胡紅美，王 姮，應(yīng)忠真，孫秀梅，李鐵軍，金衍健，張 博

（浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江省海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實驗室，浙江舟山 316021）

有機(jī)錫化合物（organotin compounds，OTs）常被廣泛用作聚氯乙烯穩(wěn)定劑、船體防污材料、木材防腐劑、殺蟲劑、殺菌劑，具有高毒性和相對持久性，是環(huán)境中備受關(guān)注的有機(jī)污染物[1]。其中，用于船只防污涂料和殺蟲劑的三丁基錫（TBT）和三苯基錫（TPhT）在水和沉積物中低濃度（甚至不足1 ng·L-1）時就可以對水生生物產(chǎn)生高毒性，導(dǎo)致海洋腹足類生物發(fā)生性畸變和破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)[2-4]，目前許多國家已將TBT、TPhT 及其降解產(chǎn)物列于優(yōu)先污染物的黑名單中，國際公約規(guī)定2008 年起所有運(yùn)營船舶不得含有此類涂料。但有機(jī)錫半衰期較長，全球范圍內(nèi)環(huán)境中OTs 的污染仍然十分嚴(yán)重。特別是1977-1983 年，在法國阿卡瓊海灣，由于TBT 的干擾造成長牡蠣Crassostrea gigas 貝殼畸形，使當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)損失達(dá)8.8 億法郎[5]。自此，世界各國對有機(jī)錫化合物（主要是TBT 和TPhT 等）污染進(jìn)行了研究，內(nèi)容主要涉及OTs 的分析檢測方法、環(huán)境化學(xué)行為、性畸變、生態(tài)毒理學(xué)以及健康風(fēng)險等領(lǐng)域。在歐盟，目前并沒有就沉積物中的TBT 達(dá)成一致的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（EQS），然而，《水框架指令》（WFD，2000/60/EC，2008/105/EC）將未經(jīng)過濾水的EQS 設(shè)置為0.2 ng·L-1（平均允許濃度）和1.5 ng·L-1（最大允許濃度）。根據(jù)2009/90/EC《化學(xué)分析和監(jiān)測水質(zhì)技術(shù)規(guī)范》，檢出限為50 pg·L-1，但很少實驗室能達(dá)到[6-7]。

近年來有機(jī)錫檢測方法已取得了重大進(jìn)展，目前常用的檢測方法主要有氣相色譜-火焰光度檢測法（GC-FPD）、氣相色譜-脈沖火焰光度檢測法（GC-PFPD）、氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）、氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（GC-ICP-MS）、高效液相色譜-質(zhì)譜法（HPLC-MS）、高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（HPLC-ICP-MS）、超臨界流體色譜-電感耦合等離子-質(zhì)譜法（SFCICP-MS）等，且這些方法通常還需要結(jié)合液液萃?。↙LE）[8]、固液萃?。⊿LE）[9-11]、索氏提?。⊿E）[12]、超聲波萃?。║SE）[14-19]、微波輔助萃?。∕AE）[20-22]、加速溶劑萃取（ASE）[23-25]、固相萃取（SPE）[9-11，13-14，22-23，26-27]、固相微萃?。⊿PME）[16-17，28-31]、液相微萃取（LPME）[16，32-33]、攪拌棒吸附萃取（SBSE）[18-19，34-36]、超臨界流體萃?。⊿FE）[37]等多步前處理。當(dāng)采用氣相色譜分析時，還需要進(jìn)行衍生。本文將從樣品前處理方法和環(huán)境樣品中OTs 檢測方法兩方面進(jìn)行詳細(xì)的對比分析和系統(tǒng)的論述，為今后環(huán)境樣品中OTs 的分析提供技術(shù)支持。

1 前處理方法

環(huán)境樣品種類較多，基質(zhì)復(fù)雜，當(dāng)采用氣相色譜聯(lián)用技術(shù)時，樣品前處理主要包括萃取、衍生和凈化三個步驟；而采用液相色譜聯(lián)用技術(shù)等其他方法時，只需要萃取和凈化。

1.1 萃取方法

有機(jī)錫的萃取方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的LLE、SLE 和SE 方法發(fā)生了重大變化，這些方法提取過程耗時、工作強(qiáng)度大，而且使用大量有毒溶劑。USE、MAE、ASE 因具有快速、可批量處理，溶劑消耗少等優(yōu)點(diǎn)，已成為更普遍的方法[38]。SPE 因其普遍適用性而得到廣泛應(yīng)用，其預(yù)濃縮系數(shù)往往高于其他常規(guī)技術(shù)[39]。SPME 和LPME 因其靈敏度高、有害溶劑用量少，以及可以同時進(jìn)行原位在線萃取和衍生化而受到人們的廣泛關(guān)注[40]。SBSE 與SPME 類似，但富集倍數(shù)比SPME 提高了50～250 倍[15]，然而，對于目標(biāo)分析物，還必須優(yōu)化萃取和洗脫條件（例如樣品pH、攪拌速度和溫度）。

