超聲輔助提取-固相萃取凈化-高效液相色譜法測定灰渣和污泥中11 種雙酚類及烷基酚類化合物

朱佩玉，陳海秀，高晨

（江蘇康達檢測技術(shù)股份有限公司，江蘇蘇州 215000）

雙酚類化合物（BPs）是一類含有兩個羥苯基且結(jié)構(gòu)相似的化學物質(zhì)，主要用于合成聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等高分子材料［1］，常用于生產(chǎn)食物容器、醫(yī)療設(shè)備、建筑材料等產(chǎn)品，極易暴露于人類生活環(huán)境之中［2-3］。烷基酚類化合物（APs）作為重要的精細化工原料，廣泛應用于煉油、煉焦、造紙等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域［4］，同時作為非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚（APEOs）的降解產(chǎn)物［5］，也會隨涂料、洗滌劑、紡織品等遷移到環(huán)境介質(zhì)中。作為典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)（EDCs），雙酚類和烷基酚類化合物具有較強的環(huán)境雌激素活性，能夠持續(xù)干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)，影響其生殖和發(fā)育，表現(xiàn)出毒性、生物積累性和持久性污染等特征［6-8］。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，雙酚類及烷基酚類化合物廣泛應用于各行業(yè)，對生態(tài)環(huán)境具有巨大的潛在危害，因此有必要對環(huán)境中雙酚類及烷基酚類化合物的殘留量進行有效監(jiān)測。

目前國內(nèi)外雙酚類及烷基酚類化合物的檢測標準和方法較少，主要的分析方法有氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）、高效液相色譜法（HPLC）和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）。秦宏兵等［9］建立了攪拌棒吸附萃取富集及熱解吸進樣結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法測定水樣中3 種烷基酚。孫彥［10］利用液液萃取及BSTFA+TMCS 衍生化技術(shù)，采用氣相色譜-質(zhì)譜法測定了水體中的7 種烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚。袁曉倩等［11］建立了超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定化妝品中8 種雙酚類及烷基酚類化合物含量的分析方法。華永有等［12］建立了SPE 柱濃縮凈化超高效液相色譜熒光檢測器同時測定水中7 種雙酚類和烷基酚類化合物的方法。趙陳晨等［13］采用二氯甲烷-乙酸乙酯（體積比為4∶1）混合溶劑超聲提取，硅膠固相萃取柱凈化，建立了高效液相色譜熒光檢測器測定土壤中8 種烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的分析方法。此外，生態(tài)環(huán)境部2021 年發(fā)布了水質(zhì)中9 種烷基酚類化合物和雙酚A 的固相萃取高效液相色譜法［14］。由于雙酚類及烷基酚類化合物的沸點較高，采用氣相色譜-質(zhì)譜法分析時通常需要進行衍生化處理，操作繁瑣且準確性難以保證。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法雖然具有靈敏度高、準確性好等優(yōu)點，但儀器價格昂貴，維護保養(yǎng)成本高。高效液相色譜法不需要衍生，可實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)雙酚類及烷基酚類化合物的有效分離，方法選擇性高，重現(xiàn)性好，且儀器簡單，易于普及?？紤]到目前尚無關(guān)于灰渣和污泥中雙酚類及烷基酚類化合物測定的相關(guān)報道，開展在該領(lǐng)域的方法研究具有實際意義和應用價值。

筆者采用超聲輔助提取、固相萃取凈化樣品，建立了同時測定灰渣和污泥中11 種雙酚類及烷基酚類化合物（雙酚F、雙酚A、4-叔丁基苯酚、4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-己基苯酚、4-叔辛基苯酚、4-庚基苯酚、壬基酚、4-辛基苯酚和4-壬基苯酚）的高效液相色譜法。該方法操作簡便、高效，滿足日常檢測需求。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀：LC-2030 型，配備紫外檢測器，日本島津公司。

分析天平：AUW120 型，感量為0.1 mg，日本島津公司。

數(shù)控超聲波清洗器：KQ-500DE 型，昆山市超聲儀器有限公司。

高速臺式離心機：TGL-10B 型，上海安亭科學儀器廠。

高通量真空平行濃縮儀：MPE 型，?？萍瘓F股份有限公司。

固相萃取裝置：Visiprep DL 型，美國色譜科公司。

超純水機：Dura 12 V 型，美國澤拉布公司。

SPE 凈化小柱：LC-C18柱（6 mL，500 mg），上海安譜實驗科技股份有限公司。

乙腈、甲醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷：色譜純，上海星可高純?nèi)軇┯邢薰尽?/p>

