氣質(zhì)聯(lián)用測定海洋沉積物中15種鄰苯二甲酸酯的含量

張 露，胡紅美，劉奇鷹，李鐵軍，孫秀梅，郭遠明，郝 青，金衍健

（浙江海洋大學(xué)海洋與漁業(yè)研究所，浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江省海水增養(yǎng)殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

鄰苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)主要作為增塑劑應(yīng)用于食品加工業(yè)、紡織業(yè)及兒童玩具用品等方面，也可作為農(nóng)藥、化妝品、潤滑劑等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料[1]。研究表明，PAEs類化合物具有類雌激素樣活性，已將其歸類為環(huán)境激素（又稱內(nèi)分泌干擾物），它能對生物體及其后代的生殖發(fā)育相關(guān)的激素代謝過程產(chǎn)生影響[2]。早在1977年美國環(huán)保局（US EPA）將鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）和鄰苯二甲酸二辛脂（DOP）等6種PAEs列為“優(yōu)先污染物名單”[3]，我國也將DMP、DBP和DOP列為優(yōu)先監(jiān)測污染物[4]。

PAEs通過各種途徑進入江河、湖泊和海洋，已在全球的各種環(huán)境介質(zhì)(大氣、水體、土壤、沉積物、室內(nèi)空氣等)、食品、動植物體乃至人體體液中均檢出了該類物質(zhì)。海洋沉積物是PAEs在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的重要載體、歸宿地和積蓄庫。因此，分析測定海洋沉積物中PAEs有十分重要的意義。

目前，國內(nèi)外主要采用索氏提取(SE)[5-7]、振蕩萃取[8-9]、微波輔助提取(MAE)[10]、QuEChERS[11]、加速溶劑萃取(ASE)[12-13]、超聲波萃取(USE)[14-18]、基質(zhì)固相分散萃取[19]等萃取技術(shù)，結(jié)合層析柱凈化[5,7-8,14,17]、固相萃取(SPE)[6,9,12,15-16,18]、濃硫酸凈化[14]、分散式固相萃取[10]、分散液相微萃取的(DLLME)[19]等一種或兩種凈化方法，再采用氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(GCMS/MS)等技術(shù)進行沉積物或土壤樣品中PAEs檢測。海洋沉積物樣品基體復(fù)雜，萃取及凈化步驟成為樣品中PAEs殘留分析的關(guān)鍵。本研究采用超聲波萃取、SPE凈化、GC-MS法測定海洋沉積物中15種鄰苯二甲酸酯，取得了比較滿意的結(jié)果。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

7890B/5977A氣相色譜質(zhì)譜儀(美國Agilent科技有限公司),KQ-500B超聲波萃取儀(鄭州寶晶電子科技有限公司)，MS2型渦旋振蕩器(德國IKA公司)，Centrifuge 5810高速離心機(德國 Eppendorf公司)，R-215旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)儀(瑞士Büchi公司)，Labconco冷凍干燥機(美國Labconco公司)。

CNWBOND Florisil弗羅里硅土SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Si硅膠SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND C18 SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Alumina-N中性氧化鋁SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Alumina-N中性氧化鋁SPE小柱(1 g/6 mL)。

15種PAEs標準品：鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯 (DEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二-4-甲基-2-戊基酯(BMPP)、鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二正戊酯(DNPP)、鄰苯二甲酸二乙氧基乙基酯(DEEP)、鄰苯二甲酸二己酯(DNHP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二丁氧基乙基酯(DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二苯酯（DPhP)，均購自德國Dr公司。

15種PAEs標準儲備液(1 000 mg/L)，配制在正己烷中，通過逐級稀釋，正己烷定容，配制成1 000 μg/L混合標準溶液，于4℃貯存。

正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷均為色譜純，其他試劑為分析純。實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

