固相萃取-UPLC-MS/MS法測定地表水中的雙酚A和雙酚S

馬金波

摘? ? ? 要：為準(zhǔn)確了解地表水中BPA和BPS的含量水平，為國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法建立技術(shù)儲(chǔ)備，建立了固相萃取-UPLC-MS/MS法測定地表水中BPA和BPS的方法。樣品通過使用同位素稀釋技術(shù)，經(jīng)HLB小柱富集凈化，以甲醇-水為流動(dòng)相，經(jīng)Waters BEH C18色譜柱分離，用UPLC-MS/MS法在負(fù)離子模式下進(jìn)行MRM監(jiān)測，用本方法測定時(shí)BPA在1～100μg/L，BPS在0.2～20μg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)在0.999以上。BPA的回收率在97.6%～102%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.6%～4.5%，BPS的回收率在95.1%～103%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～3.3%。地表水實(shí)際樣品的最低檢出濃度，BPA為2.5 ng/L，BPS為0.5 ng/L。該方法分析時(shí)間短、穩(wěn)定、簡便、準(zhǔn)確，具有較寬的線性范圍，較高的靈敏度，遠(yuǎn)低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，適用于地表水中BPA和BPS的檢測。

關(guān)? 鍵? 詞：雙酚A;雙酚S;固相萃取;UPLC-MS/MS;地表水

中圖分類號(hào)：O657.63? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）10-2410-04

Abstract： A method of ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （UPLC-MS/MS） with solid phase extraction was developed for determination of bisphenol A and bisphenol S residues in surface water. Using isotope as mixed internal standards，the BPA and BPS were enriched by HLB column. The surface water was separated by Waters BEH C18 chromatographic column with methanol-water as mobile phase， and was detected by UPLC-MS/MS. The results showed that good linearity was observed in the range of 1～100 μg/L for BPA， and 0.2～20 μg/L for BPS， respectively（>0.999）.The recoveries ranged from 95.1%～103% for BPA sand BPS，and the relative standard deviations（n=6） of BPA and BPS were 0.6%～4.5%.The limit of detection for BPA was 2.5 ng/L，and the limit of detection for BPS was 0.5 ng/L. The established method is simple， sensitive and has good repeatability， which is suitable for the determination of BPA and BPS in surface water.

Key words： Bisphenol A; bisphenol S; SPE; UPLC-MS/MS; Surface water

雙酚A（BPA）和雙酚S（BPS）是一種含有雙羥苯基結(jié)構(gòu)的化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。BPA被廣泛作為合成環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯等塑料制品的原材料，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、日常生活中的各個(gè)環(huán)節(jié)[1，2]。

BPA為一種潛在內(nèi)分泌干擾物質(zhì)[3]，對(duì)人類的發(fā)育，特別是兒童的生殖系統(tǒng)發(fā)育具有很大危害，現(xiàn)被眾多國家在嬰幼兒使用的塑料制品中禁止使用[4-6]。BPS作為BPA的替代品被應(yīng)用在多種材料中，根據(jù)美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明BPS對(duì)動(dòng)物大腦發(fā)育有影響，引起多動(dòng)，因此BPS也被證實(shí)是一種內(nèi)分泌干擾物質(zhì)[6]。

由于BPA，BPS在工業(yè)及日常生活中長期、大量使用，并不斷釋放到水、空氣和土壤中，再可經(jīng)飲用水、食物、呼吸遷移到人體中，從而對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害。目前由環(huán)境影響造成的人體暴露問題越來越引起重視[7-13]，因此迫切需要了解具體暴露程度和影響水平。

目前中國、歐盟、美國、日本、韓國等國家和地區(qū)對(duì)食品接觸材料、飲用水中BPA含量有明確的要求。其中，我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB4806-2016）中，明確規(guī)定：涂料和涂層BPA特殊遷移量要求是0.6 mg/kg（適用時(shí)）;塑料樹脂標(biāo)準(zhǔn)BPA特殊遷移量要求是0.6 mg/kg（適用時(shí)）：添加劑BPA的特殊遷移量要求是0.6 mg/kg（用于涂料和涂層，適用時(shí)）;我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中將BPA列于于生活飲用水水質(zhì)參考指標(biāo)，其限值為0.01 mg/L。但對(duì)于集中式生活飲用水地表水水源及地下水水源中BPA含量沒有明確規(guī)定。由于水在自然循環(huán)過程中，會(huì)將污染物引入食品、飲用水中，自然狀態(tài)下的地表水特別是作為集中式生活飲用水水源地的地表水，同樣應(yīng)該建立BPA、BPS分析方法，規(guī)定BPA、BPS限量，了解BPA、BPS污染水平，以保障飲用水安全。