乙酸乙酯：色譜純，永華化學股份有限公司。無水Na2SO4：優(yōu)級純，天津市科密歐化學試劑有限公司。

石英砂：粒徑為180～380 μm，天津市科密歐化學試劑有限公司。

雙酚F 標準溶液：10 mg/mL，美國AccuStandard公司。

雙酚A 標準溶液：1 000 mg/L，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

4-叔丁基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.8%，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

4-丁基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.7 %，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

4-戊基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.7%，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

4-己基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.8%，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

4-叔辛基苯酚標準溶液：1 000 mg/L，上海安譜實驗科技股份有限公司。

4-庚基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.7%，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

壬基酚標準品：質(zhì)量分數(shù)99.4 %，北京振翔科技有限公司。

4-辛基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)為99.8%，北京振翔科技有限公司。

4-壬基苯酚標準品：質(zhì)量分數(shù)99.4%，北京振翔科技有限公司。

實驗用水為超純水，由Dura 12 V 超純水系統(tǒng)制備。

1.2 溶液配制

1.2.1 標準儲備溶液

雙酚F 標準儲備溶液：1 000 mg/L，移取1.0 mL雙酚F 標準溶液于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-叔丁基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-叔丁基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-丁基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-丁基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-戊基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-戊基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-己基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-己基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-庚基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-庚基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

壬基酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取10.1 mg 壬基酚標準品于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-辛基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-辛基苯酚標準品10.0 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

4-壬基苯酚標準儲備溶液：1 000 mg/L，稱取4-壬基苯酚標準品10.1 mg 于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻。

1.2.2 11 種雙酚類及烷基酚類化合物混合標準中間溶液

分別移取1.2.1 中的9 種標準儲備溶液和雙酚A、4-叔辛基苯酚標準溶液各0.5 mL 于同一只10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻，配制成11 種雙酚類及烷基酚類化合物的質(zhì)量濃度均為50 mg/L 的混合標準中間溶液。

1.2.3 11 種雙酚類及烷基酚類化合物系列混合標準工作溶液

分別準確移取一定量的1.2.2 中的混合標準中間溶液于10 mL 容量瓶中，用乙腈稀釋并定容至標線，搖勻，配制成11 種雙酚類及烷基酚類化合物的質(zhì)量濃度均分別為0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 mg/L 的系列混合標準工作溶液。

1.3 色譜條件

色譜柱：Shim-pack GIST C18柱（250 mm×4.6 mm，5.0 μm，日本島津公司）；流動相：乙腈-水（體積比為70∶30）；柱溫：35 ℃；進樣體積：30 μL；流量：1.0 mL/min；檢測波長：225 nm。在優(yōu)化條件下，11 種雙酚類及烷基酚類化合物加標樣品溶液色譜圖如圖1 所示。

圖1 11 種雙酚類及烷基酚類化合物加標樣品溶液色譜圖

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品采集與制備

按照HJ/T 20—1998 《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》［15］的相關(guān)規(guī)定進行灰渣和污泥樣品的采集和制備。

1.4.2 樣品提取

稱取5.0 g 樣品于50 mL 離心管中，加入1.0 g無水Na2SO4，再加入20 mL 二氯甲烷-丙酮（體積比為1∶1）混合溶劑，于30 ℃下超聲提取20 min，然后以5 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心5 min，轉(zhuǎn)移上清液于濃縮瓶中，重復上述步驟，合并2 次上清液，濃縮至近干，將溶劑置換為正己烷，再次濃縮至1 mL，待凈化。

1.4.3 樣品凈化

依次用4 mL 二氯甲烷和10 mL 正己烷活化固相萃取柱，棄去流出液，將濃縮后的提取液轉(zhuǎn)移至柱內(nèi)，用3 mL 正己烷分3 次洗滌濃縮瓶，洗滌液一并轉(zhuǎn)移至柱內(nèi)。上樣結(jié)束后用10 mL 正己烷淋洗固相萃取柱，真空抽干15 min，然后用6 mL 二氯甲烷進行洗脫，接收洗脫液并濃縮至約1 mL，加入3 mL乙腈，再濃縮至1 mL 以下，將溶劑完全置換為乙腈，最后用乙腈定容至1.0 mL，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 液相色譜條件優(yōu)化

