气质联用测定海洋沉积物中15种邻苯二甲酸酯的含量

张 露，胡红美，刘奇鹰，李铁军，孙秀梅，郭远明，郝 青，金衍健

（浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，浙江省海水增养殖重点实验室，浙江舟山 316021）

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)主要作为增塑剂应用于食品加工业、纺织业及儿童玩具用品等方面，也可作为农药、化妆品、润滑剂等化工产品的生产原料[1]。研究表明，PAEs类化合物具有类雌激素样活性，已将其归类为环境激素（又称内分泌干扰物），它能对生物体及其后代的生殖发育相关的激素代谢过程产生影响[2]。早在1977年美国环保局（US EPA）将邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）和邻苯二甲酸二辛脂（DOP）等6种PAEs列为“优先污染物名单”[3]，我国也将DMP、DBP和DOP列为优先监测污染物[4]。

PAEs通过各种途径进入江河、湖泊和海洋，已在全球的各种环境介质(大气、水体、土壤、沉积物、室内空气等)、食品、动植物体乃至人体体液中均检出了该类物质。海洋沉积物是PAEs在环境中迁移转化的重要载体、归宿地和积蓄库。因此，分析测定海洋沉积物中PAEs有十分重要的意义。

目前，国内外主要采用索氏提取(SE)[5-7]、振荡萃取[8-9]、微波辅助提取(MAE)[10]、QuEChERS[11]、加速溶剂萃取(ASE)[12-13]、超声波萃取(USE)[14-18]、基质固相分散萃取[19]等萃取技术，结合层析柱净化[5,7-8,14,17]、固相萃取(SPE)[6,9,12,15-16,18]、浓硫酸净化[14]、分散式固相萃取[10]、分散液相微萃取的(DLLME)[19]等一种或两种净化方法，再采用气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、气相色谱串联质谱法(GCMS/MS)等技术进行沉积物或土壤样品中PAEs检测。海洋沉积物样品基体复杂，萃取及净化步骤成为样品中PAEs残留分析的关键。本研究采用超声波萃取、SPE净化、GC-MS法测定海洋沉积物中15种邻苯二甲酸酯，取得了比较满意的结果。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

7890B/5977A气相色谱质谱仪(美国Agilent科技有限公司),KQ-500B超声波萃取仪(郑州宝晶电子科技有限公司)，MS2型涡旋振荡器(德国IKA公司)，Centrifuge 5810高速离心机(德国 Eppendorf公司)，R-215旋转真空蒸发仪(瑞士Büchi公司)，Labconco冷冻干燥机(美国Labconco公司)。

CNWBOND Florisil弗罗里硅土SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Si硅胶SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND C18 SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Alumina-N中性氧化铝SPE小柱(500 mg/6 mL)，CNWBOND Alumina-N中性氧化铝SPE小柱(1 g/6 mL)。

15种PAEs标准品：邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二-4-甲基-2-戊基酯(BMPP)、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二正戊酯(DNPP)、邻苯二甲酸二乙氧基乙基酯(DEEP)、邻苯二甲酸二己酯(DNHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁氧基乙基酯(DBEP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二苯酯（DPhP)，均购自德国Dr公司。

15种PAEs标准储备液(1 000 mg/L)，配制在正己烷中，通过逐级稀释，正己烷定容，配制成1 000 μg/L混合标准溶液，于4℃贮存。

正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷均为色谱纯，其他试剂为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

HP-35MS毛细管气相色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为高纯氮气（纯度99.999%），流量1.0 mL/min；进样口温度260℃。进样方式：不分流进样，0.75 min后以15 mL/min吹扫，进样量1 μL；传输线温度260℃。柱升温程序：初始温度100℃，以10℃/min速率升至290℃；保持5.0 min,总运行时间24 min。

1.2.2 质谱条件

电子轰击(EI)离子源，离子源温度230℃，电离能量70 eV；溶剂延迟3 min；四级杆温度150℃，扫描范围50～450 amu，检索蒲库NIST；选择离子定量，定性和定量离子见表1。GC-MS分析条件下15种PAEs混合标准溶液总离子流图色谱图及其中1个化合物的质谱图(DEHP)如图1所示。

表1 15种PAEs保留时间、定量离子、定性离子Tab.1 The retention times．quantitative ions,and qualitative ions of 15 PAEs

图1 混合标准溶液的总离子流色谱图(A)及化合物DEHP的质谱图(B)Fig.1 Total ion current chromatogram of mixed standard solution(A)and mass spectrogram of DEHP(B)

1.3 试验方法

1.3.1 样品采集和保存

分别用锚式采泥器在宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）和舟山东极海域采集3个海洋沉积物样品，用洁净的铝箔包装并密封于聚乙烯袋子中，然后用便携式冷藏箱运回实验室。

将采集好的待测样品置于冻干机中干燥，24 h后将样品取出，完成对样品的干燥，将此干燥好的样品研磨，过100目不锈钢筛，置于干燥器内待测。

1.3.2 样品前处理

准确称取2.00 g待测泥样，置于50 mL玻璃离心管中，加入15 mL正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)，涡旋2 min，以180 W功率于30℃条件下连续超声提取15 min，根据需要加入铜粉超声脱硫，6 000 r/min高速离心5 min，提取液过无水硫酸钠柱，再向泥样中加入15 mL正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)，重复上述过程，合并提取液，40℃旋转蒸发至干，加入2 mL正己烷溶解，待1 g中性氧化铝SPE小柱净化。

1 g中性氧化铝SPE小柱使用前均依次用5 mL甲醇、10 mL正己烷活化。待SPE活化后，再加入上述2 mL正己烷溶解液，依次用5 mL正己烷、2 mL正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、2 mL正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)、1 mL乙酸乙酯洗脱并收集，洗脱液于40℃旋转蒸发至干，用正己烷定容至1 mL，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 萃取剂的选择

