1、分散式固相萃取净化 气相色谱 质谱联用测定土壤中的邻苯二甲酸酯作者：张渝 张新申 杨坪 张丹【摘要】 建立了土壤中 18 种邻苯二甲酸酯类内分泌干扰物的微波提取 分散式固相萃取净化GC/MS 分析方法。10 g 土壤样品经 20 mL 二氯甲烷和丙酮混合溶剂微波提取后，以丙酮为置换溶剂并浓缩至 1.5 mL。浓缩液中加入 0.2 g C18 吸附剂，振摇 3 min 后离心 10 min(8000 r/min)，取 1.0 mL 上层清液经正己烷置换后用气相色谱 质谱联用分析，并通过基质标准加入校准曲线补偿邻苯二甲酸酯的基体效应。净化所需时间少于 20 min。净化后土壤萃取液的基质去除率达到
2、 72.7%。方法线性范围 7.5750 g/kg，相关系数大于 0.998; 6 次土壤样品测定值的RSD 在 5.5%12.1%之间; 加标土壤样品测定值 RSD 在 7.3%19.4%之间; 平均回收率在 94.4%114.6%之间; 检出限为 1.24.3 g/kg。 【关键词】 邻苯二甲酸酯，分散式固相萃取，基体效应，土壤1 引 言邻苯二甲酸酯(Phthalate esters，PAEs)主要用作增塑剂。有关研究表明，PAEs 属于内分泌干扰物，具有致癌、致畸等多种毒性1,2。进入环境的 PAEs 能够迁移、转化, 并在土壤中累积3 。土壤中的 PAEs可以通过微波萃取、加速溶剂萃取
3、等方式进行提取。土壤样品的复杂性使得提取液中可能含有大量干扰物质，影响 PAEs 的后续分析。因此，需要对提取液进行净化处理。有文献报道采用固相萃取46和凝胶渗透色谱7，8等方法对土壤提取液进行净化，效果较好，但操作烦琐费时, 溶剂用量大，并容易在净化过程中带入新的 PAEs 污染。分散式固相萃取(Dispersive solidphase extraction，DSPE)是一种新型净化方法9，将吸附剂直接加入到提取液中振摇净化，步骤少，可减少 PAEs 分析中空白干扰大的难题10。基体效应是由基质引起的响应信号增强或减弱现象，普遍存在于化学分析之中11，其干扰物主要是一些憎水型、(半)极性或
4、热不稳定化合物12。降低基体效应的方法主要有：同位素标记的内标定量法，费用很高13; GC 系统去活法，目前技术上很难达到; PTV 进样法，仅限于进样口优化、净化法、基体加标校准曲线或基体补偿剂法14。本研究将分散固相萃取净化和基体加标校准应用于土壤中 PAEs 的分析。2 实验部分2.1 仪器与试剂HP6890GC/5973MSD 气相色谱 质谱仪(美国 Agilent 公司) ; Mars微波消解仪(美国 CEM 公司); GC16G 冷冻离心机(上海安亭科学仪器厂); ReactiTherm 氮吹仪(美国 Pierce 公司)。17 种 PAEs 合标准, 邻苯二甲酸二丙酯、苝d12
5、、内标萘d8 。所用有机溶剂均为农残级，经全玻系统重蒸色谱检验合格。玻璃棉 250 烘 4 h; 无水 Na2SO4、佛罗里硅土(Florisil)600 焙烧 2 h; 硅胶在 180 活化 12 h; Al2O3在 250 分别活化 12 h。乙二胺基N 丙基(Primary secondary amine，PSA)、C18(Octadecylsilane，ODS)、氰基(Cyanopropyl，CN)、强阴离子交换(Stronganion exchange，SAX)及强阳离子交换(strongcation exchange，SCX)吸附剂经索式抽提色谱检验合格后使用。玻璃器皿用铬酸洗液浸
6、泡 4 h 后用二次蒸馏水洗净 , 250 灼烧 6 h。2.2 样品前处理称取 50.00 g 新鲜土壤于直径 30 cm 的玻璃研钵内，加入 10.00 g 佛罗里硅土，研磨(粒径 0.060.15 mm)15。准确称取 10.00 g 碾磨好的样品，加入 20 mL 二氯甲烷/丙酮(1/1， V/V)混合溶液进行微波提取(室温下以 10 /min 速率升至 120 ，保持 30 min，功率 1600 W)。提取液经无水 Na2SO4 除水，氮气吹至 2 mL 以下，在-15-10 温度下以 8000 r/min 冷冻离心 20 min，吸出上层清液，转换溶剂为丙酮并定容至 1.5 mL
