懸浮固化分散液液微萃取-高效液相色譜法測(cè)定水體中鄰苯二甲酸酯

吳翠琴, 李 穎, 常淑萍, 陳永亨, 陳迪云, 龔 劍, 許良智

(1. 廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 珠江三角洲水質(zhì)安全與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東省放射性核素污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510006; 2. 四川大學(xué)華西第二醫(yī)院婦產(chǎn)科, 四川 成都 610041)

鄰苯二甲酸酯(PAEs),又稱酞酸酯,是鄰苯二甲酸與醇類物質(zhì)經(jīng)酯化反應(yīng)得到的一系列有機(jī)化合物。PAEs作為增塑劑被大量應(yīng)用于塑料制品中以提高產(chǎn)品的可塑性、柔韌性和彈性[1]。PAEs是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,具有生殖毒性、致病、致畸和致癌性[2]。美國(guó)國(guó)家環(huán)保署(EPA)早已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)、鄰苯二甲酸芐基丁酯(BBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)6種PAEs列為優(yōu)先控制污染物[3],其中DMP、DBP和DNOP也被列入“中國(guó)環(huán)境優(yōu)先控制污染物黑名單”中。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,集中式生活飲用水和地表水源地特定項(xiàng)目中DBP和DEHP的限量值分別為3 μg/L和8 μg/L;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,生活飲用水水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)中DEHP的限量值為8 μg/L。因此,建立簡(jiǎn)單、高效測(cè)定水體中鄰苯二甲酸酯的檢測(cè)方法尤為重要。

由于PAEs在環(huán)境中含量較低,因此在進(jìn)樣分析前要進(jìn)行樣品預(yù)處理,主要方法有液液萃取法[4,5]、固相萃取法[6,7]、固相微萃取法(SPME)[3,8,9]和液相微萃取法(LPME)[10-12]等。液液萃取法和固相萃取法存在需消耗大量有機(jī)溶劑、操作繁瑣費(fèi)時(shí)等缺點(diǎn);固相微萃取法纖維較貴,易碎,且容易超載;液相微萃取法所需溶劑極少,但是萃取時(shí)間較長(zhǎng)。因此,一種新的集萃取、濃縮于一體的分散液液微萃取技術(shù)(DLLME)[13-15]近年來在樣品預(yù)處理中被廣泛使用。但是DLLME的萃取溶劑大部分是密度大于水的四氯化碳(CCl4)、氯仿(CCl3)和1,2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)等,這些萃取溶劑毒性較大。2008年,Leong等[16]提出懸浮固化(SFO)分散液液微萃取,該技術(shù)使用熔點(diǎn)接近室溫、密度小于水且低毒的溶劑作為萃取劑,樣品經(jīng)離心和冷凍后,固化的有機(jī)相漂浮在水面上,易取出。因此本文利用毒性較小的十二烷醇(熔點(diǎn)24 ℃)作為萃取溶劑,建立了懸浮固化分散液液微萃取-高效液相色譜分離富集環(huán)境水樣中6種PAEs的方法,并獲得了滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

Agilent 1200高效液相色譜儀、Agilent Extend-C18液相色譜柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm)(美國(guó)Agilent公司); SB3200DT超聲波清洗器(寧波新芝生物科技有限公司); SK-1快速混勻器(江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司); Anke TDL-4離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);電熱恒溫水浴鍋(上?；厶﹥x器制造有限公司);電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司); PHB-5 pH計(jì)(上海偉業(yè)儀器廠); AL-01型溶劑過濾器(天津奧特賽恩斯儀器有限公司); 0.45 μm水性濾膜(上海安譜科學(xué)儀器有限公司); 25 μL微量進(jìn)樣器(美國(guó)Hamilton公司)

DMP、DEP、BBP、DBP、DNOP和DEHP標(biāo)準(zhǔn)品(2.0 mg/mL,美國(guó)AccuStandard公司);十二烷醇(色譜純,北京百靈威科技有限公司);甲醇和乙腈均為色譜純(上海安譜集團(tuán)有限公司);其他試劑均為分析純。

NaCl固體(分析純)和能高溫灼燒的玻璃器皿使用前均于400 ℃馬弗爐內(nèi)灼燒4 h,冷卻后密封保存,一周內(nèi)使用;超純水密封于玻璃器皿中,當(dāng)天使用;實(shí)驗(yàn)中避免使用塑料器材。

1.2 樣品前處理

廣州瀝滘污水處理廠污水、珠江水、廣州大學(xué)湖水、廣州南沙海水和實(shí)驗(yàn)室自來水樣品用可密封的玻璃瓶保存,置于4 ℃冰箱中,于24 h內(nèi)測(cè)定。塑料瓶裝純凈水和礦泉水,開封后立即檢測(cè)。除海水樣品外,其余水樣均用氯化鈉配制質(zhì)量濃度為20 g/L的氯化鈉溶液,然后過0.45 μm濾膜,待進(jìn)一步預(yù)處理。

