頂空氣相色譜法測定驅蚊扣中5 種苯系物

陳紅軍，李欣

（湖南省產商品質量監(jiān)督檢驗研究院，長沙 410000）

驅蚊扣是由硅膠或超微纖維紡織布結合具有驅蚊功能的植物精油調和而成，是夏天兒童防蚊的主要產品［1］。大多驅蚊產品宣稱安全無毒，使用香茅［2］、薰衣草、丁香等天然植物成分，絕對不含驅蚊胺等化學成分，但是筆者在實際檢測中發(fā)現(xiàn)某些品牌驅蚊扣中含有苯系物［1］、昆蟲趨避劑［3-4］等有害物質，對兒童的健康影響尤其巨大。其中，苯系物是指苯及其衍生物的總稱，苯、甲苯、乙苯、二甲苯是四類代表性物質，研究表明長期接觸高濃度苯系物不僅會刺激人的皮膚和呼吸道，還有致畸、致癌的風險［5］。因此對驅蚊扣中苯系物的測定具有重要意義。

近年來，國內外苯系物的研究報道主要集中在空氣、水體、土壤、涂料等領域，對驅蚊扣中苯系物的檢測尚未見報道［6］。苯系物的檢測方法有頂空氣相法，氣相色譜-質譜法等［7］。苯系物屬于揮發(fā)性有機化合物，頂空分析是一種理想的樣品凈化方法，采用頂空直接進樣，可以大幅節(jié)省前處理時間，頂空分析只取氣相部分進行分析，與萃取提取法相比，在除去溶劑時可避免揮發(fā)物的損失，又可以降低雜質提取過多而帶來的干擾［8］。已有文獻報道頂空-氣相色譜法能夠很好地對苯系物進行檢測，如曹臻臻［8］使用頂空進樣-氣相色譜法同時測定建筑用膠粘劑中的苯系物和鹵代烴，雷凱等［9］使用頂空氣相色譜法測定飲用水中苯系物；另外，氣相色譜儀較氣相色譜-質譜儀價格和維護使用成本更低，普及范圍更廣。筆者采用直接進樣頂空氣相色譜法［1］構建一種快速、簡單、穩(wěn)定的驅蚊扣中苯系物的檢測方法，并隨機購買市場上的驅蚊扣對其中苯系物進行檢測，了解不同驅蚊扣產品中苯系物的大致含量水平，為以后的產品質量安全標準制定提供參考依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：7890B 型，美國安捷倫科技有限公司；

頂空進樣設備：7697A 型，美國安捷倫科技有限公司；

可變速高速旋轉粉碎機：Pulverisette 14 型，德國飛馳儀器有限公司；

篩分粒度儀：AS400 型，德國萊馳儀器有限公司；

苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯標準物質：色譜純，編號分別為GBW08703，GBW08704，GBW08705，GBW08706，GBW08707，中國計量科學院；

甲醇：色譜純，美國安可化工；

氯化鈉：分析純，國藥集團。

1.2 混合標準溶液的配制

稱取約0.02 g 苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯標準樣品（實際稱取苯0.021 3 g，甲苯0.020 6 g，乙苯0.019 3 g，鄰二甲苯0.019 4 g，間二甲苯0.022 5 g，對二甲苯0.018 9 g），溶于10 mL 甲醇中，配制成各組分質量濃度均約為2 mg／mL 的混合標準儲備液。將混合標準儲備液稀釋至100 倍體積配制成約200 μg／mL 的混合標準使用液。往頂空瓶中分別加入10，20，50，100，200 μL 的標準使用液，配制成系列混合標準工作溶液。

1.3 實驗條件

1.3.1 色譜條件

HP-5 色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱溫：初始柱溫為150℃，保持2 min，以30℃／min 升溫至180℃，保持3 min；載氣：99.999%氮氣；流量：1.0 mL／min；恒流；不分流進樣；檢測器：火焰離子化檢測器［10］。