HP-35MS毛細管氣相色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為高純氮氣（純度99.999%），流量1.0 mL/min；進樣口溫度260℃。進樣方式：不分流進樣，0.75 min后以15 mL/min吹掃，進樣量1 μL；傳輸線溫度260℃。柱升溫程序：初始溫度100℃，以10℃/min速率升至290℃；保持5.0 min,總運行時間24 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電子轟擊(EI)離子源，離子源溫度230℃，電離能量70 eV；溶劑延遲3 min；四級桿溫度150℃，掃描范圍50～450 amu，檢索蒲庫NIST；選擇離子定量，定性和定量離子見表1。GC-MS分析條件下15種PAEs混合標準溶液總離子流圖色譜圖及其中1個化合物的質(zhì)譜圖(DEHP)如圖1所示。

表1 15種PAEs保留時間、定量離子、定性離子Tab.1 The retention times．quantitative ions,and qualitative ions of 15 PAEs

圖1 混合標準溶液的總離子流色譜圖(A)及化合物DEHP的質(zhì)譜圖(B)Fig.1 Total ion current chromatogram of mixed standard solution(A)and mass spectrogram of DEHP(B)

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品采集和保存

分別用錨式采泥器在寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）和舟山東極海域采集3個海洋沉積物樣品，用潔凈的鋁箔包裝并密封于聚乙烯袋子中，然后用便攜式冷藏箱運回實驗室。

將采集好的待測樣品置于凍干機中干燥，24 h后將樣品取出，完成對樣品的干燥，將此干燥好的樣品研磨，過100目不銹鋼篩，置于干燥器內(nèi)待測。

1.3.2 樣品前處理

準確稱取2.00 g待測泥樣，置于50 mL玻璃離心管中，加入15 mL正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)，渦旋2 min，以180 W功率于30℃條件下連續(xù)超聲提取15 min，根據(jù)需要加入銅粉超聲脫硫，6 000 r/min高速離心5 min，提取液過無水硫酸鈉柱，再向泥樣中加入15 mL正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)，重復(fù)上述過程，合并提取液，40℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，加入2 mL正己烷溶解，待1 g中性氧化鋁SPE小柱凈化。

1 g中性氧化鋁SPE小柱使用前均依次用5 mL甲醇、10 mL正己烷活化。待SPE活化后，再加入上述2 mL正己烷溶解液，依次用5 mL正己烷、2 mL正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、2 mL正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)、1 mL乙酸乙酯洗脫并收集，洗脫液于40℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用正己烷定容至1 mL，按儀器工作條件進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取劑的選擇

選用二氯甲烷、正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)、正己烷：二氯甲烷/正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)為萃取劑，進行超聲波萃取效果對比實驗(圖2)，結(jié)果表明，使用二氯甲烷重復(fù)萃取2次時，DMP、DMEP、DEEP萃取效率相對較低(63.1%～66.6%)；使用正己烷：二氯甲烷(1,1，v/v)，DMP 萃取效率較低，DMEP、DEEP、DBEP 萃取效率相對較高(94.9%～117%)；使用正己烷：乙酸乙酯(1,1，v/v)，DMP、DEP、DIBP、DBP、DCHP、DNOP 萃取效率相對較高(88.7%～119%)；使用正己烷：二氯甲烷/正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)，15種PAEs回收率范圍為87.6%～116%，整體回收率最高，因此實驗中依次采用正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)超聲波萃取2次。

圖2 不同萃取劑對PAEs萃取效果比較Fig.2 Comparison of extract efficiency of PAEs by different extractamt

2.2 固相萃取小柱的選擇

鄰苯二甲酸酯在酸性或堿性條件下易被水解，文獻報道中主要選用層析柱或固相萃取小柱進行凈化。實驗中分別考察了弗羅里硅土SPE小柱、硅膠SPE小柱、C18 SPE小柱、中性氧化鋁SPE小柱的凈化效果，如圖3所示，選用500 mg中性氧化鋁SPE小柱，BMPP處有雜質(zhì)干擾；選用500 mg佛羅里硅土SPE小柱，DBEP回收率較低；使用500 mg C18或硅膠SPE小柱，DMP回收率較低；使用1 g中性氧化鋁SPE小柱凈化效果較好，能有效除去沉積物中色素、腐殖酸等雜質(zhì)，加標回收率較高。綜合考慮，實驗中選用1 g中性氧化鋁SPE小柱。

