張蓓蓓,趙永剛
(江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,國(guó)家環(huán)境保護(hù)地表水環(huán)境有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210036)
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加速溶劑萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定沉積物中三苯甲烷類(lèi)殺菌劑
張蓓蓓*,趙永剛
(江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,國(guó)家環(huán)境保護(hù)地表水環(huán)境有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210036)
采用超高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(UPLC-MS/MS),結(jié)合加速溶劑萃取(ASE)前處理技術(shù),建立了同時(shí)測(cè)定沉積物中3種三苯甲烷類(lèi)殘留(孔雀石綠、結(jié)晶紫、亮綠)的方法。干燥研磨后的底泥樣品用中性氧化鋁混合分散,以乙腈-McIlvaine緩沖溶液(體積比10∶2)為萃取液,經(jīng)ASE萃取富集后進(jìn)入液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析,內(nèi)標(biāo)法定量。結(jié)果表明:3種三苯甲烷類(lèi)化合物的峰形對(duì)稱(chēng)并完全分離,在0.5~50.0 μg/L范圍內(nèi)線(xiàn)性良好(r>0.998);在1 500 psi壓力及60 ℃萃取溫度下,目標(biāo)物的回收率為65.8%~112%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為5.1%~14.4%,方法檢出限為0.006~0.007 μg/kg,定量下限為0.024 ~0.028 μg/kg。該方法已用于滆湖沉積物中3種目標(biāo)化合物的檢測(cè),為我國(guó)環(huán)境監(jiān)管提供了技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支持。
三苯甲烷類(lèi);超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS);加速溶劑萃取(ASE);沉積物
孔雀石綠(Malachite green,MG)、結(jié)晶紫(Crystal violet,CV)和亮綠(Brilliant green,BG)均為三苯甲烷類(lèi)染料,最初用于紡織工藝中,后因其具有消毒性和殺菌性而廣泛地用于水產(chǎn)品的養(yǎng)殖過(guò)程,作為魚(yú)病防治的殺菌劑和抗寄生蟲(chóng)藥,在運(yùn)輸過(guò)程中也用作消毒劑,延長(zhǎng)魚(yú)的存活時(shí)間。該類(lèi)物質(zhì)被魚(yú)類(lèi)吸收后,大部分會(huì)快速地轉(zhuǎn)化為隱色孔雀石綠(Leucomalachite green,LMG)和隱色結(jié)晶紫(Latent crystal violet,LCV)。由于這些代謝物具有很好的親脂性,因而在魚(yú)類(lèi)的脂肪組織中會(huì)形成穩(wěn)定的殘留,長(zhǎng)期存在于生物體內(nèi)[1-2]。研究表明,70%以上的飼料中添加的漁業(yè)養(yǎng)殖用藥都沉積于底棲環(huán)境,從而半衰期延長(zhǎng),危害加大[3]。三苯甲烷類(lèi)作為工業(yè)染料而產(chǎn)生的廢水可能進(jìn)入地表水。而這類(lèi)染料吸附性強(qiáng),更易吸附于沉積物中[4-6]。由于這類(lèi)物質(zhì)具有致癌、致畸和致突變作用,因此,包括歐美、中國(guó)在內(nèi)的國(guó)家均將孔雀石綠和結(jié)晶紫列為水產(chǎn)養(yǎng)殖禁用藥物。但我國(guó)目前對(duì)水環(huán)境中這類(lèi)殺菌劑并無(wú)相關(guān)控制限值,存在環(huán)境監(jiān)管盲點(diǎn)。
目前,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)三苯甲烷類(lèi)物質(zhì)的測(cè)定多采用液相色譜法(紫外檢測(cè)、熒光檢測(cè))[7-10]或液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[11-19],且多集中于水產(chǎn)品及水體中MG和CV的檢測(cè),對(duì)沉積物介質(zhì)的研究較少。文獻(xiàn)[12-14]均采用超聲萃取法對(duì)沉積物中的三苯甲烷類(lèi)化合物進(jìn)行提取,且主要集中在孔雀石綠和結(jié)晶紫及其代謝產(chǎn)物上,對(duì)亮綠的研究很少。本文首次采用加速溶劑萃取技術(shù),對(duì)3種目標(biāo)物的同時(shí)萃取進(jìn)行了細(xì)致優(yōu)化,獲得了較好的提取回收率。建立了加速溶劑萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定沉積物中MG,CV和BG的分析方法,并首次報(bào)道了滆湖沉積物中三苯甲烷類(lèi)化合物的污染狀況,為環(huán)境監(jiān)管提供了一定的技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支持。
1.1 儀器設(shè)備
