分散式固相萃取净化气相色谱质谱联用测定土壤中的邻苯二甲酸酯

　　　　 作者：张渝 张新申 杨坪 张丹

【摘要】 建立了土壤中18种邻苯二甲酸酯类内分泌干扰物的微波提取分散式固相萃取净化GC/MS分析方法。10 g土壤样品经20 mL二氯甲烷和丙酮混合溶剂微波提取后，以丙酮为置换溶剂并浓缩至1.5 mL。浓缩液中加入0.2 g C18吸附剂，振摇3 min后离心10 min(8000 r/min)，取1.0 mL上层清液经正己烷置换后用气相色谱质谱联用分析，并通过基质标准加入校准曲线补偿邻苯二甲酸酯的基体效应。净化所需时间少于20 min。净化后土壤萃取液的基质去除率达到72.7%。方法线性范围7.5～750 μg/kg，相关系数大于0.998; 6次土壤样品测定值的RSD在5.5%～12.1%之间; 加标土壤样品测定值RSD在7.3%～19.4%之间; 平均回收率在94.4%～114.6%之间; 检出限为1.2～4.3 μg/kg。

【关键词】 邻苯二甲酸酯，分散式固相萃取，基体效应，土壤

　　 1 引 言

　　邻苯二甲酸酯(Phthalate esters，PAEs)主要用作增塑剂。有关研究表明，PAEs属于内分泌干扰物，具有致癌、致畸等多种毒性[1，2]。进入环境的PAEs能够迁移、转化， 并在土壤中累积[3] 。土壤中的PAEs可以通过微波萃取、加速溶剂萃取等方式进行提取。土壤样品的复杂性使得提取液中可能含有大量干扰物质，影响PAEs的后续分析。因此，需要对提取液进行净化处理。有文献报道采用固相萃取[4～6]和凝胶渗透色谱[7，8]等方法对土壤提取液进行净化，效果较好，但操作烦琐费时， 溶剂用量大，并容易在净化过程中带入新的PAEs污染。分散式固相萃取(Dispersive solidphase extraction，DSPE)是一种新型净化方法[9]，将吸附剂直接加入到提取液中振摇净化，步骤少，可减少PAEs分析中空白干扰大的难题[10]。

　　基体效应是由基质引起的响应信号增强或减弱现象，普遍存在于化学分析之中[11]，其干扰物主要是一些憎水型、(半)极性或热不稳定化合物[12]。降低基体效应的方法主要有：同位素标记的内标定量法，费用很高[13]; GC系统去活法，目前技术上很难达到; PTV进样法，仅限于进样口优化、净化法、基体加标校准曲线或基体补偿剂法[14]。本研究将分散固相萃取净化和基体加标校准应用于土壤中PAEs的分析。

　　2 实验部分

　　2.1 仪器与试剂

　　HP6890GC/5973MSD气相色谱质谱仪(美国Agilent公司) ; Mars微波消解仪(美国CEM公司); GC16GⅡ冷冻离心机(上海安亭科学仪器厂); ReactiThermⅢ氮吹仪(美国Pierce公司)。17种PAEs合标准， 邻苯二甲酸二丙酯、苝d12、内标萘d8。所用有机溶剂均为农残级，经全玻系统重蒸色谱检验合格。玻璃棉250 ℃烘4 h; 无水Na2SO4、佛罗里硅土(Florisil)600 ℃焙烧2 h; 硅胶在180 ℃活化12 h; Al2O3在250 ℃分别活化12 h。乙二胺基N丙基(Primary secondary amine，PSA)、C18(Octadecylsilane，ODS)、氰基(Cyanopropyl，CN)、强阴离子交换(Stronganion exchange，SAX)及强阳离子交换(strongcation exchange，SCX)吸附剂经索式抽提色谱检验合格后使用。玻璃器皿用铬酸洗液浸泡4 h后用二次蒸馏水洗净， 250 ℃灼烧6 h。

