加速溶剂萃取气相色谱质谱法测定污泥、底泥及土壤样品中的合成麝香

　　　　　　 作者：胡正君 史亚利 蔡亚岐

【摘要】 　　建立了污泥、底泥及土壤样品中7种合成麝香的分析方法。采用加速溶剂萃取(ASE)提取，经硅胶/中性氧化铝复合层析柱净化后，浓缩并定容洗脱液，用GCSIMMS进行检测。本方法对替代物标样荧蒽d10的回收率为89.7%～110.9%。以六氯苯c13为内标，7种合成麝香的线性范围为0.6～100.0 μg/kg。底泥和土壤中麝香的检出限为0.25～0.33 μg/kg(S/N=3); 污泥中的检出限为2.9～3.3 μg/kg(S/N=3)。基质加标回收实验的平均回收率为83.6%～105.1%; RSD为3.2%～9.8%。本方法准确、快速，可用于实际样品的检测。

【关键词】 加速溶剂萃取; 合成麝香; 污泥; 底泥; 土壤; 硅胶/中性氧化铝复合层析柱; 气相色谱质谱联用

　　Abstract A rapid， simple accelerated solvent extraction (ASE) method has been developed to determine seven synthetic musks in sewage sludge， sediment and soil by GCMS. After extraction， samples were cleaned up by silica gel/ neutral Al2O3column. Then final eluate was concentrated before injection. Identification was carried out by GCMS in the Selective Ion Monitor (SIM) mode. Using the method， the recovery of fluenthened10， surrogate standard， was from 89.7% to 110.9%. The detection limits of musks were from 2.9 to 3.3 μg/kg in sewage sludge and 0.25-0.33 μg/kg in sediment and soil(S/N=3). Using hexachlorobenzene (HCB) 13C6 as the internal standard， good linear calibrations were obtained in the range of 0.6-100 μg/kg. The average recoveries were in the range of 83.6%-105.1% when the spiked concentration was 10 μg/kg. The RSD ranged from 3.2% to 9.8%. The method is accurate during the inspection of synthetic musks in real samples.

　　Keywords Accelerated solvent extraction; Synthetic musks; Sewage sludge; Soil; Silica gel/neutral aluminum oxide column; Gas chromatographymass spectrometry

　　1 引 言

　　合成麝香(SMs)作为天然麝香的廉价替代品，自上市以来以其优雅的芳香气味及优良的定香性能广泛应用于洗涤用品、香水等日常用品中，甚至用于食物添加剂、香烟及炸药等生活消费品和化学产品中[1，2]。该类化合物极性较小，亲脂憎水性较强，在生物体内容易富集，在环境当中较难降解[3]。近年来，其在环境中的行为、生态毒性和污染现状备受关注。研究表明，由于亲脂憎水性，进入污水后，大部分会被吸附进入污泥，进而随着污泥的处理进入环境。如将污泥作为肥料施用到农田，吸附的SMs会渗透进入地下水，或挥发进入大气，或迁移到土壤颗粒物上，又重新进入环境，影响人体健康[4，5]。因此，研究污泥、底泥及土壤中SMs污染现状，建立准确、快速、灵敏的分析方法十分必要。

　　加速溶剂萃取法(ASE)与索式萃取法、超声波溶剂萃取法相比，具有溶剂用量少、提取时间短和样品提取自动化的优点，被美国国家环保局收录为处理固体样品的标准方法[6]。目前，对泥类样品中SMs的提取多采用索式提取。该方法是ISO标准检测方法之一，也是美国环保局的推荐方法(如EPA3540C和EPA3541方法)[7，8]。文献[9～11]采用索式提取测定了污水处理厂污泥和河流底泥中的SMs。

　　本研究采用ASE提取，硅胶/中性氧化铝复合层析柱净化，气相色谱质谱联用(GCMS)检测，建立污泥、底泥及土壤样品中5种多环麝香和2种硝基麝香的分析方法，并用于实际样品的检测，效果较为理想。