7、。浓缩液中加入 0.20 g C18 吸附剂，振摇 3 min 后， 以 8000 r/min 离心 10 min，吸出上层清液 1.0 mL，溶于正己烷，加入内标后定容至 1.0 mL。2.3 气相色谱 质谱条件2.3.1 气相色谱条件 载气：氦气(纯度 99.999%); DB5ht 色谱柱; 进样口温度：310 ; 进样量：1.0 L，不分流进样; 流量：1.2 mL/min; 升温程序：初始温度 80 ，保持 2 min，以 30 /min 升温至160 ，保持 3 min，再以 15 /min 升温至 330 ，保持 6 min。2.3.2 质谱条件 电子轰击离子源(EI); 电子加
8、速电压 70 eV; 离子源温度 280 ; 四极杆温度 150 ; 接口温度 320 ; 溶剂延迟 3.0 min; SIM 模式主要选择离子：m/z 149，136，163，105，59 和 72。 分3 结果和讨论3.1 色谱条件选择在选定色谱条件下， 18 种 PAEs、替代物苝d12 和内标萘d8的分离度均大于 1.0(见图 1)。图 1 邻苯二甲酸酯类的色谱图Fig.1 Gas chromatogram of phthalate esters1. 萘d8(Naphthalened8); 2. 邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate); 3. 邻苯二甲酸二乙酯(Die
9、thyl phthalate); 4. 邻苯二甲酸二丙酯(Dipropyl phthalate); 5. 苯酸苯酯( Benzolic acidbenzyl ester); 6. 邻苯二甲酸二异丁酯(Diisobutyl phthalate);7. 邻苯二甲酸二正丁酯(Dinbutyl phthalate); 8. 邻苯二甲酸双甲乙二酯(Dimethylglycol phthalate); 9. 邻苯二甲酸 4 甲基2 戊基酯(Di(4methyl2pentyl) phthalate); 10. 邻苯二甲酸二乙氧基乙基酯(Di(2ethoxyethyl) phthalate); 11. 邻苯二
10、甲酸二戊基酯(Diamyl phthalate); 12. 邻苯二甲酸二己基酯(Dinhexyl phthalate); 13. 邻苯二甲酸苄基丁基酯(Butylbenzyl phthalate); 14. 邻苯二甲酸己基2 乙基己基酯(Di(hexyl2ethylhexyl)phthalate);15. 邻苯二甲酸二丁氧乙基酯(Di(2nbutoxyethyl)phthalate); 16. 邻苯二甲酸二环己基酯(Dicyclohexyl phthalate); 17. 邻苯二甲酸二乙基己基酯(Di(2ethylhexyl) phthalate); 18. 邻苯二甲酸二壬基酯(Dinonyl
11、 phthalate); 19. 邻苯二甲酸二辛基酯(Dinoctyl phthalate); 20. 苝d12(Perlyened12) 。3.2 纯溶剂相标准曲线和线性范围不同溶剂相中 PAEs 响应不同，定量分析需要制作不同溶剂相(正己烷、乙腈)的 PAEs 标准曲线。PAEs 的相关系数均大于 0.995。线性范围略有差异：正己烷相中的线性范围为 505000 g/L; 乙腈相中的线性范围在 1001000 g/L。3.3 净化分别取二氯甲烷/丙酮(11， V/V)混合溶液、纯丙酮、乙腈和甲醇 4 种溶剂各 1.5 mL，加入 PAEs 混标 300 ng 和 10 种不同吸附剂(酸性
12、Al2O3， 碱性 Al2O3， 中性 Al2O3， Florisil， silica， SAX， SCX， PSA， C18，CN)0.2 g，按 2.2 条件净化后，二氯甲烷/丙酮(11, V/V)和丙酮溶液置换为正己烷相并定容至 1.0 mL，甲醇溶液置换为乙腈相并定容至 1.0 mL，加入内标后分析。实验证明，上述净化条件均不会吸附 PAEs。PAEs 在不同溶剂中的回收率为 80%120%。微波提取 480 g 土壤基质，提取液均分为 4 等分，分别置换成以上 4 种溶剂(均为 18 mL)，各种溶剂相再等分为 12 份(每份 1.5 mL，等效为 10 g 土壤/份)，分别加入上述
