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        分散液液微萃取與超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤和沉積物中三丁基錫

        2014-03-27 02:43:44胡文凌余衛(wèi)娟翟云云陳利群江勝良
        中國環(huán)境監(jiān)測 2014年4期
        關(guān)鍵詞:液液氯苯沉積相

        胡文凌,龐 明,余衛(wèi)娟,翟云云,陳利群,江勝良,蔣 瑋

        1.嘉興市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站,浙江 嘉興 314000 2.嘉興學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院,浙江 嘉興 314000

        三丁基錫是目前已知的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)之一,可干擾哺乳動(dòng)物的內(nèi)分泌,導(dǎo)致生育力下降、胚胎畸形、生長發(fā)育遲緩,也可使動(dòng)物性成熟和繁殖推遲,引起動(dòng)物性畸變[1]。由于三丁基錫具有防腐、殺菌、防霉等作用,主要應(yīng)用于木材防腐和船舶油漆等,并可通過各種途徑進(jìn)入到環(huán)境中,在土壤和沉積物中均有檢出[2-3]。

        目前三丁基錫的分析檢測主要采用色譜分離技術(shù)與高靈敏的檢測器聯(lián)用,包括氣相色譜火焰光度法[4]、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法[5]、氣相色譜-微波誘導(dǎo)等離子體發(fā)射光譜法[6]、液相色譜熒光法[7]、液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法[8]和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法[9]等。采用氣相色譜法進(jìn)行分離時(shí)需要衍生化處理,操作煩瑣費(fèi)時(shí),而液相色譜法則無需衍生化步驟,具有操作簡單、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。

        三丁基錫因在土壤和沉積物中的濃度較低,需要采用適合的樣品前處理技術(shù)進(jìn)行濃縮富集。分散液液微萃取(DLLME)是Rezaee 等[10]于2006 年建立的一種環(huán)境友好型的前處理技術(shù),該技術(shù)集萃取和濃縮于一體,具有溶劑用量少,操作簡單、快速、成本低和富集效率高等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合各種分離檢測技術(shù)已被應(yīng)用于環(huán)境[11-12]、食品[13]和生物[14]等領(lǐng)域。

        該文采用分散液液微萃取法與超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用,建立了土壤和沉積物中三丁基錫測定的新方法。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 儀器與試劑

        超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(ACQUITY UPLC-TQD,美國);2 mL 進(jìn)樣瓶,內(nèi)置帶聚合物支腳的250 μL 錐形玻璃內(nèi)插管;KQ 2200DE 型數(shù)控超聲波清洗儀。

        甲醇、甲酸、氯苯和四氯乙烯為色譜純;氯仿和四氯化碳為分析純;三丁基氯化錫標(biāo)準(zhǔn)品(96.5%,德國);三丁基錫的標(biāo)準(zhǔn)儲備液:準(zhǔn)確稱取適量三丁基氯化錫,用甲醇稀釋,配制成1 000 mg/ L(以錫計(jì))的儲備液。

        實(shí)驗(yàn)室用水均為CascadaTMAN 超純水儀所制超純水。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 色譜條件

        色譜柱為BEH C18柱(50 mm × 2.1 mm,1.7 μm,美國),柱溫30 ℃。流動(dòng)相:A相為0.1% 甲酸水溶液,B相為甲醇。梯度洗脫程序:0 ~ 1 min,5% B;1~2 min,5%~100% B;2~3 min,100% B;3~4 min,5%~100% B;4 ~ 6 min,5% B。流速0.3 mL/min,進(jìn)樣量5 μL。

        1.2.2 MS/MS 質(zhì)譜條件

        電噴霧離子源,正離子電離(ESI+),多反應(yīng)監(jiān)測(MRM),毛細(xì)管電壓3.75 kV;離子源溫度120 ℃;脫溶劑氣溫度350 ℃;脫溶劑氣流量650 L/h;錐孔氣流量50 L/h;錐孔電壓30 V;定量和定性離子對(碰撞能量)分別為m/z291.4 > 235.2(10 V)和291.4 > 179.2(18 V)。

