張海婧, 林少彬
(中國疾病預防控制中心,環(huán)境與健康相關產(chǎn)品安全所,北京100021)
雙酚-二環(huán)氧甘油醚主要包括雙酚A二縮水甘油醚(BADGE)及其衍生物雙酚 A(3-氯-2-羥丙基)甘油醚(BADGE·HCl)、雙酚A雙(3-氯-2-羥丙基)醚(BADGE·2HCl)、雙酚A(2,3-二羥丙基)甘油醚(BADGE·H2O)、雙酚 A 雙(2,3-二羥丙基)醚(BADGE·2H2O)、雙酚 A(3-氯-2-羥丙基)(2,3-二羥丙基)醚(BADGE·HCl·H2O)和雙酚F-二環(huán)氧甘油醚(BFDGE)及其衍生物雙酚F雙(3-氯-2-羥丙基)醚(BFDGE·2HCl)等。這類物質(zhì)作為合成原料廣泛用于金屬管材及蓄水容器的內(nèi)涂層,以避免金屬與水直接接觸,從而提高管材及蓄水容器的使用壽命。在與水長期接觸過程中,上述雙酚-二環(huán)氧甘油醚有可能溶出。自從罐裝食品中有雙酚-二環(huán)氧甘油醚檢出以來,雙酚-二環(huán)氧甘油醚的安全性越來越受到人們的關注。2005年11月18日歐盟頒布了《關于在與食品相接觸的材料及物品內(nèi)使用某些環(huán)氧衍生物的法規(guī)》[1],但目前尚無飲用水中雙酚-二環(huán)氧甘油醚限值的相關法規(guī)標準。國內(nèi)外已有文獻報道運用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法測定罐裝食品[2-7]和乳制品[8]中雙酚-二環(huán)氧甘油醚,但尚未見同時測定水中8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚的固相萃取-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測法的相關研究報道。雙酚-二環(huán)氧甘油醚屬于環(huán)境雌激素,具有內(nèi)分泌干擾作用[9]。研究表明這一類化合物具有“三致”作用[10,11]。Wang 等[12]測定了127份尿樣中的BADGE及其衍生物BADGE·H2O、BADGE·2H2O、BADGE·HCl·H2O,結(jié)果顯示上述4種物質(zhì)的檢出率為100%,含量為1.24~9.03 ng/mL。飲用水是除食物以外的人體中另一大雙酚-二環(huán)氧甘油醚來源,因此有必要建立一種靈敏、準確、快速測定水中雙酚-二環(huán)氧甘油醚的方法。本研究建立了同時測定水中8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚的固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(SPE-HPLC-MS/MS)分析方法,并對市場上常見的飲用水接觸涂料浸泡水中8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚進行了測定,從而為飲用水中雙酚-二環(huán)氧甘油醚的溯源和飲用水接觸涂料浸泡水中雙酚-二環(huán)氧甘油醚的衛(wèi)生監(jiān)督提供了一定的技術依據(jù),為下一步的研究奠定了基礎。
HP1100高效液相色譜儀(美國Agilent公司);API 4000質(zhì)譜儀,配有電噴霧離子源和大氣壓化學源(美國AB公司);Mettler AE163十萬分之一分析天平(瑞士Mettler公司);渦流振蕩器(美國思博明儀器設備有限公司);Sigma 3K15離心機(德國Sigma公司);Supelco固相萃取裝置和EVIN-18固相萃取柱(3 mL/500 mg,表面積491 m2/g,平均孔徑為7.3 nm,平均粒徑為52.2μm)(美國Supelco公司);真空濃縮儀(美國Thermo公司)。
BADGE(純度88%)和BFDGE(純度98%)(德國 Dr.Ehrenstorfer公司);BADGE·HCl(純度90%)、BADGE·2HCl(純度95%)、BADGE·H2O(純度97%)、BADGE·2H2O(純度97%)、BADGE·HCl·H2O(純度95%)、BFDGE·2HCl(純度95%)(美國Sigma公司);甲醇(色譜純,美國Fisher公司);Millipore超純水。