1.1.1 溶劑萃取

溶劑萃取是用萃取劑提取與之互不相溶的雙組分或多組分溶液，實現(xiàn)組分分離的傳質(zhì)分離過程。常用的萃取劑有正己烷、乙腈、甲醇、二氯甲烷、鹽酸-甲醇（v/v，1：1）、醋酸-甲醇（v/v，1：1）、正己烷-環(huán)庚三烯酚酮等。袁玲玲等[8]在海水中加入鹽酸、NaDDTC 溶液，用200 mL 二氯甲烷分別萃取兩次，再用四乙基硼化鈉（NaBEt4）乙基化衍生，GC-MS 法檢測9 種OTs，回收率為76%～102%，RSDs 為1.24%～13.4% （n=3）。WANG Xiaomeng，et al[9]采用鹽酸-甲醇（v/v，1：1）固液萃取，提取液再用正己烷-環(huán)庚三烯酚酮浸提，Grignard 試劑烷基化衍生，弗羅里硅土柱凈化，GC-FPD 法檢測沉積物中丁基錫，回收率為98%～119%，RSDs＜15%，檢出限為0.2～0.7 ng·g-1。CUI Zongyan，et al[11]采用正己烷-環(huán)庚三烯酚酮固液萃取、n-PrMgBr 試劑烷基化衍生、硅膠-弗羅里硅土串聯(lián)柱凈化，GC-MS/MS 法測定海產(chǎn)品中丁基錫和苯基錫，檢出限為0.5 ng·g-1（干重），回收率為70.5%～133.5%，RSDs 為0.5%～12.5%。

1.1.2 超聲波萃取（USE）

超聲波萃?。║SE）是由溶劑萃取和超聲波結(jié)合形成的萃取技術(shù)，主要利用超聲波的空化作用來增大物質(zhì)分子的運(yùn)動頻率和速度，從而增加溶劑的穿透力，提高被提取組分的溶出速度，即超聲波的存在提高了溶劑萃取的效率，主要用于沉積物和生物體中OTs 的萃取。LEE，et al[14]以魚類、貝類、海產(chǎn)品為研究對象，環(huán)庚三烯酚酮-甲醇-鹽酸為萃取劑，采用USE、Grignard 試劑烷基化衍生，弗羅里硅土柱凈化，GC-MS 法檢測丁基錫和苯基錫，回收率為60%～140%，檢出限為4～8 ng·g-1。PRIETO，et al[19]分別以含Dowex M-41陰離子交換樹脂的鹽酸溶液和10% （m/v） KOH-甲醇溶液為萃取劑，經(jīng)過USE、HS-SBSE、NaBEt4 乙基化衍生、熱解吸-GC-MS 法檢測一丁基錫（MBT）、二丁基錫（DBT）、TBT，沉積物中檢出限為27～42 pg·g-1，生物體中為14～32 pg·g-1。

1.1.3 微波輔助萃?。╓AE）

微波輔助萃取（WAE）是利用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑，將目標(biāo)化合物從樣品基體中分離出來并進(jìn)入溶劑，是傳統(tǒng)溶劑萃取基礎(chǔ)上強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)的過程，即微波能的存在提高了溶劑萃取的效率，主要用于沉積物和生物體中OTs 的萃取。但微波萃取對溫度要求高，溫度過高時會破壞有機(jī)錫樣品的穩(wěn)定性。HASSAN，et al[20]以海洋沉積物為研究對象，乙酸乙酯-正己烷為萃取劑，在85 ℃下微波輔助萃取30 min，再經(jīng)過Grignard 試劑烷基化衍生、GC-MS 法檢測6 種OTs，檢出限為18～40 ng·g-1（干重）。FLORES，et al[21]采用WAE、NaBEt4乙基化衍生、GC-MS 法檢測沉積物中MBT、DBT、TBT，分別比較了不同萃取劑，在100 ℃200 W 條件下微波輔助萃取4 min 的萃取效率，結(jié)果表明，酒石酸-甲醇為萃取劑時，萃取效率為45%～73%，檢出限為36～116 ng·L-1；醋酸-甲醇為萃取劑時，萃取效率為60%～100%，檢出限為42～52 ng·L-1。

