高效液相色譜法測定游泳池水中三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的含量

吳 飛,王 冰,陳 晨

(揚(yáng)州市疾病預(yù)防控制中心,揚(yáng)州225002)

游泳運(yùn)動已成為各年齡段人群廣泛熱愛的公共娛樂和體育鍛煉項(xiàng)目,對游泳池水進(jìn)行嚴(yán)格的消毒殺菌,是防止各種疾病的傳播,保障池水水質(zhì)與游泳者健康的必要措施。三氯卡班與三氯生具有很強(qiáng)的廣譜抗菌和消毒效果,被廣泛用于紡織、日化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及食品加工等領(lǐng)域產(chǎn)品中,起到殺菌、抑菌作用[1]。三氯卡班與三氯生因其良好的抗菌、抑菌效果存在應(yīng)用于游泳池水消毒的可能,同時(shí)也會通過游泳者穿著的紡織品,使用的日化護(hù)理產(chǎn)品帶入游泳池水中。在游泳浸泡過程中,游泳者本身直接與池水接觸,既是游泳池中污染物包括病原微生物、化學(xué)污染物的釋放者也是承受者。研究發(fā)現(xiàn),接觸過量的三氯卡班會對哺乳動物和水生生物產(chǎn)生慢性毒性[2]。三氯生對生物體具有顯著的內(nèi)分泌干擾效應(yīng),次氯酸鹽和紫外照射等消毒方式會使水中的三氯生轉(zhuǎn)化成毒性更強(qiáng)、更穩(wěn)定的有機(jī)污染物,其中通過甲基化轉(zhuǎn)化成甲基三氯生被認(rèn)為是其最重要的轉(zhuǎn)化方式之一[3-5]?！痘瘖y品安全技術(shù)規(guī)范》(2015版)明確規(guī)定三氯生、三氯卡班作為防腐劑在化妝品中的最大允許使用濃度分別為0.3%,0.2%。

目前,國內(nèi)已發(fā)布實(shí)施的三氯生、三氯卡班的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法涉及日化用品、食品接觸材料等方面。文獻(xiàn)報(bào)道的檢測方法主要有氣相色譜法[6]、液相色譜法[1,4,7]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[8-10]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[11-13]。但尚無同時(shí)檢測三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的方法,以及在游泳池水中的檢測應(yīng)用研究。氣相色譜法和氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法存在需進(jìn)行衍生化處理,操作繁瑣等問題;液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法靈敏度高,可直接檢測水樣中的待測物,但儀器設(shè)備價(jià)格昂貴;液相色譜法方法簡單,重復(fù)性好,儀器普及度高,維護(hù)成本低,適用于在基層實(shí)驗(yàn)室的推廣應(yīng)用。本工作在優(yōu)化樣品前處理技術(shù)的基礎(chǔ)上,選擇HLB固相萃取柱對游泳池水富集凈化,建立了同時(shí)測定游泳池水中三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的高效液相色譜分析方法,對了解三氯卡班、三氯生及甲基三氯生在游泳池水中的實(shí)際狀況,保護(hù)游泳者健康具有積極的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290型高效液相色譜儀,配二極管陣列檢測器(PAD),HLB固相萃取柱(200 mg,6 mL)。

三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1 000 mg·L－1,分別稱取三氯卡班標(biāo)準(zhǔn)品、三氯生標(biāo)準(zhǔn)品和甲基三氯生標(biāo)準(zhǔn)品適量,用甲醇溶解并定容至50.0 mL,混合均勻,置于冰箱中保存。

磷酸鹽緩沖溶液:稱取磷酸二氫鈉15.60 g,配制成 0.2 mol·L－1的磷酸二氫 鈉 溶 液,用0.05 mol·L－1氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH 至5.0。

甲醇和乙酸乙酯均為色譜純;磷酸二氫鈉、磷酸和氫氧化鈉均為分析純;三氯卡班標(biāo)準(zhǔn)品、三氯生標(biāo)準(zhǔn)品和甲基三氯生標(biāo)準(zhǔn)品的純度分別為99.0%,99.5%,98.9%;試驗(yàn)用水為一級水。

1.2 色譜條件

PICKERING-C8色譜柱(4.6 mm×250 mm,5μm);柱溫為30℃;流量為1.0 mL·min－1;進(jìn)樣量為20μL;檢測波長為281 nm。流動相A為甲醇,B為水。梯度洗脫程序:0～10 min時(shí),A為80%;10～12 min時(shí),A由80%升至100%,保持3 min;15～17 min時(shí),A由100%降至80%,保持5 min。

1.3 試驗(yàn)方法

移取游泳池水樣100 mL,用1%(體積分?jǐn)?shù),下同)磷酸溶液調(diào)至pH為5.0,加入5 mL磷酸鹽緩沖溶液,充分混勻,以90滴·min－1的流量經(jīng)過HLB固相萃取柱(預(yù)先用6 mL甲醇、6 mL水依次活化)富集凈化,負(fù)壓抽干后,用15 mL乙酸乙酯洗脫,收集洗脫液,將其在30℃下氮吹至近干,用甲醇定容至1.0 mL,按色譜條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

在游泳池水樣中加入三氯卡班、三氯生和甲基三氯生混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液500μL,按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測定,空白水樣和加標(biāo)水樣的色譜圖見圖1。