　　2.2 样品前处理

　　称取50.00 g新鲜土壤于直径30 cm的玻璃研钵内，加入10.00 g佛罗里硅土，研磨(粒径0.06～0.15 mm)[15]。准确称取10.00 g碾磨好的样品，加入20 mL二氯甲烷/丙酮(1/1， V/V)混合溶液进行微波提取(室温下以10 ℃/min速率升至120 ℃，保持30 min，功率1600 W)。提取液经无水Na2SO4除水，氮气吹至2 mL以下，在-15～-10 ℃温度下以8000 r/min冷冻离心20 min，吸出上层清液，转换溶剂为丙酮并定容至1.5 mL。浓缩液中加入0.20 g C18吸附剂，振摇3 min后， 以8000 r/min离心10 min，吸出上层清液1.0 mL，溶于正己烷，加入内标后定容至1.0 mL。

　　2.3 气相色谱质谱条件

　　2.3.1 气相色谱条件 载气：氦气(纯度99.999%); DB5ht色谱柱; 进样口温度：310 ℃; 进样量：1.0 μL，不分流进样; 流量：1.2 mL/min; 升温程序：初始温度80 ℃，保持2 min，以30 ℃/min升温至160 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min升温至330 ℃，保持6 min。

　　2.3.2 质谱条件 电子轰击离子源(EI); 电子加速电压70 eV; 离子源温度280 ℃; 四极杆温度150 ℃; 接口温度320 ℃; 溶剂延迟3.0 min; SIM模式主要选择离子：m/z 149，136，163，105，59和72。 分

　　3 结果和讨论

　　3.1 色谱条件选择

　　在选定色谱条件下， 18种PAEs、替代物苝d12和内标萘d8的分离度均大于1.0(见图1)。

　　图1 邻苯二甲酸酯类的色谱图

　　Fig.1 Gas chromatogram of phthalate esters

　　1. 萘d8(Naphthalened8); 2. 邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate); 3. 邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate); 4. 邻苯二甲酸二丙酯(Dipropyl phthalate); 5. 苯酸苯酯( Benzolic acidbenzyl ester); 6. 邻苯二甲酸二异丁酯(Diisobutyl phthalate); 7. 邻苯二甲酸二正丁酯(Dinbutyl phthalate); 8. 邻苯二甲酸双甲乙二酯(Dimethylglycol phthalate); 9. 邻苯二甲酸4甲基2戊基酯(Di(4methyl2pentyl) phthalate); 10. 邻苯二甲酸二乙氧基乙基酯(Di(2ethoxyethyl) phthalate); 11. 邻苯二甲酸二戊基酯(Diamyl phthalate); 12. 邻苯二甲酸二己基酯(Dinhexyl phthalate); 13. 邻苯二甲酸苄基丁基酯(Butylbenzyl phthalate); 14. 邻苯二甲酸己基2乙基己基酯(Di(hexyl2ethylhexyl)phthalate); 15. 邻苯二甲酸二丁氧乙基酯(Di(2nbutoxyethyl)phthalate); 16. 邻苯二甲酸二环己基酯(Dicyclohexyl phthalate); 17. 邻苯二甲酸二乙基己基酯(Di(2ethylhexyl) phthalate); 18. 邻苯二甲酸二壬基酯(Dinonyl phthalate); 19. 邻苯二甲酸二辛基酯(Dinoctyl phthalate); 20. 苝d12(Perlyened12)。3.2 纯溶剂相标准曲线和线性范围

　　不同溶剂相中PAEs响应不同，定量分析需要制作不同溶剂相(正己烷、乙腈)的PAEs标准曲线。PAEs的相关系数均大于0.995。线性范围略有差异：正己烷相中的线性范围为50～5000 μg/L; 乙腈相中的线性范围在100～1000 μg/L。

　　3.3 净化

　　分别取二氯甲烷/丙酮(1∶1， V/V)混合溶液、纯丙酮、乙腈和甲醇4种溶剂各1.5 mL，加入PAEs混标300 ng和10种不同吸附剂(酸性Al2O3， 碱性Al2O3， 中性Al2O3， Florisil， silica， SAX， SCX， PSA， C18，CN)0.2 g，按2.2条件净化后，二氯甲烷/丙酮(1∶1， V/V)和丙酮溶液置换为正己烷相并定容至1.0 mL，甲醇溶液置换为乙腈相并定容至1.0 mL，加入内标后分析。实验证明，上述净化条件均不会吸附PAEs。PAEs在不同溶剂中的回收率为80%～120%。

