高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測定水體和沉積物中12種有機(jī)磷酸酯類化合物

陳玫宏++徐懷洲++宋寧慧++吳晟旻++程杰

摘要 建立了高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合固相萃取和液液萃取方法檢測水體和沉積物中12種磷酸酯類（OPEs）化合物殘留的方法。水樣樣品經(jīng)LB固相萃取柱富集，乙酸乙酯洗脫兩次，沉積物樣品以乙腈超聲萃取，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用超純水稀釋后重復(fù)水樣處理步驟，采用ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（150 mm×21 mm， 35 μm）進(jìn)行分離，以02%甲酸甲醇作為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，采用正離子MRM監(jiān)測模式，外標(biāo)法定量分析。水樣中，12種OPEs在005、010和050 μg/L加標(biāo)水平下，除MP （285%～478%）和EP （224%～738%） 外，其余目標(biāo)化合物的平均回收率為664%～1150%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為05%～91%，方法定量限（MOQ）為0001～0050 μg/L；沉積物中，在5、10和50 μg/kg加標(biāo)水平下，除MP（357%～449%）、CEP （312%～489%）外，其余目標(biāo)化合物的平均回收率為659%～1200%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為001%～95%，方法定量限（MOQ）為002～20 μg/kg（dw）?；谏鲜龇椒▽μ畼雍统练e物樣品中目標(biāo)化合物定量檢測分析，∑OPEs含量分別為01～17 μg/L和81～420 μg/kg dw。

關(guān)鍵詞 有機(jī)磷酸酯； 高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法； 水樣； 沉積物

1引 言

近年來，由于多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）類阻燃劑的生物毒性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，世界各國已經(jīng)逐步限制和禁止多溴聯(lián)苯醚的生產(chǎn)和應(yīng)用＼[1，2＼]。有機(jī)磷酸酯（OPEs）作為溴代阻燃劑的主要替代品，已經(jīng)廣泛用于塑料、紡織品、電子設(shè)備和家居用品中＼[3～5＼]。由于OPEs主要以物理方式添加到產(chǎn)品中，在其生產(chǎn)、使用、處置過程中不可避免的經(jīng)由各種途徑進(jìn)入地表水體，且隨沉降作用可以蓄積到沉積物中，當(dāng)水環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)會(huì)再次釋放到水中，目前在天然水體和沉積物中均有檢出＼[6～10＼]。生物毒理研究表明，OPEs具有神經(jīng)毒性＼[11，12＼]、致癌性＼[13，14＼]、內(nèi)分泌干擾效應(yīng)＼[15，16＼]，對水生生物和人體健康造成潛在威脅。

目前，OPEs的檢測方法主要有氣相色譜法（GC）＼[17～19＼]、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（GCM、GCEIM）＼[20～23＼]、液相色譜法（PLC）＼[24，25＼]、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（PLCM/M）＼[26，27＼]等。由于水體中殘留的OPEs多以痕量水平存在，通常都需要對水樣進(jìn)行富集濃縮后進(jìn)行檢測，另外，沉積物成分較復(fù)雜，對OPEs檢測存在基質(zhì)干擾。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法因高靈敏度和高選擇性，抗干擾能力強(qiáng)，可以成為OPEs殘留定性定量分析的有效工具。本研究在已有的OPEs分析方法基礎(chǔ)上，利用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測法并結(jié)合固相萃取和液/液萃取的前處理方法，建立了水體和沉積物中痕量的12種OPEs殘留定量分析方法和質(zhì)控體系。本方法操作簡單、靈敏度高，可以用于水環(huán)境中OPEs的暴露評(píng)價(jià)分析，將本方法應(yīng)用于太湖水體和沉積物中OPEs的分析，對于認(rèn)識(shí)太湖OPEs的遷移變化及生態(tài)效應(yīng)具有重要的科學(xué)意義。