1.1.4 加速溶劑萃取（ASE）

在傳統(tǒng)溶劑萃取基礎(chǔ)上，近幾年發(fā)展的ASE，是指在溫度50～200 ℃、壓強(qiáng)10～15 MPa 的條件下，利用有機(jī)溶劑對固體或半固體樣品進(jìn)行萃取的技術(shù)。CHIRON，et al[23]等采用ASE 法測定沉積物中丁基錫和苯基錫，使用Dionex ASE 200 萃取儀，甲醇-乙酸-環(huán)庚三烯酚酮為萃取劑，萃取溫度100 ℃，5 次循環(huán)，萃取液經(jīng)C18 固相萃取凈化后，進(jìn)行HPLC-ICP-MS 分析，回收率為72%～102%，RSDs 為8%～15%，檢出限為0.7～2 ng·g-1。NICHOLS，et al[24]采用ASE、HPLC-MS/MS 法測定海洋沉積物中三丁基錫，萃取劑為甲醇-乙酸，萃取溫度為100℃，壓力為1 500 Pa，檢出限為1.25 ng·g-1。ANTIZAR-LADISLAO，et al[25]采用ASE、NaBEt4乙基化衍生、GC-MS 法測定海洋沉積物中丁基錫，萃取劑為甲醇-乙酸，萃取溫度為100℃，壓力為1 500 Pa，回收率為（72.4±5.0）%～（80.5±2.6）%，檢出限為1.00 ng·g-1。采用與傳統(tǒng)溶劑萃取法相比，具有萃取效率高、耗時短、溶劑用量少，自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

1.1.5 固相萃取（SPE）、固相微萃?。⊿PME）、液相微萃?。↙PME）、攪拌棒吸附萃?。⊿BSE）

SPE 常用于水樣中有機(jī)錫的富集萃取。C18 是最常用的吸附劑（無論是萃取柱還是萃取膜）。其他吸附劑如石墨化碳黑、C2、C8 和陽離子交換相等使用較少。在線SPE 結(jié)合HPLC 是一個有吸引力的選擇，它可以減少分析時間、勞動力成本和基質(zhì)效應(yīng)。據(jù)報道使用在線C18 SPE 和HPLC-MS 聯(lián)用技術(shù)檢測水體中TBT 和TPhT 時，回收率為81%～102%，RSDs 為5.0%～13.1%，檢出限為20 ng·L-1（3.0 mL 水樣）[27]。離線SPE應(yīng)用也受到了關(guān)注。如利用分散分子印跡聚合物（MIPs）原位提取萃取液中的MBT、DBT、TBT、TPhT，再通過HPLC-ICP-MS 檢測，檢出限為0.006～0.02 ng[41]；利用Fe3O4 和分子印跡模板從萃取液中分離出TBT，再通過HPLC-MS/MS 檢測，回收率為78%～96%，檢出限為1.0 ng·g-1[42]。

SPME 主要在SPE 基礎(chǔ)上發(fā)展而來。SPME 可以使用直接浸入式（DI-SPME）或頂空模式（HS-SPME），通常使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為萃取頭。萃取劑的pH、溫度和攪拌條件需要優(yōu)化，以便有效地將有機(jī)錫吸附到SPME 萃取頭上；隨著自動取樣設(shè)備的投入，可以自動進(jìn)行（在線提取、衍生和解吸分析物到GC進(jìn)樣口）。對于HPLC，需要一個特殊的解吸室來允許流動相進(jìn)入SPME 萃取頭。但SPME 易受樣品基質(zhì)干擾，且萃取頭昂貴，但TBT 的檢出限可低至0.025 ng·L-1[43]。LPME 是LLE 的一種改進(jìn)，因其使用溶劑少，萃取速度快，選擇性高，濃縮倍數(shù)高而備受關(guān)注。LPME 在有機(jī)錫萃取富集方面的工藝主要包括分散液液微萃取（DLLME）[32]、頂空單滴微萃取（HS-SDME）[15]和直接浸入單滴微萃?。―I-SDME）[34]，結(jié)合GC-MS，或GCICP-MS，或GC-MS/MS 檢測水體中OTs 時，檢出限范圍為0.4～3.0 ng·L-1。