选用二氯甲烷、正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)、正己烷：二氯甲烷/正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)为萃取剂，进行超声波萃取效果对比实验(图2)，结果表明，使用二氯甲烷重复萃取2次时，DMP、DMEP、DEEP萃取效率相对较低(63.1%～66.6%)；使用正己烷：二氯甲烷(1,1，v/v)，DMP 萃取效率较低，DMEP、DEEP、DBEP 萃取效率相对较高(94.9%～117%)；使用正己烷：乙酸乙酯(1,1，v/v)，DMP、DEP、DIBP、DBP、DCHP、DNOP 萃取效率相对较高(88.7%～119%)；使用正己烷：二氯甲烷/正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)，15种PAEs回收率范围为87.6%～116%，整体回收率最高，因此实验中依次采用正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)超声波萃取2次。

图2 不同萃取剂对PAEs萃取效果比较Fig.2 Comparison of extract efficiency of PAEs by different extractamt

2.2 固相萃取小柱的选择

邻苯二甲酸酯在酸性或碱性条件下易被水解，文献报道中主要选用层析柱或固相萃取小柱进行净化。实验中分别考察了弗罗里硅土SPE小柱、硅胶SPE小柱、C18 SPE小柱、中性氧化铝SPE小柱的净化效果，如图3所示，选用500 mg中性氧化铝SPE小柱，BMPP处有杂质干扰；选用500 mg佛罗里硅土SPE小柱，DBEP回收率较低；使用500 mg C18或硅胶SPE小柱，DMP回收率较低；使用1 g中性氧化铝SPE小柱净化效果较好，能有效除去沉积物中色素、腐殖酸等杂质，加标回收率较高。综合考虑，实验中选用1 g中性氧化铝SPE小柱。

图3 不同固相萃取小柱对PAEs萃取效果比较Fig.3 Comparison of extract efficiency of PAEs by different SPE cartridges

2.3 洗脱剂的选择

实验中对1 g中性氧化铝SPE小柱净化时的洗脱剂进行了优化，结果表明，使用5 mL正己烷+5 mL 二氯甲烷，DMP、DMEP、DEEP 的回收率较低，使用5 mL正己烷+5 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)，DMEP、DEEP、DBEP的回收率很低，但DMP相对较高；使用5 mL正己烷+5 mL正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)，DEP、DIBP、DBP、BMPP 回收率较高，但DMP相对较低；使用5 mL正己烷+2 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)+2 mL正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)+1 mL乙酸乙酯各分析物回收率均相对较高(图4)。最终洗脱时先加5 mL正己烷，再加2 mL正己烷：二氯甲烷(v/v，1:1)、2 mL 正己烷：乙酸乙酯(v/v，1:1)、1 mL 乙酸乙酯依次洗脱。

图4 不同洗脱剂对PAEs萃取效果比较Fig.4 Comparison of extract efficiency of PAEs by different eluent

2.4 标准曲线和检出限

按试验方法对1，5，50，250，500，1 000 μg/L的PAEs混合标准溶液进行测定，以15种PAEs的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线，结果表明，15种PAEs的质量浓度在1～1 000 μg/L范围内与相应的峰面积呈线性关系。根据三倍信噪比测得各分析物的检测限。各组分的线性回归方程，相关系数，检出限见表2。

表2 线性回归方程，相关系数和检出限Tab.2 Linear regression equation,correlation coefficient and detection limit(S/N=3)

2.5 方法的精密度和回收试验

称取宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）沉积物样品2.00 g，进行5次平行测定，检测结果见表3，同时在沉积物样品中分别添加低(5 μg/kg)、中(50 μg/kg)和高(250 μg/kg)3个浓度水平的混合标准溶液进行加标回收试验，分别进行5次平行测定，测定结果的精密度和回收试验结果见表3。

表3 精密度和回收试验结果(n=5)Tab.3 Results of test for precision and recovery(n=5)

由表3可知，不同添加水平加标回收率为79%～118%，相对标准偏差在1.5%～6.3%之间，分析结果满足准确度和精密度要求。宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）沉积物样品和加标样品(加标量50 μg/kg)总离子流色谱图见图5。

2.6 样品分析

分别对宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）和舟山东极海域采集的海洋沉积物样品进行分析检测，检测结果见表4。结果表明，沉积物样品中，DMP、DEP、DIBP、DBP、DEHP 均有检出，且含量较高，5 种化合物占15种 PAEs总和的88.78%～100%，15种PAEs总和浓度为 138～354 μg/kg。

图5 宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）沉积物样品和加标样品(加标量50 μg/kg)总离子流色谱图Fig.5 Total ion current chromatograms of sediment sample of Ningbo hangzhou bay(coastal area of beilun district,coastal area of zhenhai)(A)and spiked sample(B)

表4 样品分析结果Tab.4 The results of the samples

3 小结

本工作建立了超声波萃取、固相萃取净化、气相色谱质谱检测法测定海洋沉积物中的PAEs，优化了萃取剂、固相萃取小柱的种类和吸附剂含量以及洗脱剂，并进行方法准确度、精密度考察。样品依次采用正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v)、正己烷：乙酸乙酯(1:1，v/v)超声波萃取两次，提取液浓缩后经1 g中性氧化铝SPE小柱净化后，进行GC-MS分析，已成功用于宁波杭州湾（北仑区沿岸、镇海区沿岸）和舟山东极海域海洋沉积物样品分析。本方法具有简单、灵敏度、基体干扰小、精密度和准确性好等优点，能够满足海洋沉积物样品检测的要求，并可进一步应用于土壤样品检测。

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