ACQUITY UPLC超高效液相色譜(美國(guó)Waters公司);AB SCIEX QTRAP 5500 質(zhì)譜儀(美國(guó) AB公司);加速溶劑萃取儀(Dionex ASE200);真空冷凍干燥機(jī)(美國(guó)Labconco公司),氮吹濃縮儀(美國(guó)Zymark公司);0.22 μm聚偏二氟乙烯(PVDF)膜針頭式過(guò)濾器、Milli-Q超純水器(美國(guó)Millipore公司);渦旋混合器(日本LMS公司)。
1.2 試劑與試劑配制
標(biāo)準(zhǔn)品:孔雀石綠(純度98.0%)、結(jié)晶紫(純度92.5%)、亮綠(純度96.0%)、氘代結(jié)晶紫(CV-D6,純度99.0%)均為德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司試劑;氘代孔雀石綠(MG-D5,純度99.7%)為德國(guó)Witega公司試劑。 乙腈、甲醇、甲酸、乙酸銨(色譜純,德國(guó) Merck公司);鹽酸羥胺、對(duì)甲苯磺酸(純度>99%,瑞士Adamas公司);磷酸氫二鈉、檸檬酸(優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);實(shí)驗(yàn)用水為Millipore超純水(TOC<1 ppb)。
標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液(1 000 mg/L)配制:準(zhǔn)確稱(chēng)取(10±0.1) mg的MG,CV,BG標(biāo)準(zhǔn)品及MG-D5,CV-D6內(nèi)標(biāo)物,用乙腈溶解后定容于10 mL容量瓶中,配制1 000 mg/L的儲(chǔ)備液。以上標(biāo)準(zhǔn)溶液避光保存于4 ℃冰箱中,臨用前稀釋成適當(dāng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
McIlvaine緩沖溶液(pH 3.0):由0.2 mol/L磷酸氫二鈉溶液18.9 mL和0.1 mol/L檸檬酸溶液81.1 mL混合配制。
1.3 質(zhì)譜條件
電噴霧離子源(ESI),正離子掃描方式。離子化電壓(IS):5 000 V,離子源溫度(TEM):600 ℃,氣簾氣(CUR):40 psi,噴霧氣(GS1):55 psi,輔助加熱氣(GS2):60 psi,碰撞氣(CAD):High,駐留時(shí)間20 ms。各物質(zhì)離子對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 目標(biāo)化合物的多離子反應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)
* quantitative ion
1.4 色譜條件
色譜柱:ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.7 μm,美國(guó)Waters公司)。流動(dòng)相:5 mmol/L乙酸銨水溶液(甲酸調(diào)至pH 4.5)(A)和乙腈(B);采用梯度洗脫模式:0 min,20% B,保持0.5 min;0.5~2.9 min時(shí),線(xiàn)性增至80%B,保持1 min;4 min后恢復(fù)為20% B,平衡1 min結(jié)束。流速0.5 mL/min,進(jìn)樣體積10 μL;柱溫:50 ℃;內(nèi)標(biāo)法定量。
1.5 樣品處理
用不銹鋼抓斗式采泥器在滆湖采集13個(gè)表層沉積物樣品(0~20 cm),每個(gè)樣點(diǎn)采集不低于1 kg的泥樣,樣品采集后放入干凈的250 mL棕色玻璃瓶中加蓋密封,立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室于-20 ℃下保存至分析。
沉積物樣品冷凍干燥磨細(xì)后過(guò)40目篩,準(zhǔn)確稱(chēng)量(5.0±0.05) g,與25 g中性氧化鋁攪拌混勻置于A(yíng)SE萃取池中,加入1 mL 10%鹽酸羥胺溶液、1 mL 1.0 mol/L對(duì)甲苯磺酸溶液,將萃取池置于加速溶劑萃取儀中。萃取溶劑:乙腈-McIlvaine緩沖溶液(10∶2);壓力:1 500 psi;溫度:60 ℃;時(shí)間:5 min;循環(huán)次數(shù):2次。萃取液經(jīng)無(wú)水硫酸鈉除水后,轉(zhuǎn)移至氮吹管中,用氮吹濃縮儀吹至近干,用乙腈-5 mmol/L乙酸銨水溶液(甲酸調(diào)至pH 4.5)溶液(2∶8)定容至1.0 mL,加入10 μL內(nèi)標(biāo)混合溶液(1 000 μg/L),渦旋振蕩混勻,過(guò)0.22 μm PVDF濾膜,置于進(jìn)樣瓶中,采用UPLC-MS/MS測(cè)定。
2.1 質(zhì)譜條件的選擇
在ESI+/-及APCI+/-4種方式下,對(duì)濃度為200 μg/L的3種三苯甲烷類(lèi)化合物單標(biāo)溶液進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜母離子掃描,結(jié)果表明在ESI正離子模式下3種目標(biāo)物均有較好的響應(yīng),基峰為[M+H]+,這與3種目標(biāo)物的分子極性較大且均具有銨離子基團(tuán)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)相符。選定[M+H]+為母離子,進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜掃描,尋找子離子碎片并優(yōu)化相應(yīng)的碰撞能量,三苯甲烷類(lèi)物質(zhì)的二級(jí)碎片質(zhì)譜圖見(jiàn)圖1。