2實(shí)驗(yàn)部分

21儀器與試劑

超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（LCAgilent echnologies 1290 Infinity，美國MAB CIEX QRAP 4500，）；ENVI18固相萃取柱（6 mL/500 mg，美國upelco公司）；Oasis LB小柱（6 mL/500 mg，美國Waters公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士BUCI 公司）；AG285 電子天平（瑞士Mettle公司）；MilliQ超純水儀（美國Millipore公司）；Centrifuge 5430R 臺(tái)式高速離心機(jī)（德國Eppendorf公司）。

甲醇、乙腈、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯 （色譜純，德國Merck 公司）；甲酸（色譜純，國藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司）。

12種OPEs標(biāo)準(zhǔn)品：磷酸三甲酯（rimethylphosphate， MP）、磷酸三乙酯（riethyl phosphate， EP）、磷酸三（ 2氯乙基） 酯（ri（ 2chloroethyl） phosphate， CEP）、磷酸三（ 2氯異丙基） 酯（ri（ chloropropyl） phosphate， CPP）、磷酸三（1，3二氯2丙基） 酯（ri（dichloropropyl） phosphate， DCPP）、磷酸三（2，3二溴丙基）酯（tris（2，3Dibromopropyl）phosphate， DBPP）、磷酸三苯酯（riphenyl phosphate， PhP），磷酸三正丁酯（rinbutyl phosphate， nBP）、磷酸三（2丁氧基乙基）酯（ributoxyethyl phosphate， BEP）、2乙基己基二苯基磷酸酯（2Ethylhexyl diphenyl phosphate， EDPP）、磷酸三甲苯酯（ricresyl phosphate， CrP）、磷酸三（ 2乙基己基） 酯（ri（ 2ethylhexyl） phosphate， EP）均購于百靈威科技有限公司。

上述標(biāo)準(zhǔn)品均用甲醇配制成1000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，

ymbolm@@ 20℃儲(chǔ)存，配制上述12種OPEs 100 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

22提取和凈化方法

水樣：準(zhǔn)確移取經(jīng)045 μm玻璃纖維濾膜過濾后的水樣500 mL，以4 mL/min的流速通過Oasis LB小柱。上樣前，依次用5 mL乙酸乙酯、5 mL甲醇、5 mL超純水活化小柱。上樣后，用5 mL去離子水淋洗，棄去淋洗液，負(fù)壓抽干10 min，再用5 mL乙酸乙酯洗脫2次，且保持洗脫流速為1 mL/min。收集的洗脫液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用甲醇定容至1 mL，待PLCM/M分析。

沉積物樣品：沉積物經(jīng)冷凍干燥研磨過60目篩，稱取5 g沉積物于100 mL離心管中，加入30 mL有機(jī)溶劑作為萃取劑，超聲萃取30 min后，以8000 r/min離心5 min，取上清液置于雞心瓶，重復(fù)上述步驟1次，合并上清液（60 mL），旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至10 mL以下，用超純水稀釋到100 mL，其余處理過程與水樣相同。

23PLCM/M條件

PLC測定條件：ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（150 mm×21 mm， 35 μm，美國Agilent公司）；流動(dòng)相：02% （ V/V）甲酸（A）和甲醇（B）；流速為03 mL/min；柱溫：30℃；進(jìn)樣體積：5 μL；流動(dòng)相梯度為：0～8 min，30% A；8～81 min，30%～5% A；81～16 min， 50% A；16～20 min， 5%～30% A。

M檢測條件：電噴霧離子源（EI），正離子模式；多反應(yīng)離子監(jiān)測（Multiple reaction monitoring， MRM）；離子源溫度：500℃，離子噴霧電壓：5500 V；氣簾氣（Curtain gas，CUR）壓力為20685 kPa；噴霧氣（Ion source gas 1， G1）壓力為24133 kPa；輔助加熱氣（Ion source gas 2， G2）壓力為27580 kPa；其它參數(shù)見表1。