用移液管移取2 mL抽濾后的水樣,置于5 mL離心管中,于60 ℃恒溫水浴鍋中加入萃取溶劑十二烷醇20 μL,快速渦旋混勻1 min,以3 000 r/min離心10 min,然后置于冰浴中,用金屬藥匙將上層固化的十二烷醇固體取出,置于進(jìn)樣瓶中,待融化后,用進(jìn)樣針移取10 μL,進(jìn)行HPLC測(cè)定。

1.3 色譜條件

色譜柱:Agilent Extend-C18柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm);柱溫:30 ℃;流動(dòng)相A:乙腈,流動(dòng)相B:超純水;流速:1 mL/min。梯度洗脫程序:0～6.0 min, 45%A～100%A; 6.0～17.0 min, 100%A; 17.0～17.1 min, 100%A～45%A。進(jìn)樣量:10 μL;檢測(cè)波長(zhǎng):225 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.1.1萃取溶劑種類和體積的考察

合適的萃取溶劑是決定DLLME萃取效率的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)考察了不同萃取溶劑對(duì)PAEs萃取效率的影響。如密度小于水、熔點(diǎn)接近室溫的十一烷醇和十二烷醇,采用懸浮固化的方法分離萃取劑和水相;密度大于水的3種離子液體(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C4MIM][PF6])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C6MIM][PF6])、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C8MIM][PF6]))和四氯化碳、三氯甲烷離心后直接取底層的液滴進(jìn)樣。結(jié)果表明,采用離子液體、四氯化碳和三氯化碳時(shí)萃取效率較低;采用十一烷醇和十二烷醇時(shí)萃取效果較好,但是十一烷醇的色譜峰對(duì)目標(biāo)分析物的色譜峰有干擾。因此最終選擇十二烷醇作為萃取溶劑。

在水樣體積為2 mL的條件下,考察了不同體積(20、30、40、50、60和70 μL)的十二烷醇對(duì)PAEs萃取效率的影響(見圖1a)?？梢钥闯?隨著萃取溶劑體積的增加,萃取效率反而降低,原因可能是隨著十二烷醇體積的增加,懸浮固化后收集到的萃取溶劑體積也隨之增加,導(dǎo)致待測(cè)物的濃度過低。如果萃取溶劑體積過小(<20 μL),會(huì)導(dǎo)致后續(xù)進(jìn)樣困難,因此本實(shí)驗(yàn)未考察更小的萃取溶劑體積對(duì)萃取效率的影響。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,將十二烷醇的體積設(shè)為20 μL。

2.1.2離子效應(yīng)的考察

為了考察離子濃度對(duì)萃取效率的影響,向水樣中加入不同質(zhì)量的NaCl固體,使NaCl的質(zhì)量濃度分別為0、10、20、30、40和50 g/L。如圖1b所示,當(dāng)NaCl的質(zhì)量濃度為0～20 g/L時(shí),PAEs的萃取效率隨質(zhì)量濃度的增加而增加;當(dāng)質(zhì)量濃度為20～50 g/L時(shí),PAEs的萃取效率趨于平緩,沒有顯著差別。因此,選擇20 g/L的NaCl來控制離子濃度。

2.1.3萃取溫度的考察

在萃取過程中,升高溫度能增大目標(biāo)物的擴(kuò)散速度,提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)考察了萃取溫度為30～70 ℃時(shí),十二烷醇對(duì)PAEs的萃取效果(見圖1c)。當(dāng)萃取溫度為30～60 ℃時(shí),萃取效率緩慢增加,特別是BBP、DBP、DEHP和DNOP;當(dāng)萃取溫度從60 ℃增加到70 ℃時(shí),萃取效率沒有明顯變化。因此本實(shí)驗(yàn)選擇60 ℃為最佳萃取溫度。

2.1.4水樣pH值的考察

考察了樣品溶液的pH值(pH 2～8)對(duì)PAEs萃取效率的影響(見圖1d)。結(jié)果表明,在所考察的pH范圍內(nèi),pH值對(duì)萃取效率沒有明顯影響,這可能是因?yàn)镻AEs的極性很弱,受pH值的影響很小。因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)不調(diào)節(jié)水樣的pH值。

2.1.5渦旋輔助萃取時(shí)間的考察

渦旋能夠加速互不相溶兩相間的質(zhì)量傳遞,從而縮短萃取時(shí)間,提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)嘗試采用渦旋的方式輔助萃取,設(shè)置時(shí)間為1～5 min,考察渦旋時(shí)間對(duì)PAEs萃取效率的影響(見圖1e)。結(jié)果表明,萃取效率不隨渦旋輔助萃取時(shí)間的增加而增加,這也體現(xiàn)了分散液液微萃取的優(yōu)勢(shì),所需的萃取時(shí)間較短。因此本實(shí)驗(yàn)選擇1 min作為最佳萃取時(shí)間。