        1.2.3 分散液液微萃取萃取步驟

        將土壤和沉積物樣品中的樹葉、樹枝或石子等異物去除,稱取約20.0 g(準(zhǔn)確至0.1mg)樣品于具塞錐瓶中,加入丙酮-水(體積比1∶5)混合溶液100 mL,以100 W的超聲功率超聲提取30 min,靜置后將上層清液經(jīng)0.45 μm 濾膜抽濾,移取5.00 mL 濾液于具塞錐形離心管中,加入0.15 g NaCl,溶解后,緩慢加入一定體積的萃取溶劑和分散劑的混合溶液,搖勻,形成一個(gè)乳濁液體系,致使溶液變混濁,以4 000 r/min 離心5 min,分散在水相中的萃取溶劑通過離心后沉積到試管底部,用微量注射器將沉淀在管底的沉積相吸出,并轉(zhuǎn)移到帶內(nèi)插管的樣品瓶中,于UPLC-MS/MS 自動(dòng)進(jìn)樣測定。

        1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)樣品配制

        除去土壤樣品中的異物,風(fēng)干后過0.15 mm孔徑篩。將過篩的土樣分別用甲醇和丙酮超聲洗滌30 min,再用超純水超聲洗滌后離心,干燥后碾碎,制成土壤空白基體。稱取土壤空白基體20.0 g樣品,加入三丁基錫標(biāo)液后得到5.00 μg/kg(以錫計(jì))的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品,用于分散液液微萃取的條件優(yōu)化。

        2 結(jié)果與討論

        影響分散液液微萃取性能和效率的因素很多,其中主要包括萃取劑的種類和體積、分散劑的種類和體積、萃取時(shí)間和鹽效應(yīng)。優(yōu)化這些實(shí)驗(yàn)參數(shù)是獲得良好萃取回收率和高富集倍數(shù)的關(guān)鍵。該文考察了這些參數(shù)的影響,采用萃取后沉積相中三丁基錫在儀器上的響應(yīng)值,即色譜峰面積來評價(jià)各實(shí)驗(yàn)參數(shù),優(yōu)化和選擇了最佳的實(shí)驗(yàn)條件。

        2.1 萃取劑的種類

        分散液液微萃取的萃取溶劑是影響萃取效率的重要因素,實(shí)驗(yàn)考察了氯仿、四氯化碳、四氯乙烯和氯苯4 種萃取溶劑的萃取效果。為了消除沉積相體積不同對萃取結(jié)果的影響,采用0.50 mL 丙酮含不同體積的萃取劑作為萃取混合相以獲得(18.0 ± 0.5)μL的沉積相體積,萃取劑體積分別為氯仿40.0 μL、四氯化碳37.0 μL、四氯乙烯32.0 μL 和氯苯30.0 μL。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),以氯苯作為萃取溶劑時(shí),沉積相中的三丁基錫的響應(yīng)值最大,萃取效率最佳,因此選擇氯苯作為萃取劑。

        2.2 萃取劑的體積

        為了考察萃取劑體積對萃取效率的影響,在分散劑丙酮體積均為0.50 mL 的條件下,加入25.0 ~ 40.0 μL 氯苯,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。當(dāng)氯苯體積為25.0 ~ 30.0 μL 時(shí),隨著氯苯體積的增加,沉積相中三丁基錫的響應(yīng)值變化不大;但氯苯體積小于30.0 μL 時(shí),方法的精密度較差;當(dāng)氯苯體積大于30.0 μL 時(shí),由于稀釋效應(yīng),沉積相中三丁基錫的響應(yīng)值逐漸降低,從而會導(dǎo)致富集倍數(shù)下降。因此,選擇萃取劑的體積為30.0 μL。