2.1.1 波長選擇

對目標化合物進行紫外全波長掃描，發(fā)現(xiàn)在220、225、275 nm 處均有較明顯的紫外吸收。按實驗方法制備加標樣品溶液，分別在220、225、275 nm波長處進行測定。結(jié)果表明，在220、225 nm 處各目標化合物的色譜峰響應較好，且沒有明顯的干擾峰存在，由于部分有機溶劑在220 nm 處有紫外吸收，故選擇225 nm 作為紫外吸收波長。

2.1.2 流動相選擇

分別選擇甲醇-水、乙腈-水作為流動相，在相同的儀器條件下，通過改變流動相種類和比例，對同一加標樣品溶液進行測定。結(jié)果表明，以甲醇-水為流動相時，各目標化合物色譜峰形不對稱，色譜峰展寬變大且出峰時間延長，整體分離效果較差；以乙腈-水（體積比為70∶30）為流動相時，采用等度洗脫方式，可以達到較好的分離效果，且出峰時間提前，分析時間縮短，故選擇乙腈-水（體積比為70∶30）為流動相。

2.1.3 柱溫選擇

按實驗方法制備加標樣品溶液，分別設(shè)置柱溫箱溫度為30、35、40 ℃進行測定。結(jié)果表明，各溫度條件下目標化合物的響應和色譜峰形基本一致，只在保留時間有細微的差別，綜合出峰情況，選擇柱溫箱溫度為35 ℃。

2.2 超聲提取條件優(yōu)化

2.2.1 提取溶劑選擇

根據(jù)雙酚類及烷基酚類化合物的性質(zhì)，以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的石英砂為待測對象，分別選取正己烷、二氯甲烷、二氯甲烷-丙酮（體積比為1∶1）和二氯甲烷-乙酸乙酯（體積比為4∶1）各20 mL 作為提取溶劑，按1.4.2 方法對樣品進行提取，考察不同提取溶劑對目標物回收率的影響，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可以看出，以二氯甲烷-乙酸乙酯和二氯甲烷-丙酮為提取溶劑時，提取效率均高于其它溶劑，但由于乙酸乙酯會對雙酚A 的色譜峰造成干擾，故選擇二氯甲烷-丙酮（體積比為1∶1）作為提取溶劑。

圖2 不同提取溶劑時的回收率

2.2.2 提取溫度選擇

以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的石英砂為待測對象，在相同測試條件下，設(shè)置提取溫度分別為20、30、40、60 ℃，考察不同提取溫度對目標物回收率的影響，結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可看出，在20～30℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，目標物提取效率升高；當提取溫度為30～40 ℃時，提取效率趨于平穩(wěn)；繼續(xù)升溫至60 ℃，目標物提取效率均有所下降，綜合考慮，選擇提取溫度為30 ℃。

圖3 不同提取溫度時的回收率

2.2.3 提取時間選擇

以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的石英砂為待測對象，在相同測試條件下，設(shè)置超聲提取時間分別為5、10、20、40 min，考察不同提取時間對目標物回收率的影響，結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可看出，在5～20 min 時間范圍內(nèi)，雙酚類及烷基酚類化合物的提取效率隨提取時間延長而明顯升高，繼續(xù)增加提取時間，回收率基本保持不變，故選擇超聲提取時間為20 min。

圖4 不同提取時間時的回收率

2.2.4 提取次數(shù)選擇

以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的石英砂為待測對象，按照單次加入20 mL 二氯甲烷-丙酮（體積比為1∶1）混合溶劑，超聲提取20 min，分別對目標物提取1、2、3 次，合并提取液濃縮后測定，考察不同提取次數(shù)對目標物回收率的影響。結(jié)果表明，提取2 次時，各目標物回收率基本達到80%以上，可以滿足分析測定要求，繼續(xù)增加提取次數(shù)回收率變化不明顯，故確定提取次數(shù)為2 次。