圖1 3種三苯甲烷類(lèi)物質(zhì)的二級(jí)碎片離子質(zhì)譜圖
2.2 加速溶劑萃取條件的優(yōu)化
針對(duì)本實(shí)驗(yàn),由于空白底泥樣品不易得到,因此在條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中最終選擇中性氧化鋁粉末作為模擬空白底泥樣品,中性氧化鋁粉末中均不含3種目標(biāo)物。配制3種目標(biāo)物加標(biāo)濃度為5.0 μg/kg的模擬加標(biāo)樣,用于以下實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化。
2.2.1 分散劑的選擇 加速溶劑萃取時(shí),需在萃取池中填充分散劑,以使樣品分散,并與萃取溶劑更好地接觸,且分散劑應(yīng)盡量避免對(duì)所測(cè)目標(biāo)化合物產(chǎn)生吸附。本實(shí)驗(yàn)分別選擇硅藻土、石英砂、中性氧化鋁作分散劑,在萃取壓力1 500 psi、萃取溫度60 ℃條件下,以乙腈-McIlvaine緩沖溶液(10∶2)作為萃取劑,考察了分散劑對(duì)目標(biāo)物的吸附情況。結(jié)果表明,選用中性氧化鋁作為分散劑時(shí),對(duì)沉積物中3種目標(biāo)物的吸附最少,萃取回收率最高。
2.2.2 萃取溶劑的選擇 在萃取壓力1 500 psi、萃取溫度60 ℃條件下,以中性氧化鋁為分散劑,比較了丙酮-甲醇(1∶1)、丙酮-乙腈(1∶1)、二氯甲烷-乙腈(1∶1)和乙腈-McIlvaine緩沖溶液(10∶2)對(duì)底泥樣品中目標(biāo)物的萃取情況。結(jié)果表明,以乙腈-McIlvaine緩沖溶液(10∶2)為萃取溶劑時(shí),MG,CV和BG的萃取效率最高,其回收率分別為98.0%,74.9%和82.6%。
2.2.3 萃取溫度及萃取壓力的優(yōu)化 在加速溶劑萃取過(guò)程中,萃取溫度對(duì)目標(biāo)物的回收率也會(huì)產(chǎn)生影響。本實(shí)驗(yàn)選定萃取溶劑及分散劑后,在萃取壓力為1 000 psi的條件下,選擇不同的萃取溫度(40,50,60,70 ℃)進(jìn)行比較,結(jié)果表明萃取溫度在60 ℃時(shí)3種目標(biāo)物的回收率最好。
進(jìn)一步對(duì)不同萃取壓力(500,1 000,1 500,2 000 psi)進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明在1 500 psi壓力條件下,3種目標(biāo)物的萃取效率略?xún)?yōu)。
2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)、檢出限與定量下限
在上述優(yōu)化條件下,配制濃度分別為0.5,1.0,2.0,5.0,10.0,20.0,50.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列使用液1.0 mL,分別加入10 μL混合內(nèi)標(biāo)液(1 000 μg/L),混勻。以待測(cè)物與內(nèi)標(biāo)物定量離子的峰面積比(Y)對(duì)待測(cè)物的質(zhì)量濃度(X,μg/L)進(jìn)行線(xiàn)性回歸。結(jié)果顯示,3種目標(biāo)物在0.5~50.0 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與相應(yīng)峰面積呈良好的線(xiàn)性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)(r)大于0.998。
根據(jù)HJ168-2010方法檢出限測(cè)定要求,配制濃度為0.05 μg/kg的5 g中性氧化鋁加標(biāo)樣7份。按照樣品分析過(guò)程進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算7次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差S,以3S為方法檢出限(MDL),4倍MDL為定量下限(LOQ)。結(jié)果表明,MG,CV,BG的MDL分別為0.007,0.006,0.007 μg/kg,LOQ分別為0.028,0.024,0.028 μg/kg。該方法具有較高的靈敏度,完全滿(mǎn)足底泥中三苯甲烷類(lèi)物質(zhì)的分析測(cè)定要求。
2.4 精密度與回收率
配制低(0.5 μg/kg)、中(5.0 μg/kg)、高(10.0 μg/kg) 3個(gè)濃度水平的沉積物加標(biāo)樣各6份,按上述優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)。選取的沉積物樣品在加標(biāo)前進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)添加濃度平行測(cè)定6份樣品,計(jì)算加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(表2)。結(jié)果表明:3種目標(biāo)物的回收率為65.8%~112%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為5.1%~14.4%。方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合痕量分析的要求。
表2 沉積物中3種目標(biāo)物的回收率及精密度(n=6)
2.5 實(shí)際樣品分析