　　微波提取480 g土壤基质，提取液均分为4等分，分别置换成以上4种溶剂(均为18 mL)，各种溶剂相再等分为12份(每份1.5 mL，等效为10 g土壤/份)，分别加入上述10种吸附剂各0.2 g进行净化处理，剩余2份不进行净化。将萃取液的溶剂吹干后进行重量比较， 5次实验的均值见图2。 图2 不同吸附剂在不同溶剂相土壤萃取液的净化效果

　　Fig.2 Cleanup effect of different sorbent in different solvent

　　1. 酸性Al2O3(Acidic alumina); 2. 碱性Al2O3(Basic alumina); 3. 中性Al2O3(Neutral alumina); 4.佛罗里硅土(Florisil); 5. 硅胶(Silica); 6. 强阴离子交换剂(Stronganion exchanger); 7. 强阳离子交换(Strongcation exchanger); 8. 乙二胺基N丙基(Primary secondary amine); 9. 氰基(Cyanopropyl); 10. C18(Octadecylsilane)。Ch3Cl2/(CH3)2CO(1∶1， V/V); (CH3)2CO; CH3CN;CH3OH。由图2可见，不同吸附剂在不同溶剂中对土壤提取液净化效果不同。丙酮溶剂相中使用C18吸附剂效果最好，土壤基质去除率达到72.6%; 其次是丙酮溶剂相中使用PSA吸附剂，其土壤基质去除率为64.0%。PSA通过弱阴离子交换或者极性作用，去除土壤中部分极性杂质，如有机酸和一些极性色素等。C18通过非极性作用，去除土壤中非极性到中等极性的化合物，如脂溶性物质、叶绿素和腐殖质等 。本实验选择丙酮溶剂和C18吸附剂。

　　分析未净化和经过净化处理的土壤空白样各60个，均检出邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯及邻苯二甲酸二乙基己基酯，其均值分别为21.8和22.6 μg/L， 4.45和5.62 μg/L， 4.84和5.47 μg/L，两种方法测定结果基本一致， 且净化过程未带入新的干扰，不会对分析结果产生显著影响。

　　3.4 PAEs的基体效应研究

　　称取60.0 g土壤(均分为6份)，按2.2前处理后加入PAEs混合标准溶液，使其浓度分别为100， 200， 500， 800， 1000和2000 μg/L，再加入内标，定容后测定，绘制基质加标校准曲线。同时绘制同浓度范围的纯溶剂校准曲线。土壤中基质加标曲线性范围在7.5～750 μg/kg，相关系数均大于0.998。

　　称取10.0 g加标土壤(加标量300 ng)，按2.2和2.3方法测定; 以上述两条曲线分别计算加标土壤回收率，比较基体效应及其补偿情况。纯溶剂校准曲线计算所得PAEs的基体效应明显，PAEs回收率为74.1%～203.8%，基质加标校准曲线计算所得PAEs的回收率为90.87%～121.6%。结果表明，基质加标校准曲线能很好地补偿基体效应。特别是基体效应最强的邻苯二甲酸二辛酯回收率从203.8%降为121.6%。

　　3.5 方法准确度和精密度

　　按照2.2和2.3方法测定6份实际土壤样品及6份土壤加标样(加标量300 ng)。实际土壤的6次测定结果的均值为：邻苯二甲酸二乙酯1.49 μg/kg， 邻苯二甲酸二异丁酯32.77 μg/kg， 邻苯二甲酸二正丁酯45.73 μg/kg， 邻苯二甲酸二乙基己基酯91.01 μg/kg， 其它均为未检出。土壤样品6次测定的RSD为5.5%～12.1%; 土壤加标样品6次测定的RSD为7.3%～19.4%; 样品平均加标回收率为94.4%～114.6%，其精密度和准确度满足分析要求。PAEs的检出限为1.2～4.3 μg/kg，与文献报道的邻苯二甲酸酯检出限1.0～9.0 μg/kg[16]基本一致。

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