高效液相色譜法測定地表水中鄰苯二甲酸二丁酯的方法改進

陸文靈，李會蘭，沈柳君，魏冬梅，周世躍

(1.云南省生態(tài)環(huán)境廳駐文山州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，云南 文山 663099；2.云南智捷環(huán)?？萍加邢薰?，云南 文山 663099)

引言

鄰苯二甲酸二丁酯作為一種增塑劑，廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯塑料加工中，起到改變塑料的柔軟性和耐寒性的作用[1]。由于鄰苯二甲酸二丁酯是環(huán)境激素類有機物質(zhì)，對人和動物具有潛在危害[2]。研究表明，鄰苯二甲酸二丁酯對大鼠生殖系統(tǒng)的危害明顯，造成其代謝紊亂，以及誘發(fā)多系統(tǒng)和多功能的臟器損傷[3]；對人健康的影響是一個慢性過程，有致突變、致癌和致畸性[4-6]。隨著聚氯乙烯塑料在生產(chǎn)生活中的大量使用，形成的微塑料顆粒會殘留在環(huán)境中的各個角落中，極易隨著大氣漂移或者雨水沖刷流入地表水環(huán)境中，使鄰苯二甲酸二丁酯跟隨微塑料顆粒分撒在水中，威脅人類健康，已被社會廣泛關(guān)注。因此，鄰苯二甲酸二丁酯已納入很多城市飲用水源地地表水常規(guī)性監(jiān)測項目中，在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)集中式飲用水地表水水源地項目特定標(biāo)準(zhǔn)限值為 0.003 mg/L[7]。

目前測定水中鄰苯二甲酸二丁酯的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)有液相色譜法和液相色譜-質(zhì)譜法[8-9]，液質(zhì)方法由于儀器價格昂貴，運行成本高，部分檢測實驗室無力承擔(dān)相關(guān)費用；有些地方和監(jiān)測機構(gòu)自行編寫了氣相色譜法和氣質(zhì)聯(lián)用法的作業(yè)指導(dǎo)用書，但存在著空白試樣值超出檢出限等問題。國內(nèi)期刊也發(fā)表了一些文章，黃淑蓮[10]等報告高效液相色譜法測定水中的鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯，使用環(huán)己烷作為萃取劑也有著很好的效果，但取水樣量為 1 L 時檢出限仍不能滿足環(huán)境監(jiān)測要求；劉喜珍[11]的環(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使用固相萃取方式進行萃取，是一種全新研究值得推廣，但需要對方法的可行性進一步驗證。因此，《水質(zhì)鄰苯二甲酸二甲(二丁、二辛)酯的測定液相色譜法》(HJ/T 72—2001)作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法一直被廣泛應(yīng)用。

但是，該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法使用的定量方式為標(biāo)準(zhǔn)工作溶液單點外標(biāo)峰高或面積計算法，要求配制的標(biāo)樣濃度應(yīng)盡量接近樣品濃度的峰高或峰面積，定量有一定的局限性。對于空白樣品或者濃度低于檢出限的樣品，一般采用接近檢出限的濃度值校準(zhǔn)；對于高濃度的未知樣品，用相近標(biāo)樣濃度校準(zhǔn)時需要多次分析，給實驗室人員造成了很大的困擾。由于有機物加標(biāo)回收范圍廣，使用原來單點校準(zhǔn)的方式等同于用空白加標(biāo)來校準(zhǔn)未知濃度，相同濃度結(jié)果偏差較大，特別是低濃度樣品，表1為單點校準(zhǔn)法校準(zhǔn)低濃度和空白實驗數(shù)據(jù)。為此，本文對該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)方式進行了改進，采取空白試樣萃取后的濃縮液來配制校準(zhǔn)曲線，這樣可以在很大程度上減少系統(tǒng)誤差帶來的影響；同時，實驗室用水需進行二次蒸餾，杜絕使用塑料器皿，各種玻璃器皿都經(jīng)二次蒸餾水、丙酮和正己烷依次清洗后再使用，玻璃棉或脫脂棉在索式提取器上用石油醚提取 4 h 并晾干后再使用。經(jīng)過一系列改進后，大大降低了實驗器材對目標(biāo)物質(zhì)的影響，實驗室空白基本不再檢出目標(biāo)物質(zhì)，分析過程更便捷。為了驗證該方法改進的可行性，本文按照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》[12]的要求對相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進行了驗證。

表1 空白試樣和低濃度數(shù)據(jù)結(jié)果

1 實驗部分

1.1 實驗材料和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

正己烷和異丙醇(德國默克公司，色譜級)；鄰苯二甲酸二丁酯標(biāo)準(zhǔn)溶液(生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所)；石油醚、丙酮、硫酸和氫氧化鈉為分析純試劑，實驗用水為市售娃哈哈純凈水，經(jīng)過二次蒸餾；氯化鈉和無水硫酸鈉為分析純，經(jīng) 400 ℃ 烘干 4 h。