圖3 不同固相萃取小柱對PAEs萃取效果比較Fig.3 Comparison of extract efficiency of PAEs by different SPE cartridges

2.3 洗脫劑的選擇

實驗中對1 g中性氧化鋁SPE小柱凈化時的洗脫劑進行了優(yōu)化，結(jié)果表明，使用5 mL正己烷+5 mL 二氯甲烷，DMP、DMEP、DEEP 的回收率較低，使用5 mL正己烷+5 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)，DMEP、DEEP、DBEP的回收率很低，但DMP相對較高；使用5 mL正己烷+5 mL正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)，DEP、DIBP、DBP、BMPP 回收率較高，但DMP相對較低；使用5 mL正己烷+2 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)+2 mL正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)+1 mL乙酸乙酯各分析物回收率均相對較高(圖4)。最終洗脫時先加5 mL正己烷，再加2 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)、2 mL 正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)、1 mL 乙酸乙酯依次洗脫。

圖4 不同洗脫劑對PAEs萃取效果比較Fig.4 Comparison of extract efficiency of PAEs by different eluent

2.4 標準曲線和檢出限

按試驗方法對1，5，50，250，500，1 000 μg/L的PAEs混合標準溶液進行測定，以15種PAEs的質(zhì)量濃度為橫坐標，對應(yīng)的峰面積為縱坐標繪制標準曲線，結(jié)果表明，15種PAEs的質(zhì)量濃度在1～1 000 μg/L范圍內(nèi)與相應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系。根據(jù)三倍信噪比測得各分析物的檢測限。各組分的線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)，檢出限見表2。

表2 線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.2 Linear regression equation,correlation coefficient and detection limit(S/N=3)

2.5 方法的精密度和回收試驗

稱取寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）沉積物樣品2.00 g，進行5次平行測定，檢測結(jié)果見表3，同時在沉積物樣品中分別添加低(5 μg/kg)、中(50 μg/kg)和高(250 μg/kg)3個濃度水平的混合標準溶液進行加標回收試驗，分別進行5次平行測定，測定結(jié)果的精密度和回收試驗結(jié)果見表3。

表3 精密度和回收試驗結(jié)果(n=5)Tab.3 Results of test for precision and recovery(n=5)

由表3可知，不同添加水平加標回收率為79%～118%，相對標準偏差在1.5%～6.3%之間，分析結(jié)果滿足準確度和精密度要求。寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）沉積物樣品和加標樣品(加標量50 μg/kg)總離子流色譜圖見圖5。

2.6 樣品分析

分別對寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）和舟山東極海域采集的海洋沉積物樣品進行分析檢測，檢測結(jié)果見表4。結(jié)果表明，沉積物樣品中，DMP、DEP、DIBP、DBP、DEHP 均有檢出，且含量較高，5 種化合物占15種 PAEs總和的88.78%～100%，15種PAEs總和濃度為 138～354 μg/kg。

圖5 寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）沉積物樣品和加標樣品(加標量50 μg/kg)總離子流色譜圖Fig.5 Total ion current chromatograms of sediment sample of Ningbo hangzhou bay(coastal area of beilun district,coastal area of zhenhai)(A)and spiked sample(B)

表4 樣品分析結(jié)果Tab.4 The results of the samples

3 小結(jié)

本工作建立了超聲波萃取、固相萃取凈化、氣相色譜質(zhì)譜檢測法測定海洋沉積物中的PAEs，優(yōu)化了萃取劑、固相萃取小柱的種類和吸附劑含量以及洗脫劑，并進行方法準確度、精密度考察。樣品依次采用正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)超聲波萃取兩次，提取液濃縮后經(jīng)1 g中性氧化鋁SPE小柱凈化后，進行GC-MS分析，已成功用于寧波杭州灣（北侖區(qū)沿岸、鎮(zhèn)海區(qū)沿岸）和舟山東極海域海洋沉積物樣品分析。本方法具有簡單、靈敏度、基體干擾小、精密度和準確性好等優(yōu)點，能夠滿足海洋沉積物樣品檢測的要求，并可進一步應(yīng)用于土壤樣品檢測。

參考文獻：

[1]STAPLES C A,PETERSON D H,PARKERTON T F,et al.The environmental fate of phthalate esters:A literature review[J].Chemosphere,1997,35(4):667-749.

