥中，珠江河橫貫廣州市區(qū)，對其底泥的測定在一定程度上反映了廣州市河流的DMP、DBP、DOP水平。

1　實驗部分

1.1色譜分析條件研究

1.1.1定性、定量分析原理

用甲醇作溶劑，配制單一組分標準試樣，分別進樣，記錄出峰時間；同樣條件下進混合標樣，根據(jù)保留時間定性，根據(jù)色譜峰面積與試樣濃度成正比進行定量分析。

1.1.2液相色譜條件探索

分別以1.00mg/L、5.00mg/L、10.0mg/L的標準樣進行以下色譜分離條件的探索。

研究柱溫（分別為25℃、30℃、35℃）、 流速（分別為0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min）、流動相（甲醇與水體積比例分別取85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%）對分離效果的影響，確定色譜條件。

1.1.3繪制標準曲線，確定方法的線性范圍、檢測限、精密度

用甲醇作溶劑配制鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸正二丁酯、鄰苯二甲酸正二辛酯三組分濃度相同的混合標準溶液，稀釋配制成各組分濃度為0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、1.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合標準系列，在選定色譜條件下進樣，以峰面積對濃度作圖繪制標準曲線。

取濃度為1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合標準液，每種濃度重復測6次，計算精密度。

1.2污泥中鄰苯二甲酸酯的測定

1.2.1樣品的采集、干燥、過篩

樣品采自珠江河底泥（后航道）。將采集的樣品置于恒溫烘箱中，于60℃條件下烘至六成干，再在室溫條件下，在陰涼通風處晾干，用研缽研磨全部通過80目網(wǎng)篩，儲存在玻璃瓶中備用。

1.2.2萃取條件的優(yōu)化選擇

以珠江河底泥為樣品，在以下條件分析比較各因素對DMP、DBP、DOP的萃取效果。

萃取劑：正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1（V∶V）、二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）、環(huán)己烷∶丙酮=3∶2（V∶V）超聲時間：30min、45min、60min萃取次數(shù)：一次、兩次、三次

1.2.3層析柱制備及凈化分離條件的探索

在直徑1cm帶刻度玻璃通管柱內(nèi)，依次填充適量脫脂棉，硅膠（5cm），氧化鋁（1.5cm），無水硫酸鈉（1cm），制備層析柱。對珠江河底泥萃取液凈化分離，用環(huán)己烷，二氯甲烷、丙酮洗脫，變換洗脫劑，分段收集洗脫液，比較分析凈化分離效果，確定凈化分離條件。

1.2.4樣品的處理測定

經(jīng)過綜合比較分析，對各種污泥稱取10.0g，加入50.00ml二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液超聲萃取兩次，每次超聲45min，用定量濾紙過濾，合并萃取液， 萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.50ml左右，用2.00mL二氯甲烷溶解濃縮物，過無水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱，依次用5.00mL環(huán)己烷、15.00mL二氯甲烷洗脫，再用20.00mL二氯甲烷與丙酮的混合液洗脫，分別收集洗脫液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干洗脫液，再分別用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色譜測定。在對樣品測定的同時做空白實驗及加標回收率實驗。

2　結(jié)果與討論

2.1液相色譜條件

2.1.1測定波長的選擇

根據(jù)DMP、DBP和DOP的吸收光譜圖，得出三種組分在224nm處有最強吸收，選定其為測定波長。

2.1.2溫度的選擇

柱溫溫度變化對出各種物質(zhì)的出峰時間及分離程度存在著影響，其他條件相同的情況下，溫度越高，各種物質(zhì)的出峰時間相對越短，且分離程度相對越好，通過對25℃、30℃、35℃柱溫的分析比較確定了35℃為最佳出峰條件。

2.1.3流動相流速的選擇

流動相的流速對各種物質(zhì)的出峰時間及分離程度存在著影響，在其它條件相同的情況下，流速越低，各種物質(zhì)的出峰時間會相應延長，流速越高，各種物質(zhì)的出峰時間會相應縮短，相鄰物質(zhì)的分離程度與流速高低不存在明顯的比例關(guān)系，存在一個最佳流速。通過對流速0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min的綜合比較分析，確定1.0mL/min為最佳流速。

2.1.4流動相的選擇

流動相是影響各種物質(zhì)出峰效果與相鄰峰分離程度的最重要因素，不同的流動相確定了各種物質(zhì)的出峰順序，決定了各種物質(zhì)的出峰時間及相鄰峰的分離程度。本實驗在溫度為35℃，流速為1.000mL/min條件下，得到流動相甲醇與水體積比分別為85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%的色譜分離圖，通過比較不同流動相比例的色譜圖可以發(fā)現(xiàn)，流動相甲醇：水為85% ∶15%（V∶V）和90%∶10%（V∶V）時出峰時間長，各個相鄰峰的分離效果較好，但對于極性相對較弱的鄰苯二甲酸正二辛醋（DOP）出峰效果不理想。流動相為100%甲醇時，相鄰組分分離效果不夠理想。而甲醇∶水=95%∶5%（V∶V）則彌補了兩者的不足因此本實驗綜合比較選擇流動相為甲醇∶水=95% ∶5%（V∶V）。

