沈 斐， 許燕娟， 任 敏

(1.江蘇省無錫環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇無錫 214121;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京 210036；3.江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，江蘇無錫 214122)

鄰苯二甲酸酯(PAEs)又稱酞酸酯，一般為無色透明的油狀液體，主要用于塑料的改性添加劑。PAEs具有較強(qiáng)的內(nèi)分泌干擾性，對動物有致癌和致突變作用[1]，其進(jìn)入人體后，與相應(yīng)的激素受體結(jié)合，干擾血液中的激素正常水平的維持，從而影響人的生殖、發(fā)育和行為，可導(dǎo)致分泌紊亂、生殖機(jī)能失常等，可產(chǎn)生跨代影響[2]。美國環(huán)境保護(hù)署早在1977年就將6種酞酸酯類列為優(yōu)先控制污染物，歐盟和我國也將其列入重點控制的有毒污染物名單。由于PAEs已成為全球性污染物，美國、歐盟和日本均相繼出臺了PAEs的檢測標(biāo)準(zhǔn)。我國在24個城市的飲用水環(huán)境中的PAEs調(diào)查中發(fā)現(xiàn)其含量在5.9～595.5 ng/L[3]。

PAEs類物質(zhì)的分析一般采用氣相色譜法[4]和液相色譜法[5,6]。近年來，隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)因其靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境中PAEs的測定[7,8]。前處理則主要采用固相萃取[5,9]、液-液萃取[8]和固相微萃取[4]等方法。固相萃取法因其溶劑用量少、分離效果好、操作簡單等特點，被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境中有機(jī)污染物的分離富集。目前以市售固相萃取小柱最為常用，但是固相萃取小柱由于柱表面積小，上樣富集時間較長，適用于顆粒物含量較低的清潔水樣[10]，對于顆粒物較多的實際水體，往往發(fā)生堵塞，導(dǎo)致上樣困難，影響了樣品的富集及測定。固相萃取膜片因其表面積較大，富集倍數(shù)高、萃取速度快，不易堵塞、特別適用于顆粒物較多或較大體積水樣的快速萃取[11,12]。在萃取自來水中藥物殘留實驗中發(fā)現(xiàn)，由于固相萃取膜片具有更小的吸附顆粒，能夠使待測物與吸附材料充分接觸，更容易富集水中的有機(jī)污染物，具有更高的回收率和更短的分析時間[13]。目前在測定水中多環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥和多溴聯(lián)苯醚等有機(jī)污染物分析方法中，固相萃取膜均取得了很好的萃取效果，且被應(yīng)用于國外標(biāo)準(zhǔn)方法[14]中。本文利用全自動固相膜萃取設(shè)備，通過固相萃取膜對環(huán)境水樣中PAEs類化合物富集方法進(jìn)行研究，采用氣相色譜-質(zhì)譜法對其進(jìn)行測定。該方法操作簡便，快速，適用于顆粒物較多或較大體積水樣中PAEs的快速萃取及測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

安捷倫7890-5977氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，載氣為高純氦氣(純度>99.99%)，DB-5 5%苯甲基聚硅氧烷彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(美國，安捷倫公司)；全自動固相萃取系統(tǒng)(美國，Horizon Technology公司)；Empore?C18固相萃取膜片(美國，3M公司)；Atlantic?C18固相萃取膜片，Atlantic?HLB固相萃取膜片(美國，Horizon公司)。硅酸鎂凈化小柱(1 g/6mL)(德國，CNW公司)。

鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸2-乙基己基酯(DEHP)和鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(2 000 mg/L)，氘代鄰苯二甲酸二丁酯(DBP-D4)、氘代鄰苯二甲酸2-乙基己基酯(DEHP-D4)和氘代鄰苯二甲酸二正戊酯(DPP-D4)溶液(1 000 mg/L)(美國AccuStandard公司)。甲醇、二氯甲烷和乙腈均為農(nóng)殘級(德國CNW公司)。H2SO4為優(yōu)級純。實驗用水為蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 玻璃器皿處理[9]將干凈的玻璃器皿用鉻酸洗液清洗并沖洗干凈，于150 ℃烘干后，再用農(nóng)殘級的正己烷蕩洗2遍，最后將玻璃器皿放入馬弗爐中于400 ℃下烘烤2 h，待冷卻到室溫后使用。