　　2 实验部分

　　2.1 仪器与试剂

　　DIONEX ASE 350型加速溶剂萃取仪(美国Dionex 公司);7890A5975C气相色谱质谱联用仪(GCMS， 美国Agilent公司)。佳乐麝香(HHCB)、吐纳麝香(AHTN)、粉檀麝香(AHMI)、特拉斯(ATⅡ)、莎利麝香(ADBI)、二甲苯麝香(MX)及酮麝香(MK)均购自德国 Dr.Ehrenstrofer公司;荧蒽d10(替代物标样，美国 Supeclo公司);六氯苯c13(内标，德国 Dr.Ehrenstrofer公司);硅胶(0.098～0.154 mm粒径， 德国 Merck公司)、中性氧化铝(0.30 mm粒径，美国 SigmaAldrich公司)，使用前450 ℃加热4 h;丙酮、二氯甲烷、正己烷为色谱纯;无水Na2SO4、乙醇为分析纯。

　　硅胶/氧化铝层析柱(由下至上)：2 g中性Al2O3，2 g硅胶，0.5 g无水Na2SO4。

　　玻璃器皿用铬酸洗液浸泡过夜，用自来水与超纯水清洗，烘干，每次使用前用丙酮清洗。

　　2.2 色谱与质谱条件

　　2.2.1 色谱条件

　　19091S433 HP5MS 毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);升温程序：初温90 ℃， 保持2 min， 10 ℃/min速度升至170 ℃;1 ℃/min升至180 ℃;30 ℃/min升至270 ℃，保持7 min。进样口温度250 ℃，不分流进样， 进样量1 μL， 载气为氦气(99%)。

　　2.2.2 质谱条件

　　EI离子源，电离电压70 eV。离子源温度：230 ℃，四级杆温度:150 ℃，传输线温度：280 ℃。检测方式：选择离子检测模式(SIM)，检测离子(m/z)见表1。

　　2.3 提取方法

　　样品冷冻干燥后，在使用前冷冻保存。

　　污泥提取：在34 mL ASE 萃取池中依次装入4 g硅胶，0.1 g污泥，28 g无水Na2SO4， 20 μL 100 μg/kg荧蒽d10。提取剂为正己烷/二氯甲烷 (1∶1，V/V)。系统压力为10.34 MPa，温度60 ℃，静态提取15 min，冲洗体积60%，循环2次。

　　底泥及土壤提取：在34 mL ASE 萃取池中依次装入3 g硅胶，1 g样品，28 g无水Na2SO4，20 μL 100 μg/kg荧蒽d10。提取剂及ASE系统参数同上。

　　2.4 净化方法

　　底泥及污泥净化：将铜粉用10% HCl活化后，加入ASE提取液中除硫后过无水Na2SO4柱。将收集液浓缩并转换溶剂成正己烷至0.5 mL左右，过硅胶/氧化铝复合层析柱净化。该净化柱在使用前用5 mL正己烷淋洗。上样后进行洗脱。洗脱条件：5 mL正己烷，20 mL正己烷二氯甲烷 (2∶1，V/V)，30 mL正己烷二氯甲烷 (1∶2，V/V)，30 mL正己烷二氯甲烷 (1∶3，V/V)。收集全部洗脱液，浓缩至近干，用正己烷定容至1 mL，加入六氯苯c13，待测。

　　土壤净化：将ASE提取液浓缩转换溶剂成正己烷后过硅胶/氧化铝复合层析柱净化， 方法同底泥。

　　3 结果与讨论

　　3.1 样品提取条件的优化

　　选取正己烷、正己烷二氯甲烷 (2∶1，V/V)、正己烷二氯甲烷 (1∶1，V/V)、正己烷二氯甲烷 (1∶2，V/V)、二氯甲烷为提取剂，进行对比实验。结果表明，正己烷二氯甲烷 (1∶1，V/V)为提取剂时，所有麝香的回收率均能达到83%以上，且所含杂质较少。

