環(huán)境水體中鄰苯二甲酸二(丁、2-乙基己基)酯的高效液相色譜分析方法研究

劉喜珍

(國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)長沙監(jiān)測站，湖南 長沙 410015)

1 引言

鄰苯二甲酸酯是一類廣泛使用的塑料增塑劑，由于塑料制品的大量生產(chǎn)和使用，鄰苯二甲酸酯已經(jīng)成為了土壤、氣體、水體中的主要污染物[1]。它可在食物鏈中富集，對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生致畸和致癌作用[2，3]。水環(huán)境中長期廣泛存在鄰苯二甲酸酯將對(duì)水生生物和人體產(chǎn)生潛在危害，我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)、《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯做了限值規(guī)定，同時(shí)，這兩種物質(zhì)也被列入“中國環(huán)境優(yōu)先控制污染物黑名單”[4]，因此加強(qiáng)環(huán)境水體中的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的監(jiān)測具有重要意義。

水環(huán)境中的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯濃度低，在樣品分析前需要進(jìn)行富集，目前常用的可控性較好、成本較低的水樣前處理方法為液液萃取和固相萃取法[5]，液液萃取需要消耗大量的有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境不利。而文獻(xiàn)報(bào)道的氣相色譜質(zhì)譜法[6～9]、高效液相色譜質(zhì)譜串聯(lián)法[10～14 ]等儀器價(jià)格昂貴，檢測成本高，難以廣泛推廣。本文采用固相萃取對(duì)樣品進(jìn)行前處理，洗脫液濃縮后進(jìn)液相色譜檢測，可獲得良好的效果。該方法操作簡單、分離效果好，選擇性強(qiáng)，靈敏度高，適用于對(duì)江河水、湖庫水、地下水等環(huán)境水體中的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的監(jiān)測分析。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器

Waters 2695型高效液相色譜儀(帶2489型雙波長紫外檢測器)；Aspec XL4型自動(dòng)固相萃取儀，美國Gilson公司；Milli-Q Gradient A10型超純水系統(tǒng)，美國Millipore公司；TurboVap Ⅱ型濃縮儀，美國Caliper公司。

2.2 試劑和材料

甲醇、四氫呋喃均為色譜純，由美國TEDIA公司提供，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾；鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯標(biāo)準(zhǔn)品，由環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供；Wondasep C18 500 mg/6mL 固相萃取小柱。

2.3 水樣的保存及預(yù)處理

水樣用2 L棕色磨口玻璃瓶采集，注滿于4 ℃下冷藏保存。水樣的富集濃縮須在24 h內(nèi)完成，濃縮液在7 d內(nèi)進(jìn)行測定。

取1000 mL水樣，加20 mL甲醇搖勻，采用Wondasep C18固相萃取(SPE)小柱進(jìn)行萃取。萃取步驟如下：首先，分別用5 mL甲醇和5 mL超純水活化SPE小柱，再以4～5 mL/min的速度上樣；然后，用高純氮?dú)鈱PE小柱吹干，接著用5 mL四氫呋喃分兩步洗脫，第一步用2 mL四氫呋喃以1 mL/min的速度洗脫，第二步用3 mL四氫呋喃以0.5 mL/min的速度洗脫，洗脫液用濃縮儀濃縮至1 mL供檢測用。

2.4 色譜條件

Agilent ZORBAX SB C18色譜柱；流動(dòng)相：A：甲醇，B：超純水；梯度洗脫，總流速為1.0 mL/min，先以A∶B為80∶20保持9 min，再改變至A∶B為100∶0，保持6 min；檢測波長235 nm；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量：20 μL。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜條件的選擇

3.1.1 測定波長的選擇

實(shí)驗(yàn)考察了224 nm、235 nm、280 nm波長下鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的紫外吸收強(qiáng)度、基線漂移、雜峰干擾情況。保持兩種物質(zhì)標(biāo)樣濃度不變，甲醇、水體系流動(dòng)相洗脫條件不變，在波長224～280 nm變化條件下檢測，發(fā)現(xiàn)235 nm處基線平穩(wěn)，無雜峰干擾，峰形較好，因此選擇235 nm為檢測波長。

3.1.2 洗脫條件的選擇

當(dāng)采用流動(dòng)相V(A)∶V(B)為80∶20，流速為1 mL/min的等度洗脫模式時(shí)，鄰苯二甲酸二丁酯在10 min左右出峰，而鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯在60 min內(nèi)都未見出峰，說明此條件的流動(dòng)相洗脫能力還不夠。提高流動(dòng)相中甲醇比例，采用V(A)∶V(B)為95∶5，流速為1 mL/min的等度洗脫模式時(shí)，兩種物質(zhì)保留時(shí)間接近，分離度不高。而采用梯度洗脫模式時(shí)，見表1，先保持流動(dòng)相比例V(A)∶V(B)為80∶20一定時(shí)間，再提高有機(jī)相的比例，效果明顯改善，可使兩種物質(zhì)完全分離，且峰形尖銳，無拖尾現(xiàn)象，如圖1所示，故本實(shí)驗(yàn)采用梯度洗脫模式。