SBSE 可以直接放置在水樣中，通過持續(xù)的選擇性吸附，達(dá)到富集待測組分的目的，極大的提高了分析靈敏度。據(jù)報道，利用PDMS 攪拌棒和二維氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（GC×GC-MS/MS）或LC-MS-MS，海水中丁基錫的檢出限為0.01～0.8 ng·L-1[35-36]。商業(yè)上可用的SBSE 吸附劑涂層以前僅限于PDMS，目前還出現(xiàn)C18吸附劑[18]。

1.2 衍生

使用GC 聯(lián)用技術(shù)檢測時通常需要進(jìn)行衍生。有機(jī)錫的衍生主要包括使用Grignard 試劑或烷基硼酸鹽（通常是NaBEt4）進(jìn)行烷基化，或使用硼氫化物（如硼氫化鈉NaBH4）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。NaBEt4由于其在水相基質(zhì)中的應(yīng)用，以及具有在線和離線同時衍生和提取的功能，是最常用的試劑[15]。相較而言，Grignard 試劑，因需要專業(yè)的處理技術(shù)和干燥條件，以避免與水、酸、酮和醇發(fā)生反應(yīng)，不太受歡迎[44]。NaBH4氫化衍生反應(yīng)劇烈，易產(chǎn)生大量氣泡，帶走氫化的有機(jī)錫，重現(xiàn)性較差，而NaBEt4的衍生更簡單，在水相中可將有機(jī)錫轉(zhuǎn)化為它們的乙基衍生物。不過衍生時必須調(diào)節(jié)pH 值（pH 4～6），使乙基可以親核取代有機(jī)錫陽離子。NaBH4可以與水相基質(zhì)同時進(jìn)行衍生和提取，但是，由于這些有機(jī)錫衍生物的揮發(fā)性，可能會發(fā)生損失。NaBH4可能受到復(fù)雜基質(zhì)（如生物和沉積物）的干擾，主要來源于與金屬的相互作用以及金屬硼化物的產(chǎn)生（抑制有機(jī)錫化合物上Sn H 鍵的形成）[15]。由于上述衍生過程的穩(wěn)健性，對替代試劑的研究很少受到關(guān)注，目前研究者更感興趣的是開發(fā)自動化聯(lián)機(jī)方法，以促進(jìn)一致性和減少勞動力成本。

1.3 凈化

為減少樣品基質(zhì)及衍生帶來的雜質(zhì)干擾，在儀器分析前通常需要凈化處理。主要采用層析柱或商品化固相萃取小柱進(jìn)行SPE 凈化。常用的凈化柱有弗羅里硅土柱[9，13-14，22]、硅膠-弗羅里硅土串聯(lián)柱[11]、C18 柱[22-23]等。小柱中的吸附劑通過極性、疏水等相互作用選擇性地保留物質(zhì)，再通過淋洗液選擇性地把目標(biāo)物質(zhì)洗脫下來，達(dá)到對樣品凈化的目的。常用的淋洗液有環(huán)己烷[13]、正己烷[9]、正己烷-甲苯（v/v，1：1）[14]、甲醇-水-醋酸（v/v/v，72.5：21.5：6）[23]、丙酮[22]、正己烷[11，22]、含5%乙醚（v/v）的正己烷[22]等。

此外，也有報道采用凝膠滲透色譜（GPC）、硅膠柱SPE 或弗羅里硅土SPE 聯(lián)合凈化。沈海濤等[45]建立了一種溶劑萃取、GPC 凈化除脂肪、NaBEt4乙基化衍生、硅膠柱進(jìn)一步除雜、GC-MS 法測定水產(chǎn)品中三丙基錫（TPrT）、TBT、TPhT，回收率為76%～113%，RSDs 為4.28%～9.14%，檢出限為0.33～0.97 ng·g-1。呂華東等[46]采用振蕩萃取法，以GPC 凈化濃縮液，用戊基溴化鎂衍生，衍生物經(jīng)弗羅里硅土SPE 進(jìn)一步凈化后，用GC-PFPD 測定，以內(nèi)標(biāo)法定量，建立了魚貝類水產(chǎn)品中8 種OTs 的分析方法，回收率在82%～104%之間，RSDs 為1.4%～13.3%，檢出限為1.00 ng·g-1。