標準儲備液:準確稱?。?0.0±0.1)mg BADGE、BADGE· HCl、BADGE·2HCl、BADGE· H2O、BADGE·2H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、BFDGE·2HCl,分別置于10 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容至刻度,得1.00 g/L的標準儲備液。
混合標準溶液:分別吸取1.00 mL BADGE、BADGE·HCl、BADGE·2HCl、BADGE·H2O、BADGE·2H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、BFDGE·2HCl標準儲備液于10 mL容量瓶中,用甲醇定容至刻度,得100 mg/L混合標準中間液,逐級稀釋得1.00 mg/L混合標準使用液。上述標準溶液于4℃避光保存,使用時用甲醇稀釋成適當濃度的系列標準溶液。
1.3.1 樣品來源
市場上常見的9類飲用水接觸涂料,包括聚乙烯粉末涂料、無溶劑環(huán)氧聚酰胺涂料、無溶劑環(huán)氧陶瓷涂料、噴涂聚脲彈性體涂料、環(huán)氧陶瓷涂料、環(huán)氧聚酰胺涂料、無溶劑環(huán)氧艙式涂料、飲用水專用聚氨酯防水涂料、快速固化聚合物內(nèi)襯涂料。
1.3.2 樣品的制備
取10 cm×10 cm的玻璃片,洗凈烘干。在玻璃片兩面按照實際使用厚度涂以涂料,在干燥處自然干燥,制成涂料片。
1.3.3 浸泡水
選取兩種浸泡水,一種為超純水,另一種浸泡水按照生活飲用水輸配水設備及其防護材料的安全性評價標準[13]附錄A中方法配制。
1.3.4 樣品浸泡
取一塊涂板,用自來水將試樣涂料片清洗干凈,置于容積為1 L的玻璃缸中,加入浸泡水至涂板完全浸沒,用錫箔紙封口。另取2個容積為1 L的玻璃缸,其中一個加入600 mL浸泡水,另一個加入10 cm×10 cm的錫箔紙后加入600 mL浸泡水,作為空白對照。上述樣品在室溫避光條件下浸泡(24±1)h后對浸泡水進行分析測定。
1.3.5 固相萃取
C18固相萃取柱經(jīng)10 mL甲醇和10 mL水活化后備用;準確量取200 mL浸泡水于樣品瓶中,用濃鹽酸調(diào)節(jié)至pH<2,控制樣品以2 mL/min的流速通過C18固相萃取柱,待水樣完全流出后氮氣吹干40 min,然后用3.00 mL甲醇洗脫,收集洗脫液,用甲醇定容至3.00 mL,振蕩混勻,取1.00 mL進行HPLC-MS/MS分析。
1.4.1 色譜條件
Waters Symmetry?C18色譜柱(150 mm×3.9 mm,5μm),柱溫為室溫。流動相A為5 mmol/L醋酸銨;B為甲醇;C為水。梯度洗脫程序:0~1 min,5%A,70%B,25%C;1~11 min,5%A,70%B~90%B,25%C~5%C;11~13 min,5%A,90%B,5%C;13~16 min,5%A,90%B~70%B,5%C~25%C;16~23 min,5%A,70%B,25%C。流速300μL/min,進樣量10μL。
1.4.2 質(zhì)譜條件
電噴霧(ESI)離子源;正離子多反應監(jiān)測(MRM)掃描;碰撞氣(CAD):48 kPa;氣簾氣(CUR):103 kPa;霧化氣(GS1):207 kPa;加熱氣(GS2):207 kPa;噴霧電壓(IS):4 500 V;去溶劑溫度(TEM):450℃;掃描時間:100 ms;保留時間、監(jiān)測離子、去簇電壓和碰撞電壓見表1。
表1 8種物質(zhì)的保留時間、監(jiān)測離子、去簇電壓(DP)和碰撞電壓(CE)Table 1 Retention times,monitoring ions,declustering potentials(DP)and collision energies(CE)of the eight bisphenol diglycidyl ethers