[2]陳 波,倪 靜.鄰苯二甲酸酯的毒理學(xué)效應(yīng)及對人體健康的影響[J].化工技術(shù)與開發(fā),2010,39(11):46-49.

[3]何秀婷,李 瀟,楊永濤,等.鄰苯二甲酸酯對斑馬魚胚胎發(fā)育的聯(lián)合毒性[J].中山大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,49(5):101-106+112.

[4]劉 慶,楊紅軍,史衍璽,等.環(huán)境中鄰苯二甲酸酯類(PAEs)污染物研究進展[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2012,20(8):968-978.

[5]曾 鋒,陳麗旋,崔昆燕,等.硅膠-氧化鋁層析柱-氣相色譜法測定沉積物中鄰苯二甲酸酯類有機物[J].分析化學(xué),2005,33(8):1 063-1 067.

[6]曹 攽,馬 軍,李云木子,等.索氏提取－液相色譜法測定土壤中鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)[J].地質(zhì)學(xué)刊,2011,35(1):73-77.

[7]杜 嫻,羅固源,許曉毅.長江重慶段兩江水相、間隙水和沉積物中鄰苯二甲酸酯的分布與分配[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,33(2):557-562.

[8]張海光,孫國帥,孫 磊,等.典型覆膜作物土壤中鄰苯二甲酸酯污染的初步研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2013,29(4):60-63.

[9]彭 祎,王 璐,羅 銘,等.氣相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法測定蔬菜和土壤中17種鄰苯二甲酸酯[J].2015,51(11):1 505-1 510.

[10]張 渝,張新申,楊 坪,等.分散式固相萃取凈化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤中的鄰苯二甲酸酯[J].分析化學(xué),2009,37(10):1 535-1 538.

[11]魏麗瓊,呼世斌,劉書慧,等.QuEChERS－高效液相色譜法測定土壤中鄰苯二甲酸酯[J].環(huán)境工程,2016(5):148-151.

[12]張萬峰,王雅輝.沉積物中鄰苯二甲酸二甲酯類的GC/MS測定[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2009,28(5):75-76.

[13]閆 蕊,邵明媛,孫長華,等.加速溶劑萃取-高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中鄰苯二甲酸酯[J].分析化學(xué),2014,42(6):897-903.

[14]孟平蕊,王西奎,徐廣通,等.土壤中鄰苯二甲酸酯的凈化分離方法研究[J].山東建材學(xué)院學(xué)報,1996,10(2):15-18.

[15]白利濤,張占恩.超聲萃取-C18柱凈化-GC/MS法測定土壤中鄰苯二甲酸酯類污染物[J].光譜實驗室,2010,27(5):1 705-1 709.

[16]李 紅,田福林,任雪冬,等.氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中的鄰苯二甲酸酯[J].色譜,2011,29(6):563-566.

[17]楊丹丹,馮麗娟,李孟芳,等.東海表層沉積物中鄰苯二甲酸酯的分布特征[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報,2016,46(3):74-81.

[18]張澤明,張洪海,李建龍,等.固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定海水與沉積物中鄰苯二甲酸酯類污染物[J].分析化學(xué),2017,45(3):348-356.

[19]成 昊,張麗君,張 磊,等.基質(zhì)固相分散萃?。稚⒁合辔⑤腿。瓪庀嗌V/質(zhì)譜聯(lián)用法測定土壤中的鄰苯二甲酸酯[J].分析試驗室,2015,34(5):574-578.