城市污泥中邻苯二甲酸酯分析方法研究

彭竞（广州市环境监测中心， 广东 广州 510030）

城市污泥中邻苯二甲酸酯分析方法研究

彭竞（广州市环境监测中心， 广东 广州 510030）

本文研究了城市污泥中邻苯二甲酸酯的分析测定方法，建立了超声萃取—反相液相色谱测定邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸正二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸正二辛酯（DOP）的方法。确定了色谱分离条件，即流动相流速1.000mL/min、温度35℃、流动相为甲醇：水=95%：5%（V∶V）。采用超声萃取-柱层析分离净化前处理，确定了以二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液进行超声萃取两次，每次萃取时间45min，定量滤纸过滤萃取液，用旋转蒸发仪浓缩至0.5ml左右，用二氯甲烷溶解浓缩物，过无水硫酸钠—氧化铝—硅胶柱，依次用环己烷、二氯甲烷洗脱，再用二氯甲烷与丙酮的混合液洗脱，分别收集洗脱液，旋转蒸发浓缩至近干的提取净化方法。本方法对DMP的检测线性范围是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.37%～2.63%，检测限是0.032mg/kg，对DBP的检测线性范围是1.00mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.33%～1.99%，检测限是0.052mg/kg，对DOP的检测线性范围是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度RSD%是0.60%～4.77%，检测限是0.050mg/kg。用选定的条件测得广州市珠江河底泥中均含以上三种物质。

城市污泥；邻苯二甲酸酯；分析测定方法

邻苯二甲酸酯PAEs简称为酞酸酯，大多为无色透明的油状液体，一般难溶于水，易溶于有机溶剂，属于中等极性物质。PAEs是一类普遍使用的化学工业品，它主要作为聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯生产中不可缺少的改性添加剂 ，用于增大产品的可塑性 ，提高产品的强度 ，也可用作农药载体、驱虫剂、化妆品、香味品、润滑剂和去泡剂的生产原料。此外 ，PAEs 在家具、汽车、电线电缆和服装等行业也有广泛的应用［1］。

目前，PAEs分析检测方法主要有气相色谱法、液相色谱法、红外光谱法和薄层色谱法，其中应用最为普遍的是带有质谱检测器（MSD）的气相色谱法。随着高效相色谱仪和液-质联用仪的推广使用， HPLC和LC—MS的研究也越来越多［2］。

本文拟探讨采用超声萃取—反相液相色谱法测定城市污泥中PAEs，探索了下色谱分离条件，确定了流动相，流速，温度等色谱温度，同时优化选择了萃取方法，确定了较好净化分离效果条件。方法简便，易操作。取珠江河底污泥进行测定，在珠江河的沿岸有许多生活污水排放口，因此有部分邻苯二甲酸酯类物质排放进入珠江河沉积于污泥中，珠江河横贯广州市区，对其底泥的测定在一定程度上反映了广州市河流的DMP、DBP、DOP水平。

1　实验部分

1.1色谱分析条件研究

1.1.1定性、定量分析原理

用甲醇作溶剂，配制单一组分标准试样，分别进样，记录出峰时间；同样条件下进混合标样，根据保留时间定性，根据色谱峰面积与试样浓度成正比进行定量分析。

1.1.2液相色谱条件探索

分别以1.00mg/L、5.00mg/L、10.0mg/L的标准样进行以下色谱分离条件的探索。

研究柱温（分别为25℃、30℃、35℃）、 流速（分别为0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min）、流动相（甲醇与水体积比例分别取85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%）对分离效果的影响，确定色谱条件。

1.1.3绘制标准曲线，确定方法的线性范围、检测限、精密度

用甲醇作溶剂配制邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸正二丁酯、邻苯二甲酸正二辛酯三组分浓度相同的混合标准溶液，稀释配制成各组分浓度为0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、1.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合标准系列，在选定色谱条件下进样，以峰面积对浓度作图绘制标准曲线。

取浓度为1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合标准液，每种浓度重复测6次，计算精密度。

1.2污泥中邻苯二甲酸酯的测定

1.2.1样品的采集、干燥、过筛

样品采自珠江河底泥（后航道）。将采集的样品置于恒温烘箱中，于60℃条件下烘至六成干，再在室温条件下，在阴凉通风处晾干，用研钵研磨全部通过80目网筛，储存在玻璃瓶中备用。