1.3.2 頂空條件

平衡溫度：60℃；平衡時間：30 min。

1.4 樣品前處理

液體狀樣品直接稱取1 g 樣品于頂空瓶中，蓋好瓶蓋，放置于頂空設備中，平衡后進樣檢測。

固體狀樣品放入液氮中冷凍，然后放入粉碎機粉碎，制取粒度直徑小于0.1 mm 的樣品。取粉碎后樣品1 g，加入10 mL 超純水和3 g 氯化鈉，溶解后放入頂空瓶中，蓋好瓶蓋，放置于頂空設備中，平衡后進樣檢測。

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

目標物質的分離取決于色譜柱的極性和分離性能，分別采用HP-5，DB-5，DB-FFAP 柱進行色譜測定，試驗發(fā)現(xiàn)中極性柱或者弱極性柱出現(xiàn)拖尾，鄰甲苯不能完全分離［11］。HP-5 柱具有通用性和良好的抗水性，試驗表明HP-5 色譜柱對苯系物分離度良好，15 min后可以分析完全，加標色譜圖見圖1。因此采用HP-5 柱為實驗分析色譜柱。

圖1 5 種苯系物加標樣品色圖譜

2.2 頂空條件的選擇

頂空分析是通過樣品基質上方的氣體成分來測定這些組分在原樣品中的含量，其基本理論依據(jù)是在一定條件下氣相和凝聚相（液相或固相）之間存在著分配平衡，筆者對平衡溫度和平衡時間進行了考察。

2.2.1 平衡溫度的選擇

平衡溫度對頂空平衡體系影響較大，太高的溫度會產生干擾導致某些組分氧化或者分解，溫度太低會影響提取效率。分別選擇頂空平衡溫度為40，50，60，70，80℃，向空白驅蚊扣中加入苯4.84 μg，甲苯9.15 μg，乙苯8.55 μg，間對二甲苯8.32 μg及鄰對二甲苯14.25 μg，按照1.3 進行色譜分析。試驗結果表明，隨著平衡溫度升高，色譜峰面積隨之增大，在達到60℃時基本保持不變，因此選擇頂空平衡溫度為60℃。

2.2.2 平衡時間的選擇

平衡時間是指氣液兩相達到平衡的時間，平衡時間的長短取決于被測組分分子從樣品基質到氣相的擴散速度，分別選擇頂空平衡時間為10，20，30，40，50 min，向空白驅蚊扣中加入苯4.84 μg，甲苯9.15 μg，乙苯8.55 μg，間對二甲苯8.32 μg 及鄰對二甲苯14.25 μg，按照1.3 進行色譜分析。試驗結果表明隨著平衡時間延長，色譜峰面積隨之增大，平衡時間達到30 min 后峰面積基本維持不變，表明達到氣液平衡，因此選擇頂空平衡時間為30 min。

2.3 粉碎方式的選擇

試驗中發(fā)現(xiàn)，固體狀樣品粉碎與否以及粉碎方式不同對樣品提取效果有影響。在空白驅蚊扣中加入苯4.84 μg，甲苯9.15 μg，乙苯8.55 μg，間對二甲苯8.32 μg 及鄰對二甲苯14.25 μg，分別對樣品進行液氮冷凍再經可變速高速旋轉粉碎機打碎、普通組織粉碎機打碎和不粉碎，按照1.3 進行色譜分析，試驗結果列于表1。由表1 可知，冷凍粉碎后檢測的樣品，色譜峰面積明顯大于普通粉碎和不粉碎的樣品，可能是因為樣品在粉碎的時候，會產生大量的熱，導致部分苯系物損失。因此選擇液氮冷凍再經過可變速高速旋轉粉碎機打碎的樣品處理方式。

表1 不同粉碎方法對苯系物測定結果

2.4 粉碎樣品粒度的選擇

試驗中發(fā)現(xiàn)不同的粒度也會影響苯系物的提取，分別設置粒度直徑為＜0.1，0.1～1，1～2，2～10 mm 的4 個固體空白樣品，每個梯度空白樣品中分別加入苯4.84 μg，甲苯9.15 μg，乙苯8.55 μg，間對二甲苯8.32 μg 及鄰對二甲苯14.25 μg，按照1.3進行色譜分析，結果列于表2。由表2 可知，隨著粒度直徑的減小，色譜響應值增大，提取效率提高，在粒度直徑達到0.1～1 mm 后色譜峰面積沒有較大的差別，說明粒度直徑達到0.1～1 mm 后苯系物提取效率無較大區(qū)別，同時考慮到樣品粒度直徑越小，實際制取操作難度越大，步驟越繁瑣，因此選擇0.1～1 mm 作為樣品制取直徑。