2.1.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化
用甲醇將BADGE、BADGE·HCl、BADGE·2HCl、BADGE·H2O、BADGE·2H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、BFDGE·2HCl的標準儲備液稀釋成1.00 mg/L的標準使用液,分別用針泵進樣,在正離子和負離子模式下進行全掃描以選擇適當?shù)碾婋x方式和分子離子峰。結(jié)果表明,在正離子模式下目標化合物全掃描的準分子離子[M+NH4]﹢最理想;以目標化合物的[M+NH4]﹢為母離子進行子離子掃描,選擇豐度較高、干擾較少的兩個子離子,優(yōu)化CE和DP;然后用1.00 mg/L的混合標準溶液,在正離子模式下以MRM方式優(yōu)化CUR等參數(shù),結(jié)果見1.4.2節(jié)。
2.1.2 色譜條件的優(yōu)化
比較了兩種流動相(甲醇-水和乙腈-水)對8種物質(zhì)離子化程度的影響。結(jié)果顯示,使用甲醇-水溶液體系時選擇離子的色譜峰形和靈敏度均優(yōu)于乙腈-水溶液體系;且在流動相中加入一定比例的醋酸銨溶液,有助于消除鈉鹽的干擾。另外,比較了8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚在 Waters Symmetry?C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,5μm)和 Waters Symmetry?C18色譜柱(150 mm×3.9 mm,5μm)上的保留行為。結(jié)果顯示,在內(nèi)徑為2.1 mm的色譜柱上,部分物質(zhì)出現(xiàn)雙峰;而選用內(nèi)徑為3.9 mm的色譜柱時,8種物質(zhì)在選定的流動相條件下均能夠較好地保留,各物質(zhì)峰形尖銳、對稱,8種物質(zhì)在23 min內(nèi)可以較好地分離。8種物質(zhì)的MRM色譜圖見圖1。
圖1 8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚混合標準溶液的MRM色譜圖Fig.1 MRM chromatograms of the 8 bisphenol diglycidyl ethers
取1.3.3節(jié)的浸泡水,按照1.3.5節(jié)的樣品前處理方法進行加標試驗。結(jié)果顯示,在按照文獻[13]配制的浸泡水中,8種物質(zhì)不能正常出峰,可能是由于浸泡水成分中的次氯酸鈉影響。進一步進行該種浸泡水加次氯酸鈉和不加次氯酸鈉的對比試驗,結(jié)果顯示不加次氯酸鈉的浸泡水加標后8種物質(zhì)均正常出峰,而加次氯酸鈉的浸泡水加標后8種物質(zhì)均未出峰,如圖2所示。同時還發(fā)現(xiàn),工作曲線高濃度點的溶液經(jīng)固相萃取后小柱中有黃色物質(zhì)富集,并可以被甲醇洗脫流出。綜合考慮上述實驗現(xiàn)象,推測可能因為雙酚-二環(huán)氧甘油醚結(jié)構中的羥基和氯取代基與次氯酸鈉發(fā)生反應,形成某些消毒副產(chǎn)物,從而未能在選定的HPLC-MS/MS測定條件下出峰。因此本研究選擇超純水作為浸泡水。
2.3.1 固相萃取小柱的選擇
本研究中的樣品溶劑為水。在選擇固相萃取小柱時考慮到水的極性較強,而分析的8種物質(zhì)極性中等,因此選擇填料為C18的固相萃取小柱即可。
2.3.2 洗脫溶劑的選擇
比較了甲醇、甲醇-乙酸乙酯(1∶1,v/v)、二氯甲烷和乙酸乙酯(依次洗脫)3種有機溶劑作為洗脫溶劑的洗脫效果。結(jié)果顯示,以二氯甲烷和乙酸乙酯各 2.00 mL 依 次洗脫時,BADGE、BFDGE、BADGE·H2O和BADGE·HCl的回收率偏低;而以甲醇和甲醇-乙酸乙酯(1∶1,v/v)為洗脫溶劑時,8種物質(zhì)的回收率為75.1%~129%??紤]到使用甲醇-乙酸乙酯為洗脫溶劑,需要經(jīng)過真空冷凍濃縮進行溶劑置換,樣品前處理過程煩瑣,因此本研究選擇甲醇作為固相萃取洗脫溶劑。
2.3.3 洗脫溶劑體積選擇