　　对比在不同温度(40，60和80 ℃)下，样品的回收率。结果表明： 温度为60 ℃时，回收率最高。

　　对比不同提取时间(5，10和15 min)下的回收率。结果表明，时间对目标物的提取影响不大，但是15 min时回收率稍高。提取2次和3次回收率相差不大，仅略高于提取1次的结果。

　　优化的提取条件：提取剂正己烷二氯甲烷 (1∶1，V/V);提取温度60 ℃，提取2次，每次提取15 min。

　　3.2 样品净化条件优化

　　在ASE提取部分，虽然采取了在线净化，但样品杂质较多，即使加大在线净化硅胶的量，或在其中添加中性氧化铝均不能完全净化，因此需再净化。但是单独使用硅胶或氧化铝并不理想，因此采用硅胶/中性氧化铝复合层析柱进行再净化。

　　采用梯度洗脱的方式，溶剂极性由弱至强依次进行洗脱，考察不同溶剂对SMs的洗脱程度。选用洗脱体系为：正己烷、7个正己烷二氯甲烷体系(正己烷和二氯甲烷的体积比分别是： 4∶1， 3∶1; 2∶1， 1∶1， 1∶2， 1∶3，1∶4)， 以及二氯甲烷。结果表明，加入正己烷，荧蒽d10被洗脱下来;加入正己烷二氯甲烷 (2∶1，V/V)， MX和AHTN被洗脱;加入正己烷二氯甲烷(1∶2，V/V)， MX，MK，ADBI，AHMI，HHCB和ATII被洗脱;加入正己烷二氯甲烷 (1∶3，V/V)， ADBI，AHMI，HHCB和ATII被洗脱。其它比例时，均未有组分被洗脱。调节各部分洗脱体积使得溶剂用量少，杂质少，回收率较高。优化的洗脱体系为：5 mL 正己烷， 20 mL正己烷二氯甲烷(2∶1，V/V)，30 mL正己烷二氯甲烷 (1∶2，V/V)，30 mL正己烷二氯甲烷 (1∶3，V/V)。

　　3.3 方法的线性范围和检出限

　　在选定的最佳仪器条件下，进样1 μL，对不同浓度的混合标准品(内标六氯苯c13，保留时间15.16 min; 定量离子m/z1260 μg/L， 浓度1000 μL)进样分析，得出标准曲线参数及仪器检出限(S/N=3)(表1)。由于SMs 广泛存在，无法找到空白基质，因此，本实验结合仪器检出限，利用回收率进行校正，计算方法检出限(表2)，以消除基质产生的影响。表1 标准曲线参数及仪器检出限(略)

　　3.4 方法的回收率和精密度

　　本实验使用内标计算，替代物标样校正的定量方法对样品进行分析。考察了替代物标样荧蒽d10回收情况(保留时间26.72 min，定量离子m/z 212)。结果表明，荧蒽d10回收率为89.7%～110.9%。

　　进行基质加标回收实验，平行处理3次。表2为添加10 μg/kg混合标准品的平均回收率与标准偏差。实验表明，样品中7种目标物平均回收率均在83.6%～105.1%;标准偏差在3.2%～9.8%之间。表2 样品中SMs加标结果及方法检出限(略)

　　3.5 样品分析

　　对北京市某污水处理厂污泥、海河底泥及天津土壤样品进行测定(见图1)。结果表明，底泥及土壤样品中含有HHCB和AHTN及少量的硝基麝香MX，其它麝香均未检测到。土壤中HHCB，图1 底泥(A)、土壤(B)和污泥(C)样品的谱图

　　Fig.1 Chromatogram of synthetic musks in sediment(A)， soil(B) and sewage sludge(C)AHTN和MX的浓度依次为9.56，9.08和0.80 μg/kg。底泥中依次为39.4，12.0和0.4 μg/kg。在污水处理厂污泥中不仅可以检测出HHCB和AHTN，而且还存在MK和ATII。浓度依次为236，81.0，21.0和55.6 μg/kg。

参考文献

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