目前，我國地表水中BPA和BPS的分析方法相關(guān)報(bào)道很少，并且沒有建立相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，本方法目的就是應(yīng)用固相萃取-HPLC-MS/MS技術(shù)，探討建立一種快速、準(zhǔn)確、靈敏的地表水測定方法，同時(shí)應(yīng)用于地表水實(shí)際樣品中BPA、BPS的分析，以解決、論證本方法的科學(xué)、有效，以解決上述問題。

BPA和BPS的分子結(jié)構(gòu)如圖1。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1? 試劑與材料

甲醇（色譜純，德國Merck公司）;BPA，PBS（標(biāo)樣純度為98.5%，日本東京化成工業(yè)株式會(huì)社）;同位素內(nèi)標(biāo)BPA-D4（純度為97.8%，日本東京化成工業(yè)株式會(huì)社）;同位素內(nèi)標(biāo)BPS-13C12（純度為99%，日本東京化成工業(yè)株式會(huì)社）;實(shí)驗(yàn)用水為亞沸蒸餾水。

1.2? 儀器與設(shè)備

TSQ QUANTUM型超高效液相色譜串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜儀（配電噴霧離子源，美國賽默飛世爾科技公司），氮吹儀（美國 Caliper公司），十萬分之一天平（瑞士 梅特勒-托利多）， 二乙烯苯及N-乙烯基吡咯烷酮（HLB）固相萃取柱（美國沃特世公司）。

1.3? 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

使用十萬分之一天平準(zhǔn)確稱取目標(biāo)化合物BPA及BPS、同位素內(nèi)標(biāo)BPA-D4及BPS-13C12標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)10 mg（質(zhì)量精確到0.01 mg）。取BPA、BPS標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成BPA為100 μg/L和BPS為20ug/L的中間液。取BPA-D4、BPS-13C12標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成BPA-D4為100 μg/L和BPS-13C12為20 μg/L中間液。實(shí)驗(yàn)中用50%甲醇-水溶液將混合中間液稀釋成標(biāo)準(zhǔn)工作液，現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.4? 色譜條件

色譜柱：Waters ACQUITY UPLCTM BEH C18柱（100 mm×2.1 mm，1.7 m，美國沃特世公司）。進(jìn)樣量設(shè)定為5 μL;柱溫設(shè)定為40 ℃;流動(dòng)相為甲醇-水;梯度洗脫。目標(biāo)化合物BPA、BPS梯度洗脫程序見表1。

1.5? 質(zhì)譜條件

使用電噴霧離子源（ESI），負(fù)離子模式，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式，電噴霧電壓3 500 V，離子源溫度350 ℃，噴針溫度270 ℃，鞘氣30 psi，輔助氣20 psi，碰撞氣1.5 mT。MRM質(zhì)譜參數(shù)見表2。

1.6? 樣品采集

樣品采集及運(yùn)輸嚴(yán)格按照國家地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范以及樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定，選取48 h之內(nèi)未降雨地表河流斷面采集樣品，水樣虹吸采集后裝入棕色玻璃細(xì)口瓶密閉保存，錫箔紙包裝，-4 ℃冷藏運(yùn)輸，水樣預(yù)處理在48 h內(nèi)完成。

1.7? 樣品前處理

首先，所采水樣先經(jīng)0.7 μm玻璃纖維濾膜過濾后，取200 mL水樣，加入100 μL的目標(biāo)化合物同位素內(nèi)標(biāo)混合液，混勻。

其次，用20 mL甲醇對(duì)HLB柱進(jìn)行活化，然后用20 mL純水對(duì)HLB小柱活化?；罨?，將樣品過HBL固相柱富集目標(biāo)化合物，控制富集流速在1～2 mL/min，棄去濾液，抽干小柱，用10 mL甲醇洗脫，收集洗脫液，45 ℃水浴氮吹至盡干。

最后，用1 mL 50%甲醇-水復(fù)溶，渦流混勻，過0.22 μm PTFE濾膜，進(jìn)樣測定。

2? 結(jié)果與討論

2.1? 色譜條件優(yōu)化

不同的流動(dòng)相組成對(duì)UHPLC-MS/MS中離子化效率有很大影響，本實(shí)驗(yàn)考察了甲醇-水體系和乙腈-水體系，實(shí)驗(yàn)表明，在甲醇-水體系中BPA和BPS的離子強(qiáng)度更高，因此選用甲醇-水體系作為流動(dòng)相。流動(dòng)相的酸堿性對(duì)待測組分的離子化強(qiáng)度、分離效果及峰形也有影響，因此本實(shí)驗(yàn)考察了中性的甲醇-水、酸性甲醇-甲酸-水、堿性的甲醇-氨水和甲醇-乙酸銨不同的流動(dòng)相組成。結(jié)果表明，在甲醇-甲酸-水中待測物會(huì)受到甲酸的抑制，影響離子化效率;在甲醇-氨水中BPA和BPS峰形不好，出現(xiàn)分叉;在甲醇-水和甲醇-乙酸銨中響應(yīng)相當(dāng)、峰形、分離效果都沒有明顯差異。