24質(zhì)量控制與保證（QA/QC）

實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿均在105℃下烘干，經(jīng)馬弗爐450℃烘燒，用有機(jī)溶劑丙酮潤洗后使用，以去除背景污染。目標(biāo)化合物通過與標(biāo)樣的保留時(shí)間（2%以內(nèi)）和選擇離子的峰面積比例（20%以內(nèi)）比較進(jìn)行定性確認(rèn)，并采用最高豐度或背景干擾最少的選擇離子進(jìn)行定量分析。每一組樣品（10 ～15 個(gè)）添加1 個(gè)基質(zhì)空白、1 個(gè)樣品重復(fù)和1 個(gè)基質(zhì)加標(biāo)回收作為質(zhì)量控制。方法空白中目標(biāo)化合物均低于檢出限。

3結(jié)果與討論

31質(zhì)譜條件的優(yōu)化

根據(jù)12種OPEs的分子結(jié)構(gòu)特征，選擇電噴霧離子（EI）源正離子模式掃描。采用半自動(dòng)進(jìn)樣方式，以5 μL/min的流速將100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液分別注入離子源；監(jiān)測模式為多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）。質(zhì)譜分析選取對應(yīng)的母離子峰，對其子離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析，得到碎片離子信息；接著對目標(biāo)化合物二級(jí)質(zhì)譜的CE、DP、EP、CXP等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測參數(shù)見表1。

32流動(dòng)相條件的優(yōu)化

通常，酸性條件可以提高化合物＼[M+＼]+的正離子響應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)采用EI+模式，分別用乙腈水溶液、甲醇水溶液、甲醇02%甲酸溶液作為流動(dòng)相，對12種OPEs（100 μg/L）的分離效果進(jìn)行比較，其總離子流色譜見圖1。結(jié)果表明，以甲醇水為流動(dòng)相時(shí)目標(biāo)峰的質(zhì)譜響應(yīng)和分離度更好（圖1B），而添加甲酸對目標(biāo)物的分離影響不明顯（圖1C），但是可以提高部分目標(biāo)物的響應(yīng)，因此，選擇甲醇02%甲酸溶液為流動(dòng)相。

33固相萃取柱的選擇

由于OPEs理化性質(zhì)差異較大，例如MP極性較強(qiáng)，EP非極性較強(qiáng)，因此，PE小柱的選擇十分重要。在參考文獻(xiàn)＼[28～30＼]研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，選用兩種固相萃取柱（ENVI18小柱、Oasis LB小柱），比較了加標(biāo)水樣中12種OPEs的回收率（圖2）。結(jié)果表明，除MP外，Oasis LB小柱對其余11種目標(biāo)化合物的平均回收率（664%～977%）均能滿足痕量分析的要求。由于MP具有揮發(fā)性，且有較好的水溶性（lgKow=

ymbolm@@ 065），導(dǎo)致其在ENVI18小柱（569%）和LB小柱（285%）上的回收率均偏低。從本研究結(jié)果可見，雖然LB小柱對MP的回收率低于30%，但是對其余11種目標(biāo)物的富集效果較好。綜合考慮，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇LB固相萃取柱進(jìn)行實(shí)際樣品測定。

34萃取劑的選擇

OPEs在固體樣品中的提取凈化通常選用中極性溶劑或混合溶劑。本實(shí)驗(yàn)選用正己烷甲醇（2∶1， V/V）、甲醇乙腈（1∶4， V/V）、甲醇、乙腈和正己烷乙酸乙酯（2∶5， V/V）作為萃取劑進(jìn)行超聲萃取，萃取回收率見圖3。結(jié)果表明，乙腈作為萃取劑時(shí)，除MP（357%）和CEP（489%）外，其余10種目標(biāo)物的回收率（659%～1190%）可以滿足沉積物中痕量分析的要求。MP回收率較低，主要與其揮發(fā)性和高水溶性有關(guān)，而CEP回收率也相對較低，可能是由于沉積物的基質(zhì)抑制效應(yīng)＼[18＼]。綜合考慮，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇乙腈作為萃取劑。