應(yīng)用建立的分析方法,對(duì)滆湖13個(gè)點(diǎn)位的沉積物樣品進(jìn)行分析,3種目標(biāo)物的檢出率均為100%,其中MG的檢出量為0.304~9.54 μg/kg,CV的檢出量為0.619~6.70 μg/kg,BG的檢出量為0.059~1.31 μg/kg。實(shí)際底泥樣品的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)色譜圖見(jiàn)圖2。3種目標(biāo)物在滆湖沉積物中的普遍檢出,可能與滆湖發(fā)達(dá)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)相關(guān)。目前,國(guó)內(nèi)違規(guī)使用孔雀石綠和結(jié)晶紫的現(xiàn)象已得到較好控制,但由于其價(jià)格低和效果顯著等優(yōu)點(diǎn),仍有少數(shù)漁民在非法使用,再加上曾經(jīng)被廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致部分養(yǎng)殖環(huán)境表層底泥已蓄積了此類(lèi)殺菌劑,且不斷向水體緩慢釋放,成為其二次污染的主要來(lái)源,該現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起環(huán)境監(jiān)管部門(mén)的重視。
本文建立了ASE/UPLC-ESI/MS/MS同時(shí)分析沉積物中三苯甲烷類(lèi)殺菌劑的方法,實(shí)際樣品的測(cè)定表明,方法具有靈敏、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點(diǎn),完全滿(mǎn)足環(huán)境樣品的監(jiān)測(cè)要求。
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Simultaneous Determination of Three Triphenylmethane Bactericides in Sediment by Accelerated Solvent Extraction and Ultra-performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry
ZHANG Bei-bei*,ZHAO Yong-gang
(State Environmental Protection Key Laboratory of Monitoring and Analysis for Organic Pollutants in Surface water,Environment Monitoring Center of Jiangsu Province,Nanjing 210036,China)
An ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometric(UPLC-MS/MS) method was developed for the analysis of three triphenylmethane bactericides in sediment by accelerated solvent extraction(ASE).The analytes were extracted from the dispersed samples with neutral alumina by ASE using acetonitrile-McIlvaine buffer(10∶2,by volume) as solution.The extract were analyzed by UPLC-MS/MS in multiple reaction monitoring(MRM) mode,quantified by the internal standardization.The calibration curves of three triphenylmethane dyes were linear in the range of 0.5-50.0 μg/L with correlation coefficients more than 0.998.Under the optimal extraction conditions of 60 ℃ temperature and 1 500 psi pressure,the recoveries of three compounds ranged from 65.8% to 112%,with RSDs(n=6) of 5.1%-14.4%.The limits of detection and quantitation were in the range of 0.006-0.007 μg/kg and 0.024-0.028 μg/kg,respectively.The method was successfully used to detect the sediment samples from Gehu Lake.
triphenylmethane;ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/MS);accelerated solvent extraction(ASE);sediment
2016-04-06;
2016-05-05
江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)基金項(xiàng)目(1305)
10.3969/j.issn.1004-4957.2016.10.019
O657.63;S482.2
A
1004-4957(2016)10-1328-05
*通訊作者:張蓓蓓,碩士,高級(jí)工程師,研究方向:環(huán)境中有毒有害污染物監(jiān)測(cè),Tel:025-86575235,E-mail:oviliacpu2003@yahoo.com.cn