洗脫溶劑體積的選擇原則是既能夠保證將分析物完全洗脫下來,又盡可能用較小的洗脫體積以提高富集倍數(shù),降低檢出限,提高效率。本研究依次選擇1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL甲醇進行洗脫,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當甲醇的洗脫體積為3.00 mL時,所有分析物都可以完全流出,綜合考慮后確定本研究中洗脫溶劑甲醇的體積為3.00 mL。
2.4.1 線性范圍和檢出限
配制質(zhì)量濃度為0、51.2、128、320、800、2 000、5 000μg/L的系列混合標準溶液,各取200μL分別加入200 mL浸泡水中,配制成0、0.05、0.13、0.32、0.80、2.00、5.00μg/L的標準工作曲線溶液,按照1.3.5節(jié)進行前處理后用 HPLC-MS/MS分析。以化合物的峰面積(y)對相應的質(zhì)量濃度(x,μg/L)做外標工作曲線。采用空白樣品中添加目標物的方法,以3倍信噪比確定檢出限(LOD),10倍信噪比確定定量限(LOQ)。8種物質(zhì)的線性方程、相關系數(shù)及方法的檢出限和定量限見表2。
圖2 (a)加與(b)不加次氯酸鈉的浸泡水中8種物質(zhì)的MRM色譜圖Fig.2 MRM chromatograms of the eight bisphenol diglycidyl ethers in water(a)with or(b)without sodium hypochlorite
表2 8種目標物的線性范圍、線性方程、相關系數(shù)和定量限Table 2 Linear ranges,regression equations,correlation coefficients,LODs and LOQs of the eight target compounds
由表2可以看出,8種物質(zhì)在0.007~5.00 μg/L范圍內(nèi)線性關系良好,相關系數(shù)均大于0.999 0,8種物質(zhì)的定量限為7~91 ng/L,能夠滿足定量分析的基本要求。
2.4.2 回收率和精密度
在200 mL超純水中分別添加混合標準溶液60.0 ng和300 ng,每個添加水平測定6個樣品,采用1.3.5節(jié)所述樣品前處理方法進行加標回收試驗和精密度試驗,結(jié)果見表3。8種物質(zhì)在高、低兩個添加水平均可得到滿意的回收率(79.1%~101%)和較好的方法重復性(RSD<12%)。
表3 8種物質(zhì)的加標回收率和精密度(n=6)Table 3 Spiked recoveries and RSDs of the eight bisphenol diglycidyl ethers(n=6)
使用市場上常見的9類涂料制備了10個飲用水接觸涂料樣品(其中一種類型的涂料有兩個顏色,所以測了兩個樣品)。結(jié)果顯示,在所測樣品中均未檢出BFDGE和BFDGE·2HCl;檢出微量BADGE·2H2O、BADGE·2HCl和BADGE·H2O·HCl,含量為0.02~3.28μg/L;BADGE、BADGE·H2O和BADGE·HCl檢出量較高,其在快速固化聚合物內(nèi)襯涂料浸泡水中的含量分別高達143、43.7和19.5μg/L。上述結(jié)果提示飲用水接觸涂料中有雙酚-二環(huán)氧甘油醚的溶出隱患,應引起重視。
本文建立了水中8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚的固相萃?。璈PLC-MS/MS測定方法。實際樣品測定中,部分樣品中有雙酚-二環(huán)氧甘油醚檢出,說明該方法可以用于飲用水接觸涂料浸泡水中8種雙酚-二環(huán)氧甘油醚的測定。目前尚未見國內(nèi)外關于水中雙酚-二環(huán)氧甘油醚的測定方法的報道,而本方法的定量限可達到7~91 ng/L,完全滿足定量分析要求。
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