2.3 凈化條件優(yōu)化

2.3.1 固相萃取柱選擇

結(jié)合參考文獻［16-18］和現(xiàn)有實驗分析條件，分別選取LC-C18柱、Poly-Sery HLB 柱和Welchrom?GraphiCarb 柱作為SPE 凈化小柱，考察不同填充劑固相萃取柱對目標化合物回收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 不同SPE 凈化小柱的回收率 %

由表1 可知，Welchrom?GraphiCarb 柱的提取效率最低；Poly-Sery HLB 柱總體提取效率較高但凈化不完全，存在物質(zhì)干擾；LC-C18固相萃取小柱整體凈化效果最好，且無明顯干擾物質(zhì)影響，故選擇LC-C18固相萃取小柱進行凈化。

2.3.2 洗脫溶劑選擇

以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的灰渣和污泥為待測對象，分別考察甲醇、乙腈、二氯甲烷作為洗脫溶劑時11 種雙酚類及烷基酚類化合物的提取效率，結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可以看出，洗脫溶劑為二氯甲烷時凈化效果最好，一方面干擾物質(zhì)可以被有效去除，同時目標化合物具有較高的回收率，故選擇二氯甲烷作為洗脫溶劑。

圖5 不同洗脫溶劑時的回收率

2.3.3 洗脫溶劑用量選擇

以加標質(zhì)量分數(shù)為50 μg/kg 的灰渣和污泥為待測對象，在相同測定條件下，考察洗脫溶劑二氯甲烷用量分別為2、4、6、8、10 mL 時目標物回收率的變化，結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可以看出，在二氯甲烷用量為2～6 mL 范圍內(nèi)，11 種雙酚類及烷基酚類化合物的回收率隨洗脫溶劑用量的增加而升高；當二氯甲烷用量大于6 mL 時，目標化合物的回收率基本保持不變，故選擇洗脫溶劑用量為6 mL。

圖6 不同提取溶劑用量時的回收率

2.4 線性方程與檢出限

在1.3 色譜條件下，分別對1.2 中的11 種雙酚類及烷基酚類化合物系列混合標準工作溶液進行測定，以色譜峰面積為縱坐標，以目標化合物質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制標準工作曲線，計算線性方程和相關(guān)系數(shù)。

依據(jù)HJ 168—2020 《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制訂技術(shù)導則》［19］的要求，按照樣品分析全程序測定步驟，對加標量為估計方法檢出限3～5 倍的空白加標樣品重復測定9 次，計算9 次測定結(jié)果的標準偏差s，根據(jù)公式LD=2.896×s計算方法檢出限，并以4 倍檢出限作為定量限，以質(zhì)量分數(shù)表示。

11 種雙酚類及烷基酚類化合物質(zhì)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限見表2。

表2 質(zhì)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

由表2 可知，11 種雙酚類及烷基酚類化合物的質(zhì)量濃度在0.1～2.0 mg/L 范圍內(nèi)與色譜峰面積線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，方法檢出限為4.3～8.4 μg/kg，定量限為17.2～33.6 μg/kg，滿足環(huán)境中灰渣和污泥樣品的檢測要求。

2.5 加標回收與精密度試驗

選取空白樣品（石英砂），分別加入適量的11種雙酚類及烷基酚類化合物混合標準溶液，使加標后11 種雙酚類及烷基酚類化合物的質(zhì)量分數(shù)均分別為50、200 μg/kg，按照全程序要求平行測定6 次，計算加標回收率和測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD），結(jié)果見表3。由表3 可知，低、高兩種加標濃度水平下，11 種雙酚類及烷基酚類化合物的加標回收率為70.6%～93.4%，測定結(jié)果的相對標準偏差為3.9%～8.3%，表明該方法具有良好的準確度和精密度。

表3 加標回收與精密度試驗結(jié)果

3 結(jié)語

對提取條件、凈化條件和儀器工作條件進行了優(yōu)化，建立了測定灰渣和污泥中11 種雙酚類及烷基酚類化合物的超聲輔助提取-固相萃取凈化-高效液相色譜法。該方法操作簡便、靈敏、高效，具備較低的檢出限、良好的精密度和回收率，可以實現(xiàn)對灰渣和污泥中11 種雙酚類及烷基酚類化合物的快速測定，滿足日常檢測需求。