13、 10 种吸附剂各 0.2 g 进行净化处理，剩余 2 份不进行净化。将萃取液的溶剂吹干后进行重量比较， 5 次实验的均值见图 2。 图 2 不同吸附剂在不同溶剂相土壤萃取液的净化效果Fig.2 Cleanup effect of different sorbent in different solvent1. 酸性 Al2O3(Acidic alumina); 2. 碱性 Al2O3(Basic alumina);3. 中性 Al2O3(Neutral alumina); 4.佛罗里硅土(Florisil); 5. 硅胶(Silica); 6. 强阴离子交换剂(Stronganion exc
14、hanger); 7. 强阳离子交换(Strongcation exchanger); 8. 乙二胺基N 丙基(Primary secondary amine); 9. 氰基(Cyanopropyl); 10. C18(Octadecylsilane)。CH2Cl2/(CH3)2CO(11, V/V); (CH3)2CO; CH3CN;CH3OH。由图 2 可见，不同吸附剂在不同溶剂中对土壤提取液净化效果不同。丙酮溶剂相中使用 C18 吸附剂效果最好，土壤基质去除率达到 72.6%; 其次是丙酮溶剂相中使用 PSA 吸附剂，其土壤基质去除率为 64.0%。PSA 通过弱阴离子交换或者极性作用，
15、去除土壤中部分极性杂质，如有机酸和一些极性色素等。C18 通过非极性作用，去除土壤中非极性到中等极性的化合物，如脂溶性物质、叶绿素和腐殖质等 。本实验选择丙酮溶剂和 C18 吸附剂。分析未净化和经过净化处理的土壤空白样各 60 个，均检出邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯及邻苯二甲酸二乙基己基酯，其均值分别为 21.8 和 22.6 g/L， 4.45 和 5.62 g/L， 4.84 和 5.47 g/L，两种方法测定结果基本一致， 且净化过程未带入新的干扰，不会对分析结果产生显著影响。3.4 PAEs 的基体效应研究称取 60.0 g 土壤(均分为 6 份)，按 2.2 前处理后加入
16、PAEs 混合标准溶液，使其浓度分别为 100, 200, 500, 800, 1000 和 2000 g/L，再加入内标，定容后测定，绘制基质加标校准曲线。同时绘制同浓度范围的纯溶剂校准曲线。土壤中基质加标曲线性范围在 7.5750 g/kg，相关系数均大于 0.998。称取 10.0 g 加标土壤(加标量 300 ng)，按 2.2 和 2.3 方法测定; 以上述两条曲线分别计算加标土壤回收率，比较基体效应及其补偿情况。纯溶剂校准曲线计算所得 PAEs 的基体效应明显，PAEs 回收率为74.1%203.8%，基质加标校准曲线计算所得 PAEs 的回收率为90.87%121.6%。结果表明
17、，基质加标校准曲线能很好地补偿基体效应。特别是基体效应最强的邻苯二甲酸二辛酯回收率从 203.8%降为 121.6%。3.5 方法准确度和精密度按照 2.2 和 2.3 方法测定 6 份实际土壤样品及 6 份土壤加标样(加标量 300 ng)。实际土壤的 6 次测定结果的均值为：邻苯二甲酸二乙酯1.49 g/kg， 邻苯二甲酸二异丁酯 32.77 g/kg， 邻苯二甲酸二正丁酯 45.73 g/kg， 邻苯二甲酸二乙基己基酯 91.01 g/kg， 其它均为未检出。土壤样品 6 次测定的 RSD 为 5.5%12.1%; 土壤加标样品 6 次测定的 RSD 为 7.3%19.4%; 样品平均加
18、标回收率为 94.4%114.6%，其精密度和准确度满足分析要求。PAEs 的检出限为 1.24.3 g/kg，与文献报道的邻苯二甲酸酯检出限 1.09.0 g/kg16基本一致。【参考文献】1 Zheng Zhong(郑 仲)， He PinJing( 何品晶)， Shao LiMing( 邵立明). China Environmental Science(中国环境科学)， 2006， 26(5)： 6376402 Hu XiaoYu (胡晓宇)， Zhang KeRong( 张克荣)， Shun JunHong( 孙俊红)， Wu DeSheng( 吴德生). Chinese Journa
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