2 檢測方法

2.1 氣相色譜法（GC）

GC 技術(shù)是分離OTs 最常用的方法，它具有較高的分辨率和多種靈敏的檢測器可供選擇，如原子吸收光譜法（AAS）、FPD、PFPD、MS、MS/MS、ICP-MS、微波誘導(dǎo)等離子體原子發(fā)射檢測器（MIP-AED）等。當(dāng)采用GC-AAS、GC-FPD、GC-PFPD、GC-MS、GC-MS/MS、GC-ICP-MS、GC-MIP-AED 測定丁基錫和苯基錫的儀器檢出限分別為40～95 pg[47]、0.2～18 pg[47]、0.07～0.48 pg[48]、0.1～10 pg[47]、0.20～0.35 pg[49]、0.012 5～0.17 pg[47，50]、0.01～0.03 pg[47]。常用的氣相色譜柱為非極性柱（如5%苯基甲基聚硅氧烷固定相），一次可分離不同的有機(jī)基團(tuán)（丁基、苯基、丙基）[51]。典型的柱長25～30 m，內(nèi)徑0.25 mm，固定相膜厚度0.1～0.3 μm。通常采用不分流進(jìn)樣（1～5 μL，250～280 ℃）。其他的注射技術(shù)，如柱上進(jìn)樣和程序升溫蒸發(fā)-大體積進(jìn)樣（PTV-LVI）可以用來改善靈敏度[52]。PTV-LVI 是一種在線溶劑蒸發(fā)技術(shù)，在該技術(shù)中，較大的進(jìn)樣量（10～100 μL）在進(jìn)樣口蒸發(fā)。但早期洗脫化合物（如乙基化MBT 和TPrT）的丟失可能會帶來問題，該方法需要仔細(xì)優(yōu)化。用于冷卻入口（＜20 ℃）的低溫裝置可以提高早期洗脫化合物的保留率。樣品運(yùn)行時間從10～40 min 不等，這取決于分離出的分析物的質(zhì)量范圍和衍生步驟中生成的有機(jī)物類型。

2.2 高效液相色譜法（HPLC）

與GC 法相比，HPLC 法不需要衍生，因此分析速度較快，且可避免交叉污染，但局限性在于靈敏度和檢測器的類型，靈敏度明顯低于GC 法。常用的檢測器有MS、MS/MS、ICP-MS，熒光法目前報道較少。當(dāng)采用HPLC-MS、HPLC-MS/MS、HPLC-MS/MS 測定丁基錫和苯基錫時，儀器檢出限分別為12～700 pg[53]、10 pg[24]、3.0 pg[50]。HPLC 法需要選擇合適的流動相和固定相，后者包括離子交換、反相、正相、離子對、空間排阻、膠束等[51]。固定相可以通過離子交換或反相色譜法進(jìn)行廣泛的分類。離子交換固定相通常以苯乙烯二乙烯基苯樹脂或二氧化硅為基礎(chǔ)，陽離子有機(jī)錫與流動相反離子在固定相上競爭離子位置[51，54]。苯乙烯二乙烯苯樹脂膨脹會引起壓縮效應(yīng)，交聯(lián)克服了這一問題，但會導(dǎo)致傳質(zhì)過程的減少。硅基相比更穩(wěn)定，允許進(jìn)行更快的洗脫和使用高壓柱。但硅膠柱對pH 敏感，在pH 2～8 時比較穩(wěn)定，因此，需要使用緩沖溶液來減少峰拖尾[51，54]。在離子交換色譜法中，單取代有機(jī)錫的強(qiáng)保留性是個問題，常常需要使用絡(luò)合劑和pH 梯度洗脫[51]。如對于硅膠柱，流動相使用甲醇（v/v，50%～90%）和添加鹽（如0.005～0.2 mol·L-1的醋酸銨或檸檬酸鹽）[51，54]。而在反相色譜法中，流動相通常是帶有有機(jī)溶劑的水，因而洗脫強(qiáng)度隨時間的增加而增加[51，55]。

3 小結(jié)

OTs 的分析檢測方法已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，現(xiàn)有的檢測技術(shù)基本能滿足大部分環(huán)境樣品分析要求。在實際樣品分析時，應(yīng)根據(jù)樣品性質(zhì)選擇合適的前處理方法和檢測方法。對于OTs 的超痕量分析目前仍具有一定的挑戰(zhàn)，需要專門的實驗室和儀器設(shè)備方面的高成本投入。雖然GC 法靈敏度高于HPLC，但前處理仍然相當(dāng)復(fù)雜和耗時，提取和衍生過程是分析誤差的主要來源。在自動化、小型化和減少勞動力方面，在線SPME 和LPME 作為樣品提取和預(yù)富集手段取得了較大的進(jìn)展，但目前仍未被推廣普及。使用硅橡膠被動采樣器進(jìn)行長期原位監(jiān)測，并結(jié)合高靈敏的分析方法，為實現(xiàn)許多國際指令所要求的低濃度有機(jī)錫檢測提供一條前進(jìn)的道路。