1.2.2 空白水樣采用分液漏斗中加入500 mL水和100 mL正己烷，振搖10 min后靜置，制備空白水樣。

1.2.3 樣品前處理準(zhǔn)確吸取水樣250 mL，加入2 mL甲醇，如需用替代物指示全程樣品回收率，則可在甲醇中加入適量替代物(DPP-D4)使用液，用H2SO4(1∶1)將水樣pH值調(diào)到2～4左右，混勻待測。

1.2.4 全自動固相萃取系統(tǒng)設(shè)置先用5 mL二氯甲烷清洗固相萃取膜，再用5 mL甲醇預(yù)淋固相萃取膜并浸泡1 min，5 mL水沖洗萃取膜，以70 mL/min的流速對水樣進(jìn)行富集。上樣完成用5 mL乙腈沖洗上樣瓶后，以40 mL/min的流速洗脫固相萃取膜，再用二氯甲烷重復(fù)上述操作2次，溶液收集于接收管中。

1.2.5 干燥濃縮將萃取液過無水Na2SO4或除水膜干燥，用10 mL二氯甲烷分2次洗滌接收管及無水Na2SO4，合并洗脫液。旋蒸濃縮后，加入適量內(nèi)標(biāo)使用液，定容至5.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，待測。如需凈化，將萃取液濃縮定容至1.0 mL。

1.2.6 凈化如基質(zhì)干擾嚴(yán)重，可使用硅酸鎂凈化小柱對萃取液進(jìn)行凈化：用10 mL正己烷沖洗柱床，柱內(nèi)充滿正己烷后關(guān)閉流速控制閥，浸潤萃取柱5 min，棄去流出液。保持液面稍高于柱床，將濃縮液轉(zhuǎn)移至柱內(nèi)，打開控制閥，使?jié)饪s液以2 mL/min速度流過凈化柱，用1 mL正己烷洗滌樣品瓶2次，并轉(zhuǎn)移至柱內(nèi)。用10 mL乙醚-正己烷混合溶液(2∶8，V/V)洗脫，接收洗脫液，濃縮后加入適量內(nèi)標(biāo)使用液，用正己烷定容至5.0 mL，待測。

1.2.7 分析條件色譜條件：柱溫70 ℃保持3 min，以13 ℃/min升至280 ℃，保持10 min。進(jìn)樣口溫度：280 ℃，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣體積1 μL。載氣流速：1 mL/min。選擇離子檢測，各化合物保留時間和檢測質(zhì)量數(shù)如表1所示。

表1 鄰苯二甲酸酯質(zhì)譜碎片

2 結(jié)果與討論

2.1 水樣pH值選擇

圖1 鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)的色譜圖Fig.1 Chromatograms of PAEs standards

先前研究發(fā)現(xiàn)固相萃取對PAEs的吸附性能隨著樣品溶液pH值升高而降低[15]。本實驗室在用C18固相萃取小柱萃取中性水樣時，同樣發(fā)現(xiàn)DEHP和DnOP萃取回收率偏低[9]。這可能與鄰苯二甲酸酯的pKa值密切相關(guān)[16]，酸性條件下鄰苯二甲酸酯更易形成分子狀態(tài)的疏水性分子，其強(qiáng)度足以達(dá)到被C18鍵合相從水相中完全吸附，中性條件下則更傾向于親水性的離子狀態(tài)。通過H2SO4(1∶1，V/V)調(diào)節(jié)水樣的pH值，改變了PAEs在水相的存在形態(tài)和疏水性，使其更易被C18固定相吸附。

2.2 固相萃取膜片選擇

HLB具有良好的水浸潤性和化學(xué)穩(wěn)定性，對各類極性、非極性化合物具有均衡的吸附作用，其吸附能力和樣品容量遠(yuǎn)高于C18鍵合相。但是HLB固相萃取膜片對水中DBP、BBP和DEHP富集效果并不理想，見表2。C18鍵合相的固相萃取膜則沒有類似問題，且不同品牌的C18鍵合相萃取膜片，加標(biāo)回收率及精密度無太大差別，適用于水環(huán)境中PAEs類物質(zhì)的提取。

表2 C18和HLB固相萃膜片加標(biāo)回收率對比(n=6)