        2.3 分散劑的種類

        分散劑的選擇應(yīng)考慮萃取溶劑在分散劑中具有良好的溶解性,同時(shí)分散劑還要能與水互溶,以使萃取溶劑在水相中能分散成細(xì)小的液滴,增大其與待測物的接觸面積,從而提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)選擇丙酮、乙腈和甲醇作分散劑,考察不同分散劑對三丁基錫萃取效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,丙酮、甲醇和乙腈作分散劑時(shí),沉積相中三丁基錫的濃度變化不大,即所選的3種分散劑對三丁基錫的萃取效率影響不大,考慮到丙酮的毒性小且成本低,選擇丙酮為分散劑。

        圖1 氯苯體積對萃取效率的影響

        2.4 分散劑的體積

        分散劑的體積會影響萃取劑在水中的分散程度,從而影響萃取效率,體積過小,萃取劑不能均勻地分散在水相中,無法形成良好的乳濁液體系,而分散劑體積過大,會增加待測物在水中的溶解度。實(shí)驗(yàn)考察了分散劑丙酮體積對萃取效率的影響,分別以含有26.0、28.0、30.0、32.0、33.0、35.0、39.0 、43.0 μL 氯苯的0.20、0.35、0.50、0.65、0.80、1.00、1.50、2.00 mL 丙酮作為分散體系,以使沉積相體積保持為(18.0 ± 0.5)μL,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。當(dāng)丙酮體積為0.50 mL 時(shí),三丁基錫的響應(yīng)值達(dá)到最大,此后隨著丙酮體積的增加,三丁基錫的響應(yīng)值逐漸降低。該法選擇分散劑丙酮體積為0.50 mL。

        圖2 丙酮體積對萃取效率的影響

        2.5 萃取時(shí)間

        考察了萃取時(shí)間為0 ~ 30 min 時(shí)的萃取效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,萃取時(shí)間對萃取效率的影響不大,主要是因?yàn)檩腿┮詷O細(xì)微的液滴形態(tài)分散于水溶液中,萃取劑和水相的接觸面積非常大,三丁基錫能夠快速地從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中并達(dá)到萃取平衡,這正是分散液液微萃取所具備的最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

        2.6 鹽效應(yīng)

        水溶液中鹽的加入會使待測物在水相中的溶解度降低,從而提高萃取效率,但由于鹽濃度的增加也使得有機(jī)萃取劑在水相中的溶解度減小,沉積相體積增大,方法的富集倍數(shù)會降低。實(shí)驗(yàn)通過在水相中加入NaCl(0~10%)的方法考察了鹽含量對萃取效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)加入的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~3%時(shí),沉積相中三丁基錫的響應(yīng)值沒有明顯變化,當(dāng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3%時(shí),三丁基錫的響應(yīng)值稍有下降,富集倍數(shù)降低。故選擇加入3%的NaCl。

        2.7 方法的線性范圍、檢出限和富集倍數(shù)

        在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,對三丁基錫標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測定,方法在0.5 ~ 50 μg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)性系數(shù)為0.999 0,方法檢出限(3倍信噪比)為0.1 μg/kg,標(biāo)樣色譜圖見圖3。

        圖3 標(biāo)樣色譜圖

        2.8 樣品分析

        實(shí)際樣品取菜地土壤和嘉興市某河道沉積物,同時(shí)向土壤和沉積物樣品中加入一定量標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),平行測定6 次,計(jì)算加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,結(jié)果見表1。

        表1 實(shí)際樣品的分析結(jié)果(n=6)

        3 結(jié)論

        建立了分散液液微萃取和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤和沉積物中三丁基錫的方法,并通過實(shí)驗(yàn)確定了分散液液微萃取的最佳條件:30.0 μL 氯苯為萃取溶劑,0.50 mL 丙酮為分散劑,NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%。該方法具有線性范圍寬、檢出限低、重現(xiàn)性好、操作簡便及樣品處理耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用于實(shí)際樣品分析,加標(biāo)回收率為83.1%~104%,精密度(n=6)為5.6%~ 8.5%,可以滿足土壤和沉積物中三丁基錫的分析要求。

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