1.2.2萃取条件的优化选择

以珠江河底泥为样品，在以下条件分析比较各因素对DMP、DBP、DOP的萃取效果。

萃取剂：正己烷、环己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1（V∶V）、二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）、环己烷∶丙酮=3∶2（V∶V）超声时间：30min、45min、60min萃取次数：一次、两次、三次

1.2.3层析柱制备及净化分离条件的探索

在直径1cm带刻度玻璃通管柱内，依次填充适量脱脂棉，硅胶（5cm），氧化铝（1.5cm），无水硫酸钠（1cm），制备层析柱。对珠江河底泥萃取液净化分离，用环己烷，二氯甲烷、丙酮洗脱，变换洗脱剂，分段收集洗脱液，比较分析净化分离效果，确定净化分离条件。

1.2.4样品的处理测定

经过综合比较分析，对各种污泥称取10.0g，加入50.00ml二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液超声萃取两次，每次超声45min，用定量滤纸过滤，合并萃取液， 萃取液经旋转蒸发仪浓缩至0.50ml左右，用2.00mL二氯甲烷溶解浓缩物，过无水硫酸钠—氧化铝—硅胶柱，依次用5.00mL环己烷、15.00mL二氯甲烷洗脱，再用20.00mL二氯甲烷与丙酮的混合液洗脱，分别收集洗脱液，用旋转蒸发仪蒸干洗脱液，再分别用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色谱测定。在对样品测定的同时做空白实验及加标回收率实验。

2　结果与讨论

2.1液相色谱条件

2.1.1测定波长的选择

根据DMP、DBP和DOP的吸收光谱图，得出三种组分在224nm处有最强吸收，选定其为测定波长。

2.1.2温度的选择

柱温温度变化对出各种物质的出峰时间及分离程度存在着影响，其他条件相同的情况下，温度越高，各种物质的出峰时间相对越短，且分离程度相对越好，通过对25℃、30℃、35℃柱温的分析比较确定了35℃为最佳出峰条件。

2.1.3流动相流速的选择

流动相的流速对各种物质的出峰时间及分离程度存在着影响，在其它条件相同的情况下，流速越低，各种物质的出峰时间会相应延长，流速越高，各种物质的出峰时间会相应缩短，相邻物质的分离程度与流速高低不存在明显的比例关系，存在一个最佳流速。通过对流速0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min的综合比较分析，确定1.0mL/min为最佳流速。

2.1.4流动相的选择

流动相是影响各种物质出峰效果与相邻峰分离程度的最重要因素，不同的流动相确定了各种物质的出峰顺序，决定了各种物质的出峰时间及相邻峰的分离程度。本实验在温度为35℃，流速为1.000mL/min条件下，得到流动相甲醇与水体积比分别为85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%的色谱分离图，通过比较不同流动相比例的色谱图可以发现，流动相甲醇：水为85% ∶15%（V∶V）和90%∶10%（V∶V）时出峰时间长，各个相邻峰的分离效果较好，但对于极性相对较弱的邻苯二甲酸正二辛醋（DOP）出峰效果不理想。流动相为100%甲醇时，相邻组分分离效果不够理想。而甲醇∶水=95%∶5%（V∶V）则弥补了两者的不足因此本实验综合比较选择流动相为甲醇∶水=95% ∶5%（V∶V）。

综合比较，确定最佳色谱条件为：流速1.000mL/min、温度35℃、流动相为甲醇∶水=95% ∶5%（V∶V），在以上条件下，15.00mg/L混合标准样的色谱分离图如图8。其中DMP出峰时间为3.167min、DBP的出峰时间为4.151min、DOP的出峰时间为8.692min。

图1　标准条件下DMP、DBP、DOP出峰图

2.2标准曲线、精密度及检测限

在选定色谱条件流速1mL/min、温度35℃、流动相为甲醇∶水=95%∶5%（V∶V）下，根据样品提取定容后各物质的浓度范围， 配制DMP、DBP、DOP浓度均为0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、10.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合标准系列，进样，以峰面积对浓度绘制标准曲线。