2.3 洗脫溶劑選擇

大多數(shù)固相萃取法萃取水環(huán)境中PAEs方法時所用洗脫溶劑為二氯甲烷。選擇二氯甲烷作為洗脫溶劑時，固相萃取膜片萃取完成后，需要使用抽真空或氮氣進(jìn)行膜片干燥除水后才能以二氯甲烷溶劑洗脫。但是在干燥過程中，發(fā)現(xiàn)DMP有大量損失，導(dǎo)致回收率降低。由于Atlantic?C18固相萃取膜片厚度要遠(yuǎn)大于Empore?C18，干燥時間更長，導(dǎo)致Atlantic?C18固相萃取膜片加標(biāo)回收率要低于Empore?C18品牌的固相萃取膜片，見表3。鑒于此，先采用乙腈洗脫，將膜片上殘留水分洗脫，再采用二氯甲烷洗脫目標(biāo)物，洗脫液合并混勻后，再使用無水NaSO4除水，很好解決了固相萃取膜片除水的問題。

表3 二氯甲烷洗脫溶劑對回收率的影響

2.4 空白控制

由于PAEs類化合物在環(huán)境中普遍存在，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)是否有干擾物質(zhì)存在器皿和試劑空白的干擾。同時萃取液濃縮過程、氣相色譜儀的隔墊、襯管和自動進(jìn)樣器注射針不可避免地會受到污染，導(dǎo)致空白值中DBP和DEHP基本會或多或少檢出[9]。采用水經(jīng)正己烷萃取后制備空白水樣；玻璃器皿使用前均經(jīng)過甲醇或二氯甲烷蕩洗；全自動固相萃取系統(tǒng)避免使用含增塑劑管線；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)樣前使用溶劑空白連續(xù)進(jìn)樣5次以上。通過上述措施DBP和DEHP微量檢出，空白值分別穩(wěn)定在0.27 μg/L和0.53 μg/L左右。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以目標(biāo)化合物與內(nèi)標(biāo)化合物定量離子響應(yīng)值的比值和內(nèi)標(biāo)化合物質(zhì)量濃度的乘積為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。本實驗PAEs類校準(zhǔn)曲線平均響應(yīng)因子和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表4。

表4 平均響應(yīng)因子和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.6 方法檢出限

于250 mL空白水中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，分析7個該加標(biāo)樣品,計算標(biāo)準(zhǔn)偏差s,由方法檢出限(MDL)=s×tn-1(0.95)，求得DMP、DEP、DPP-D4、BBP、DnOP的方法檢出限，見表5。由于DBP和DEHP微量檢出，則采用測定空白水樣的值計算。

表5 方法檢出限和定量限

2.7 精密度和回收率

用該方法進(jìn)行低、中、高三種濃度空白水樣加標(biāo)的精密度和回收率實驗，精密度和回收率結(jié)果良好，實驗數(shù)據(jù)見表6。

表6 方法精密度和回收率(n=6)

2.8 實際樣品測試

用該方法測定了江蘇無錫地表水、生活污水和工業(yè)廢水。地表水樣品為太湖水，生活污水樣品為無錫某生活污水處理廠出水，工業(yè)廢水為無錫市某企業(yè)塑料粒子合成工業(yè)廢水。其中生活污水和工業(yè)廢水中PAEs有檢出，結(jié)果見表7，實際樣品加標(biāo)回收率在73.0%～132%之間。結(jié)果顯示，實際水體中PAEs測定結(jié)果比較理想，適用于地表水、生活污水和工業(yè)廢水中PAEs的測定。

表7 實際水體鄰苯二甲酸酯測定結(jié)果(n=2)

3 結(jié)論

本文采用固相萃取膜萃取技術(shù)，以乙腈和二氯甲烷為洗脫溶劑，氣相色譜-質(zhì)譜法測定水環(huán)境中6種鄰苯二甲酸酯。通過調(diào)節(jié)萃取水樣的pH值，固相萃取膜片選擇，空白控制，洗脫溶劑選擇等方式對方法進(jìn)行了優(yōu)化。對固相萃取水中鄰苯二甲酸酯所遇到的常見問題，并提出了解決方案。結(jié)果表明，該方法操作簡便、上樣速度快、回收率高，為水中鄰苯二甲酸酯測定標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施奠定了基礎(chǔ)。