35方法學(xué)確證

351標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、方法準(zhǔn)確度與精密度本研究采用外標(biāo)法定量，分別配制02、10、20、50、100、20、50和100 μg/L的12種OPEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以峰面積（y）對目標(biāo)物的質(zhì)量濃度（x）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，目標(biāo)物在02～100 μg/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，以信噪比/N=3計(jì)算儀器方法檢出限（LOD），/N=10作為儀器方法定量限（LOQ），同時(shí)對100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測定3天，每天測定3次， 計(jì)算日內(nèi)和日間精密度，結(jié)果見表2。

352方法的回收率吸取適量混合標(biāo)準(zhǔn)工作液到水體空白和沉積物空白（均低于檢出限），配制低（005 μg/L和500 μg/kg）、中（010 μg/L和1000 μg/kg）、高（050 μg/L和5000 μg/kg） 3個(gè)濃度水平的待測樣品，每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)平行樣。水樣中12種OPEs的平均加標(biāo)回收率在224%～1130%之間；沉積物中12種OPEs的平均加標(biāo)回收率為312%～1200%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見表3和表4。

36太湖水樣分析

2016年11月沿太湖及其支流設(shè)置25個(gè)采樣點(diǎn)，采集表層水體樣品（0～1 m）和沉積物樣品（0～01 m），其中一個(gè)采樣點(diǎn)底部為砂石，未采集到沉積物。采用本方法對太湖水樣和沉積物樣品進(jìn)行分析（表5和表6）。結(jié)果表明，除了nBP外，其余11種OPEs在太湖及其支流表層水體中均能檢測到，且EP、CPP和CEP的檢出量較高，∑OPEs含量在01～17 μg/L，這與珠江＼[31＼]、松花江＼[24＼]以及渤海灣＼[32＼]入?？谥苓吅恿鞯臋z測結(jié)果處于同一污染水平，表明位于中國工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域的河流/湖泊均有較高的OPEs污染。沉積物樣品中∑OPEs含量在81～420 μg/kg dw之間，與珠江＼[31＼]沉積物中∑OPEs含量（83～470 μg/kg dw）處于同一污染水平，但是高于2012年太湖＼[33＼]沉積物中∑7OPEs的含量（34～14 μg/kg dw），這表明太湖OPEs污染有加劇的趨勢，仍需要進(jìn)一步的調(diào)查研究。此外，本研究沉積物中主要檢出組分為EP、PhP、CEP和CPP，其中EP含量最高，這可能與EP的高疏水性（lgKow=949）和高吸附特性（lgKoc=687）有關(guān)，導(dǎo)致其在沉積物中的檢出量最豐富。同時(shí)，太湖支流沉積物中∑OPEs平均含量（230 μg/kg dw）高出太湖水體沉積物（50 μg/kg dw）中46倍，這與太湖周邊污染源的分布吻合。據(jù)調(diào)研資料＼[34＼]表明，太湖入湖支流靠近常州、宜興等工業(yè)城市，工業(yè)污水排放量較大，其中采樣點(diǎn)（4～7）處于漕橋河區(qū)域，兩岸約有3000 家企業(yè)，重點(diǎn)控制的污染企業(yè)中化工企業(yè)約占677%。

4結(jié) 論

應(yīng)用液液萃取和固相萃取相結(jié)合的前處理方法，建立了水體和沉積物中12種OPEs高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析方法，該方法操作簡單、靈敏度高，適用于水環(huán)境中OPEs的暴露評(píng)價(jià)分析。實(shí)際樣品分析結(jié)果表明，OPEs在太湖及其支流表層水體和沉積物中廣泛存在，∑OPEs含量為10×102～17×103 ng/L和81～42×102 μg/kg dw，且水體和沉積物中主要組分分別為EP、CPP、CEP和EP、PhP、CEP和CPP。

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