1.2 實驗設(shè)備和儀器

Agilent 1260 infinty II高效液相色譜儀，紫外波長檢測器；安捷倫ZORBAX NH2Analytical(φ4.6 mm×250 mm，5 μm)色譜柱，液液萃取振蕩儀和濃縮儀，常規(guī)實驗玻璃器皿(注：使用前均需用二次蒸餾水，丙酮和正己烷依次清洗干凈后再使用)。

1.3 色譜條件

色譜柱：ZORBAX NH2Analytical(φ4.6 mm×250 mm，5 μm)，柱溫：40.0 ℃，紫外檢測波長：224 nm，流動相比例：V(正己烷)∶V(異丙醇)=99∶1，流速：0.8 mL/min，進樣量：5.0 μL。

1.4 空白實驗和校準(zhǔn)曲線繪制

取6個 250 mL 分液漏斗，分別加入 100 mL 空白水樣，加入 5 g 氯化鈉搖勻，用正己烷分兩次萃取，每次 10 mL，在振蕩器充分搖勻 5 min，靜置分層，棄水相，將有機相通過裝有無水硫酸鈉的漏斗，接至濃縮管，用濃縮儀濃縮至 0.5 mL 以下，分別移至 2 mL 的進樣瓶，分別加入一定濃度鄰苯二甲酸二丁酯標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，用正己烷定容至 1 mL，配制成0.000、0.030、0.050、0.100、0.500、1.00 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列后進入設(shè)定好條件的液相色譜儀分析。

1.5 樣品的制備

用硫酸和氫氧化鈉將水樣pH調(diào)至中性，取 100 mL 水樣于 250 mL 分液漏斗，加入 5 g 氯化鈉搖勻，用正己烷分兩次萃取，每次 10 mL，在振蕩器充分搖勻 5 min，靜置分層，棄水相，將有機相通過裝有無水硫酸鈉的漏斗，接至濃縮管，用濃縮儀濃縮至 1 mL 以下，用正己烷定容至 1 mL，保存在 4 ℃ 冰箱中，30 d 內(nèi)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜圖

圖1為采用正己烷萃取二次蒸餾水的濃縮液配制鄰苯二甲酸二丁酯標(biāo)準(zhǔn)溶液 1.00 mg/L 的譜圖；圖2為實際水樣和加標(biāo)樣 1 μg/L 的重疊譜圖。

圖1 鄰苯二甲酸二丁酯標(biāo)準(zhǔn)溶液 1.00 mg/L 的譜圖

圖2 實際水樣和加標(biāo)水樣 1 μg/L 的重疊譜圖

2.2 空白試樣和校準(zhǔn)曲線

將空白試樣和配制好的標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液依次進入液相色譜進行分析，結(jié)果見表2，空白試樣值為0，曲線相關(guān)相關(guān)系數(shù)R=0.9994。

表2 空白值和校準(zhǔn)曲線結(jié)果表

2.3 方法檢出限

根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 168—2020)的規(guī)定，按檢出限的5倍質(zhì)量濃度 0.50 μg/L 進行配制后，采用與樣品制備相同的步驟，重復(fù)測定8次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式MDL=t(n-1，0.99)×S計算該方法的檢出限，結(jié)果見表3。計算得到方法檢出限為 0.05 μg/L，比行標(biāo)方法中的檢出限 0.1 μg/L 低。

2.4 精密度和正確度

采用 0.50、1.0、8.0 μg/L 三種不同的空白加標(biāo)質(zhì)量濃度，分別平行測定8次，分別計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及加標(biāo)回收率，結(jié)果見表4。其中，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～2.9%，加標(biāo)回收率為99.2%～109%。

表4 精密度和正確度結(jié)果表

2.5 實樣測試

采集飲用水源地地表水板宜水庫水樣及加標(biāo)水樣分別進行8次測試，結(jié)果見表5。由表5得，板宜水庫水庫水樣中未檢出鄰苯二甲酸二丁酯，加標(biāo)樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%，加標(biāo)回收率為100%～107%。

表5 實樣測試結(jié)果表

3 結(jié)論

采用正己烷萃取空白實驗用水的濃縮液配制鄰苯二甲酸二丁酯校準(zhǔn)曲線，來減少預(yù)處理過程中系統(tǒng)誤差的方式，在Agilent 1260 infinty II高效液相色譜儀上進行驗證后得到了較好的效果。其中，色譜條件如下：色譜柱為ZORBAX NH2Analytical(φ4.6 mm×250 mm，5 μm)，柱溫：40.0 ℃，紫外檢測波長：224 nm，流動相比例：V(正己烷)∶V(異丙醇)=99∶1，流速：0.8 mL/min，進樣量：5.0 μL。此時曲線相關(guān)系數(shù)，方法檢出限，精密度和正確度以及實樣測試均達(dá)到了《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 168—2020)的相關(guān)要求，可以用于環(huán)境監(jiān)測分析中。