表2 不同樣品直徑時苯系物測定結果

2.5 氯化鈉加入量的選擇

在固體狀樣品水溶液中加入氯化鈉，有利于苯系物揮發(fā)到空氣中，從而提高方法靈敏度［12］。氯化鈉溶液的飽和度為0.385 g／mL，考察加入1，2，3，3.5 g 氯化鈉，每個梯度空白樣品中分別加入苯4.84 μg，甲苯9.15 μg，乙苯8.55 μg，間對二甲苯8.32 μg 及鄰對二甲苯14.25 μg，按照1.3 進行色譜分析。試驗結果表明，隨著氯化鈉加入量的增多，色譜峰面積隨之增大，當氯化鈉加入量為3 g 的時候色譜峰面積基本不變，提取效果達到最佳，因此選擇氯化鈉加入量為3 g。

2.6 方法的線性范圍和檢出限

取1.2 制備的混合標準使用液，采用1.3 優(yōu)化條件對儀器進行設置，分別檢測苯系物含量，以色譜峰面積（y）為縱坐標，各苯系物的質量（x）為橫坐標繪制工作曲線，計算線性方程、相關系數(shù)，以3 倍信噪比分別計算出各目標化合物的檢出限［13］，結果列于表3。

表3 線性方程、相關系數(shù)及檢出限

由表3 可知，5 種苯系物的質量在0.171～ 83.200 μg 的范圍內與色譜峰面積線性關系良好，線性相關系數(shù)不小于0.998，檢出限為0.003 8～ 0.014 0 μg。

2.7 加標回收及精密度試驗

按1.3 方法對的空白驅蚊扣中進行加標回收試驗，每種苯系物設置3 個濃度加標梯度，每個水平重復測量5 次，加標量、回收率和相對標準偏差試驗結果列于表4 和表5。

表4 液體樣品方法回收率與精密度

由表4 可知，3 個加標水平下液體樣品的平均回收率為96%～118%，測定結果的相對標準偏差為2.5%～4.9%（n=5），表明該法具有良好的精密度和準確性。

表5 固體狀樣品方法回收率與精密度

由表5 可知，3 個加標水平固體狀樣品的平均回收率為76%～126%，測定結果的相對標準偏差為4.2%～23.5%（n=5），表明該法具有良好的精密度和準確性。

2.8 實際樣品檢測

市場上購買了14 個驅蚊扣樣本，其中1，2，5 號樣品為固體樣品，其余為液體樣品。按照所建立的方法進行檢測，結果列于表6。

表6 實際樣品苯系物檢測結果 mg／kg

由表6 可知，固體狀樣品1 和2 號均未檢出苯系物，液體狀樣品中甲苯、二甲苯均有檢出，個別樣品甲苯含量高達10.24 mg／kg。目前沒有關于驅蚊扣中苯系物的限量要求，戴航［14］等對驅蚊扣中甲苯進行了健康風險評價，發(fā)現(xiàn)驅蚊扣中甲苯存在一定非致癌風險，高濃度甲苯中毒時可發(fā)生腎、肝和腦細胞的壞死，慢性中毒會對中樞神經系統(tǒng)造成損害［15-16］，因此建議生產企業(yè)關注產品中有害物質的含量，增加產品質量控制項目，提高產品 質量。

3 結語

建立了直接進樣頂空氣相色譜法測定驅蚊扣中5 種苯系物的方法。該方法采樣頂空直接進樣，前處理方法簡便易行，檢出限低，重復性良好，可用于驅蚊扣產品中苯系物的檢測，為規(guī)范驅蚊產品市場，提高驅蚊產品質量提供快速簡便的檢驗方法。