綜合比較，確定最佳色譜條件為：流速1.000mL/min、溫度35℃、流動相為甲醇∶水=95% ∶5%（V∶V），在以上條件下，15.00mg/L混合標準樣的色譜分離圖如圖8。其中DMP出峰時間為3.167min、DBP的出峰時間為4.151min、DOP的出峰時間為8.692min。

圖1　標準條件下DMP、DBP、DOP出峰圖

2.2標準曲線、精密度及檢測限

在選定色譜條件流速1mL/min、溫度35℃、流動相為甲醇∶水=95%∶5%（V∶V）下，根據(jù)樣品提取定容后各物質(zhì)的濃度范圍， 配制DMP、DBP、DOP濃度均為0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、10.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合標準系列，進樣，以峰面積對濃度繪制標準曲線。

2.2.1標準曲線

峰面積對濃度繪制標準曲線見表1

表1　DMP、DBP、DOP標準曲線方程

2.2.2方法的精密度及檢測限

取濃度為1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合標準液，每種濃度重復測6次，峰面積及相對標準偏差見表2、表3、表4。

表2　濃度為1.00mg/L標準溶液的峰面積及相對標準偏差

表3　濃度為5.00mg/L標準溶液的峰面積及相對標準偏差

表4　濃度為15.00mg/L標準溶液的峰面積及相對標準偏差

DMP、DBP、DOP的檢測限分別為0.032mg/kg、0.052mg/kg、0.050mg/kg。

2.3污泥樣品的測定

2.3.1萃取條件的優(yōu)化選擇

（1）萃取劑的選擇

萃取劑是萃取效果的決定性因素，不同的萃取劑對同一物質(zhì)的萃取率不同，同一萃取劑對不同物質(zhì)的萃取率也存在著差異，分別采用正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1（V∶V）、二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）、環(huán)己烷∶丙酮=3∶2（V∶V）作為萃取劑，對河底泥，在確定的其它條件下，得到萃取劑為二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）時萃取率最高

（2）超聲萃取時間的確定

超聲萃取的時間也會對萃取效果產(chǎn)生影響，改變超聲時間30min、45min、60min，比較萃取效果，其中萃取時間對DMP影響不大，但對DBP、DOP還存在著一定影響，45min時的萃取效果已較理想，因此選定萃取時間為45min。

（3）萃取次數(shù)的確定

萃取次數(shù)對最終的萃取效率存在一定的影響對于萃取次數(shù)，經(jīng)過試驗分析比較，萃取一次效果不是很理想，而兩次萃取就達到了最高萃取率，因此選定萃取次數(shù)為兩次。

2.3.2層析柱凈化分離條件

通過實驗確定層析柱為直徑1.0cm的玻璃通管柱，由下往上依次填充適量脫脂棉，硅膠（5.0cm），氧化鋁（1.5cm），無水硫酸鈉（1.0cm），洗脫液先用5.00mL環(huán)己烷沖洗極性小的烴類，接著用15.00mL二氯甲烷沖洗，洗出DOP，收集洗滌液，再用20.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶1（V∶V）的洗滌液沖洗下極性相對大的酯類DMP、DBP，收集洗脫液。

經(jīng)過分析研究和綜合比較，確定稱取10.0g污泥，加入50.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液超聲萃取兩次，每次超聲45min，用定量濾紙過濾，合并萃取液， 萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.50mL左右，用2.00mL二氯甲烷溶解濃縮物，過無水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱，依次用5.00mL環(huán)己烷、15.00mL二氯甲烷洗脫，再用20.00mL二氯甲烷與丙酮的混合液（3V∶1V）洗脫，分別收集洗脫液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干洗脫液，再分別用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色譜測定。

2.3.3樣品測定

根據(jù)以上實驗確定的條件，對樣品進行處理，測定，測得樣品中物質(zhì)的濃度，同時做空白測定，結(jié)果見表5。

表5　樣品測定結(jié)果

3　結(jié)語

（1）通過探索建立了超生萃取—反相液相色譜法測定污泥中鄰苯二甲酸酯的方法，本方法對DMP的檢測線性范圍是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度是0.37%～2.63%，檢測限是0.032mg/kg，本方法對DMP的檢測線性范圍是1.00mg/L～20.00mg/L，精密度是0.33%～1.99%，檢測限是0.052mg/kg，本方法對DMP的檢測線性范圍是0.50mg/ L～20.00mg/L，精密度是0.60%～4.77%，檢測限是0.050mg/kg。本實驗成功的最重要因素是在凈化洗脫的過程中對洗脫劑的把握，由于DMP的極性相對較大，洗脫難度相對較大，因此正確把握洗脫劑的用量，正確的收集時間是是試驗成功的重要保障，本實驗有待提高的也正是對洗脫過程的探索。

（2）經(jīng)過檢測，廣州珠江河底泥中含有DMP、DBP、DOP。

［1］張?zhí)N暉，陳秉衡，鄭力行，等.人體生物樣品中鄰苯二甲酸酯類的含量［J］.中華預防醫(yī)學雜志，2003，37：429-434.

［2］陳朝瓊，嚴平，李茂全，魏敏，陳衛(wèi)中.鄰苯二甲酸酯的分析方法研究進展［N］.成都醫(yī)學院學報，2007.