2.2.1标准曲线

峰面积对浓度绘制标准曲线见表1

表1　DMP、DBP、DOP标准曲线方程

2.2.2方法的精密度及检测限

取浓度为1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合标准液，每种浓度重复测6次，峰面积及相对标准偏差见表2、表3、表4。

表2　浓度为1.00mg/L标准溶液的峰面积及相对标准偏差

表3　浓度为5.00mg/L标准溶液的峰面积及相对标准偏差

表4　浓度为15.00mg/L标准溶液的峰面积及相对标准偏差

DMP、DBP、DOP的检测限分别为0.032mg/kg、0.052mg/kg、0.050mg/kg。

2.3污泥样品的测定

2.3.1萃取条件的优化选择

（1）萃取剂的选择

萃取剂是萃取效果的决定性因素，不同的萃取剂对同一物质的萃取率不同，同一萃取剂对不同物质的萃取率也存在着差异，分别采用正己烷、环己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1（V∶V）、二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）、环己烷∶丙酮=3∶2（V∶V）作为萃取剂，对河底泥，在确定的其它条件下，得到萃取剂为二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）时萃取率最高

（2）超声萃取时间的确定

超声萃取的时间也会对萃取效果产生影响，改变超声时间30min、45min、60min，比较萃取效果，其中萃取时间对DMP影响不大，但对DBP、DOP还存在着一定影响，45min时的萃取效果已较理想，因此选定萃取时间为45min。

（3）萃取次数的确定

萃取次数对最终的萃取效率存在一定的影响对于萃取次数，经过试验分析比较，萃取一次效果不是很理想，而两次萃取就达到了最高萃取率，因此选定萃取次数为两次。

2.3.2层析柱净化分离条件

通过实验确定层析柱为直径1.0cm的玻璃通管柱，由下往上依次填充适量脱脂棉，硅胶（5.0cm），氧化铝（1.5cm），无水硫酸钠（1.0cm），洗脱液先用5.00mL环己烷冲洗极性小的烃类，接着用15.00mL二氯甲烷冲洗，洗出DOP，收集洗涤液，再用20.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶1（V∶V）的洗涤液冲洗下极性相对大的酯类DMP、DBP，收集洗脱液。

经过分析研究和综合比较，确定称取10.0g污泥，加入50.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶2（V∶V）的混合液超声萃取两次，每次超声45min，用定量滤纸过滤，合并萃取液， 萃取液经旋转蒸发仪浓缩至0.50mL左右，用2.00mL二氯甲烷溶解浓缩物，过无水硫酸钠—氧化铝—硅胶柱，依次用5.00mL环己烷、15.00mL二氯甲烷洗脱，再用20.00mL二氯甲烷与丙酮的混合液（3V∶1V）洗脱，分别收集洗脱液，用旋转蒸发仪蒸干洗脱液，再分别用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色谱测定。

2.3.3样品测定

根据以上实验确定的条件，对样品进行处理，测定，测得样品中物质的浓度，同时做空白测定，结果见表5。

表5　样品测定结果

3　结语

（1）通过探索建立了超生萃取—反相液相色谱法测定污泥中邻苯二甲酸酯的方法，本方法对DMP的检测线性范围是0.50mg/L～20.00mg/L，精密度是0.37%～2.63%，检测限是0.032mg/kg，本方法对DMP的检测线性范围是1.00mg/L～20.00mg/L，精密度是0.33%～1.99%，检测限是0.052mg/kg，本方法对DMP的检测线性范围是0.50mg/ L～20.00mg/L，精密度是0.60%～4.77%，检测限是0.050mg/kg。本实验成功的最重要因素是在净化洗脱的过程中对洗脱剂的把握，由于DMP的极性相对较大，洗脱难度相对较大，因此正确把握洗脱剂的用量，正确的收集时间是是试验成功的重要保障，本实验有待提高的也正是对洗脱过程的探索。

（2）经过检测，广州珠江河底泥中含有DMP、DBP、DOP。

［1］张蕴晖，陈秉衡，郑力行，等.人体生物样品中邻苯二甲酸酯类的含量［J］.中华预防医学杂志，2003，37：429-434.

［2］陈朝琼，严平，李茂全，魏敏，陈卫中.邻苯二甲酸酯的分析方法研究进展［N］.成都医学院学报，2007.