2.2 萃取條件的選擇

2.2.1 萃取方式

試驗(yàn)采用二氯甲烷液液萃取和固相萃取柱萃取這2種富集方式對樣品進(jìn)行萃取,按照色譜條件對加標(biāo)量為1.0 mg·L－1的水樣進(jìn)行測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn):采用二氯甲烷液液萃取對樣品進(jìn)行萃取時(shí),在不改變樣品溶液酸度的情況下,甲基三氯生的回收率在90%以上,而三氯卡班和三氯生的回收率僅有40%～50%;當(dāng)用磷酸將樣品溶液的pH調(diào)至呈酸性時(shí),三氯卡班和三氯生的回收率明顯提高,但甲基三氯生的回收率降至42.7%;當(dāng)用鹽酸將樣品溶液的pH調(diào)至呈酸性時(shí),對三氯卡班的測定有正干擾,回收率達(dá)到142%,說明采用二氯甲烷液液萃取無法同時(shí)兼顧三氯卡班、三氯生和甲基三氯生均能得到良好的回收率;采用固相萃取柱對樣品進(jìn)行萃取時(shí),通過優(yōu)化試驗(yàn)條件,三氯卡班、三氯生和甲基三氯生均可以得到良好的回收率。因此,試驗(yàn)選擇固相萃取柱對樣品進(jìn)行萃取。

圖1 空白水樣和加標(biāo)水樣的色譜圖Fig.1 Chromatograms of blank water sample and spiked water sample

2.2.2 固相萃取條件

固相萃取柱在對目標(biāo)物富集過程中,影響較為顯著的是洗脫溶劑種類和固相萃取柱類型。試驗(yàn)考察了HLB固相萃取柱(200 mg,6 mL)、C18固相萃取柱(500 mg,6 mL)和C18固相萃取柱(200 mg,3 mL)等3種固相萃取柱在甲醇、乙酸乙酯、乙酸乙酯-乙腈等3種不同的洗脫溶劑條件下對三氯卡班、三氯生和甲基三氯生回收率的影響,結(jié)果見圖2。

由圖2可知:當(dāng)樣品溶液的pH為5.0時(shí),以乙酸乙酯為洗脫溶劑時(shí),HLB固相萃取柱(200 mg,6 mL)對三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的萃取效果最好。試驗(yàn)進(jìn)一步對洗脫溶劑乙酸乙酯的用量進(jìn)行了考察,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)洗脫溶劑乙酸乙酯的用量為15 mL時(shí),洗脫完全。

2.3 流動相的選擇

試驗(yàn)考察了分別以甲醇-水溶液和乙腈-水溶液為流動相時(shí)對三氯卡班、三氯生和甲基三氯生分離效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):以甲醇-水溶液為流動相時(shí),三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的分離效果良好且峰形對稱性好,在22 min內(nèi)能夠分析完成。試驗(yàn)選擇的流動相A為甲醇,流動相B為水,梯度洗脫程序見1.2節(jié)。

圖2 不同種類的洗脫溶劑對3種不同種類的固相萃取柱萃取效果的影響Fig.2 Effect of different kinds of elution solvents on extraction efficiency of 3 different kinds of SPE columns

2.4 檢測波長的選擇

試驗(yàn)利用二極管陣列檢測器在190～400 nm之間進(jìn)行波長掃描,在試驗(yàn)選擇的流動相條件下三氯生和甲基三氯生均在210 nm處有最大吸收,在281 nm處也有較大吸收,同時(shí)在230 nm波長處存在一個(gè)肩峰,而三氯卡班在266 nm處有最大吸收。試驗(yàn)對加標(biāo)水樣進(jìn)行測定,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在波長210,230 nm處基線噪聲大,且在目標(biāo)峰附近還存在雜質(zhì)峰的干擾;而在266,281 nm處基線噪聲小,且在目標(biāo)峰附近沒有雜質(zhì)峰的干擾,同時(shí)在281 nm處三氯卡班的靈敏度較高。綜合考慮,試驗(yàn)選擇281 nm作為三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的檢測波長。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

用甲醇將混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液逐級稀釋,配制成0.025,0.05,0.10,0.20,0.50,1.0,5.0,10 mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,按照色譜條件進(jìn)行測定,以三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),與其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的質(zhì)量濃度均在0.025～10 mg·L－1內(nèi)與其峰面積之間呈線性關(guān)系,線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。以3倍信噪比計(jì)算方法的檢出限(3S/N),結(jié)果見表1。

表1 線性參數(shù)和檢出限Tab.1 Linearity parameters and detection limits

2.6 精密度與回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對陰性水樣進(jìn)行低、中、高等3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),每個(gè)加標(biāo)樣品平行測定6次,計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表2。

表2 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.2 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表2可知:三氯卡班、三氯生和甲基三氯生的回收率為91.4%～104%,RSD為2.5%～9.3%,說明該方法的精密度良好。

本工作建立了采用高效液相色譜法測定游泳池水中三氯卡班、三氯生和甲基三氯生含量的分析方法,該方法選擇性強(qiáng)、線性范圍寬、定量準(zhǔn)確、精密度高以及準(zhǔn)確度好。本方法的建立對了解游泳池水中的有毒、有害物質(zhì),并對其進(jìn)行篩查,可為保障游泳者、游樂者和藝術(shù)表演者的身體健康提供可靠的科學(xué)依據(jù)。