表1 梯度洗脫方式

圖1 鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯色譜圖

3.2 固相萃取條件的選擇

3.2.1 固相萃取小柱的選擇

實(shí)驗(yàn)中，考察了Wondasep C18及Cleanert PEP兩種固相萃取小柱的水樣富集效果。在純水中加入一定濃度的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯，固定萃取過程中的活化溶劑和洗脫劑，在相同液相色譜分析條件下，分別測定兩種固相萃取小柱對(duì)水樣中鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的回收率影響。從表2中可看出，Cleanert PEP小柱基本不能富集水中的鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯，更換洗脫溶劑以及提高洗脫劑的用量也不能提高該物質(zhì)的回收率。而Wondasep C18小柱對(duì)兩種物質(zhì)均有較好的回收效果，因此本實(shí)驗(yàn)選擇Wondasep C18小柱作為固相萃取小柱。

表2 不同型號(hào)固相萃取小柱對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的富集效果 %

3.2.2 洗脫溶劑的選擇

選擇甲醇、四氫呋喃、二氯甲烷3種有機(jī)溶劑作為洗脫溶劑，考察萃取溶劑對(duì)萃取回收率的影響。在純水中加入固定濃度的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯，以Wondasep C18小柱作為固相萃取小柱，固定洗脫溶劑的洗脫次數(shù)和體積，在相同液相色譜分析條件下，分別測定3種洗脫溶劑的萃取回收率。從表3中可看出，以甲醇為洗脫溶劑時(shí)，鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的回收率很低；以四氫呋喃、二氯甲烷為洗脫溶劑時(shí)，兩種物質(zhì)的回收率較好。因四氫呋喃與甲醇的互溶性更好，本實(shí)驗(yàn)選用四氫呋喃為洗脫溶劑。

表3 不同洗脫溶劑對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的富集效果

3.3 線性范圍和測定下限

本實(shí)驗(yàn)采用外標(biāo)法定量，通過保留時(shí)間定性。將鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇配制成系列復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，鄰苯二甲酸二丁酯的濃度為0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20 mg/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的濃度為0.30、0.60、0.90、1.20、1.50、1.80 mg/L，實(shí)驗(yàn)抽取20 μL各濃度復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液在液相色譜儀上進(jìn)樣分析，回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表4。依據(jù)美國EPA的規(guī)定確定檢出限，配制相當(dāng)于檢出限濃度1～3倍的標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測定7次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差及檢出限，再以四倍檢出限作為測定下限。計(jì)算公式為：MDL(檢出限)=3.14×SD(7次測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差)，RQL(測定下限)=4×MDL(檢出限)。本方法中水樣的濃縮倍數(shù)為1000倍，故實(shí)際水樣的測定下限RQL=4×3.14×SD/1000，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得兩種物質(zhì)的測定下限見表4。

表4 鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的回歸方程及測定下限

3.4 回收率和精密度

實(shí)驗(yàn)分別選取江河水、湖泊水、地下水進(jìn)行了實(shí)際樣品測定和加標(biāo)回收試驗(yàn)。江河水、湖泊水及地下水均未檢出兩種目標(biāo)物；分別于3種水中加入高低兩種濃度的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)測定7次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差及回收率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。鄰苯二甲酸二丁酯的回收率在83.6 %～94.7 %之間，鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的回收率在76.3 %～81.2 %之間，兩種物質(zhì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在0.21 %～2.97 %之間，證明用本方法測定環(huán)境水體中的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯具有較好的回收率和精密度。

表5 鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯分析方法的回收率、精密度及實(shí)際樣品測定

4 結(jié)論

考察了測定波長、洗脫條件對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的響應(yīng)和分離效果的影響，以及固相萃取小柱、洗脫溶劑種類對(duì)加標(biāo)回收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用Wondasep C18固相萃取小柱對(duì)環(huán)境水體中的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯進(jìn)行富集，經(jīng)四氫呋喃洗脫濃縮后進(jìn)液相色譜進(jìn)行檢測，可獲得良好的效果。該方法操作簡單、分離度和靈敏度高、回收率和精密度好，能滿足江河水、湖庫水、地下水等環(huán)境水體的分析要求，為環(huán)境水體的長期監(jiān)測分析提供了簡單而可靠的方法依據(jù)。