綜上所述，在避免引入更多無機(jī)鹽的條件下，本實(shí)驗(yàn)選用甲醇-水作為流動(dòng)相，待測組分均得到良好的分離，結(jié)果見圖2。

2.2? 固相萃取小柱選擇

本方法研究了C18柱、HLB柱、Carb柱、MAX柱對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。在中性條件下，選用空白地表水進(jìn)行添加，用上述小柱分別濃縮富集后，凈化測定，結(jié)果見圖3。實(shí)驗(yàn)表明C18柱對(duì)BPA富集效率約為70%，對(duì)BPS富集效率約為60%;Carb柱對(duì)BPA富集效率約為73%，對(duì)BPS富集效率約為68%;MAX柱對(duì)BPA的富集效率約為65%，對(duì)BPS的富集效率約為42%;而HLB柱對(duì)BPA的富集效率約為84%，對(duì)BPS富集效率約為78%。

由此可見，C18柱、Carb柱、MAX柱對(duì)BPA、BPS富集效率較低，BPA和BPS的相應(yīng)強(qiáng)度較小，而HLB柱富集效果較好，響應(yīng)強(qiáng)度最高。這是因?yàn)锽PA和BPS極性較強(qiáng)，HLB填料具有親脂親水平衡特性，可用的極性范圍較寬，所以HLB得富集效率較好，因此實(shí)驗(yàn)選用HLB柱對(duì)地表水樣品進(jìn)行富集凈化，待測組分BPA和BPS都得到較高的回收率和靈敏度。

2.3? 線性關(guān)系和方法檢出限

本實(shí)驗(yàn)采用同位素稀釋技術(shù)測定地表水中的BPA和BPS，內(nèi)標(biāo)法定量，線性方程及相關(guān)系數(shù)結(jié)果見表3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BPA濃度在1～100 μg/L、BPS濃度在0.2～20 μg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)在0.999 7以上。儀器檢出限以3倍信噪比計(jì)，BPA檢出限為0.5 μg/L、BPS檢出限為0.1 μg/L。結(jié)合固相萃取的200倍富集倍數(shù)，得出地表水實(shí)際樣品的最低檢出濃度：BPA為2.5 ng/L，BPS為0.5 ng/L。

目前在我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于BPA和BPS沒有明確的限值要求，參考我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中BPA的限值濃度要求為0.01 mg/L，本方法滿足實(shí)際樣品檢測需要。

2.4? 方法的回收率和精密度

選用空白地表水樣品，加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別制備高、中、低三個(gè)水平的加標(biāo)樣品，按照上述方法進(jìn)行檢測，每個(gè)樣品平行測定6次，結(jié)果見表4。

實(shí)驗(yàn)表明BPA的回收率在97.6%～102%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.6%～4.5%，BPS的回收率在95.1%～103%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～3.3%。

2.5? 實(shí)際樣品檢測

2018年9月，分別采集遼寧地區(qū)3條支流河斷面和1個(gè)水庫地表水樣品，按照本方法對(duì)PBA和PBS進(jìn)行檢測，結(jié)果見表5。在4份樣品中有3份檢測出雙酚類化合物，均為PBA，檢測濃度在8.56～12.62 ng/L，檢測結(jié)果遠(yuǎn)低于我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的PBA的推薦限量。

通過對(duì)實(shí)際樣品的檢測，結(jié)果表明該水體含有雙酚類化合物，雖遠(yuǎn)低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的限量標(biāo)準(zhǔn)，但仍要引起重視。

3? 結(jié) 論

本方法通過色譜條件的優(yōu)化、固相萃取條件的選取、實(shí)際樣品的檢測，最終確定采用HLB固相萃取小柱對(duì)地表水中BPA和BPS進(jìn)行富集，以甲醇-水為流動(dòng)相，采用同位素稀釋技術(shù)，經(jīng)C18色譜柱分離，UPLC-MS/MS定量測定。本方法分析時(shí)間短、穩(wěn)定、簡便、準(zhǔn)確、較寬的線性范圍，具有較高的靈敏度，且方法檢出限低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，適用于地表水中BPA和BPS的檢測。

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