PAELinearequationrLOD/(μg/L)RSD(n=5)/%DMPY=0.5084X+0.77160.99950.65.3DEPY=1.4539X-0.60300.99980.44.8BBPY=2.0662X-0.49340.99990.34.5DBPY=2.0335X-0.33840.99980.34.3DEHPY=1.3875X+0.35240.99970.64.8DNOPY=1.3576X-0.42360.99950.65.2

DMP: dimethyl phthalate; DEP: diethyl phthalate; BBP: benzyl butyl phthalate; DBP: dibutyl phthalate; DEHP: di-(2-ethylhexyl) phthalate; DNOP: di-n-octyl phthalate;Y: peak area;X: mass concentration, μg/L.

2.2 線性范圍和檢出限

在1.3節(jié)的條件下對(duì)2～2 000 μg/L的加標(biāo)超純水溶液進(jìn)行分析，以6種PAEs的峰面積為縱坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見表1)。結(jié)果表明,6種PAEs在線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(r)均>0.99。PAEs的檢出限(S/N=3)為0.3～0.6 μg/L,其中DBP(0.3 μg/L)和DEHP(0.6 μg/L)的檢出限能夠滿足GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中二者的限量值(3 μg/L和8 μg/L);目前還沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確給出其他4種PAEs的限量值。對(duì)10 μg/L的加標(biāo)超純水樣品進(jìn)行分析,6種PAEs峰面積的RSD為4.3%～5.3%(n=5),滿足分析要求。

2.3 實(shí)際水樣的測(cè)定和加標(biāo)回收率

在1.2節(jié)和1.3節(jié)的條件下,對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行測(cè)定,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次,同時(shí)測(cè)定方法的全程空白值以監(jiān)控PAEs的背景值。結(jié)果發(fā)現(xiàn),只有DBP的背景值大于檢出限,為0.9 μg/L,其他PAEs的背景值均低于本方法的檢出限,實(shí)際樣品中6種PAEs的含量見表2?？梢钥闯?DEP在所有水樣中均有檢出,含量為1.4～1.7 μg/L,與Zhu等[17]報(bào)道的江蘇鎮(zhèn)江某些河流中某些河段DEP的含量(2.98 ～ 5.75 μg/L)相當(dāng),Wu等[18]也曾報(bào)道某個(gè)河流中DEP的含量為4 μg/L; Liang等[13]測(cè)得某礦泉水中DEP的含量為3.2 μg/L。DMP在湖水、江水、污水、海水中有微量檢出,含量為1.6～2.0 μg/L,與Liang等[13]測(cè)得某湖水中DMP的含量(6.4 μg/L)相當(dāng)。DBP在大部分水樣中都有測(cè)出,且含量較高,污水中DBP的含量為50.4 μg/L,這可能是因?yàn)镈BP被大量用于不同的消耗品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品[18]。Ye等[19]報(bào)道某河水和池塘水中DBP的含量分別為41.3和112.4 μg/L。BBP、DEHP和DNOP在實(shí)際水樣中均未檢出。

在3個(gè)添加水平(10、100、1 000 μg/L)下對(duì)自來水、湖水、江水、污水、海水等實(shí)際水樣進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),計(jì)算回收率時(shí)扣除背景值,具體結(jié)果見表3。

表 2 實(shí)際水樣中6種PAEs的含量

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表 3 6種PAEs在實(shí)際水樣中的加標(biāo)回收率和精密度(n=5)

圖 2 (a)空白和(b)加標(biāo)(100 μg/L)湖水水樣中6種PAEs的色譜圖Fig. 6 Chromatograms of the six PAEs in (a) bland lake water and (b) spiked lake water (100 μg/L)

由表3可知,6種PAEs的加標(biāo)回收率為84.9%～94.5%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.1% ～ 6.8%(n=5)?？瞻缀图訕?biāo)湖水水樣中6種PAEs的色譜圖見圖2。

2.4 與其他方法的比較

將本方法與文獻(xiàn)[10,13-15,20-22]報(bào)道方法進(jìn)行比較(見表4),可以看出,本方法有機(jī)試劑用量和所需樣品量少,檢出限低。雖然本方法的靈敏度比文獻(xiàn)[3]低,但本方法的檢測(cè)手段為液相色譜,較氣相色譜-質(zhì)譜更普及,且本方法采用的懸浮固化分散液液微萃取技術(shù)相對(duì)于固相微萃取技術(shù),操作簡(jiǎn)單,成本低。

3 結(jié)論

建立了基于懸浮固化的分散液液微萃取技術(shù)結(jié)合高效液相色譜測(cè)定水樣中6種鄰苯二甲酸酯類化合物的分析方法。該方法操作簡(jiǎn)單,所需溶劑少,回收率高,檢出限低,重復(fù)性好,適用于PAEs的分析檢測(cè)。

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