固相萃取-氣相色譜-串聯質譜法測定生活飲用水中18種鄰苯二甲酸酯

朱萌萌，周敏，陳盧濤，胡松，俞璐萍，黎斌，胡晉峰，王川丕，*

（1.綠城農科檢測技術有限公司，浙江杭州310000；2.安徽農業大學茶與食品科技學院茶葉生物與利用國家重點實驗室，安徽合肥230036）

鄰苯二甲酸酯（phthalate acid esters，PAEs）又稱酞酸酯，是鄰苯二甲酸形成酯的統稱，是一類環境激素類物質，由于人類的大量生產和使用，目前已廣泛存在于空氣、水體、土壤、食品[1]和白酒[2]等介質中，成為地球上最廣泛存在的環境污染物之一[3]。這類物質可通過呼吸、飲食和皮膚接觸進入人類和動物體內，發揮著類似雌性激素的作用，具有不同程度的急慢性毒性、生態毒性、致畸、致突變等毒性[4]。我國塑料工業的發展使得大量的PAEs進入到水環境中，主要途徑有：含PAEs工業廢水的排放，廢舊塑料垃圾填埋，含PAEs的廢氣隨降塵和降水進入到水環境，且PAEs具有親脂性和難降解的特性，可通過食物鏈的富集造成對人類的危害[5]。已有研究表明，我國多個地區地表水受到PAEs的污染。時瑤等利用氣質聯用儀（gas chromatography-massspectrometer，GC-MS）對大遼河表層水中的PAEs含量進行檢測，共檢出4種PAEs，濃度范圍為 0.015 μg/L～0.754 μg/L[6]。王春等對南通市地表水中PAEs類污染物進行研究，測得地表水樣品含有鄰苯二甲酸二異丁酯（diisobutyl phthalate，DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate，DBP）和鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯（bis（2-ethylhexyl）phthalate，DEHP）3 種 PAEs的濃度范圍為 1.27 μg/L～20.4 μg/L[7]。我國GB 5749-2006《生活飲用水衛生標準》規定鄰苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、DBP、DEHP 在飲用水中濃度上限分別為 300、3、8 μg/L。GB 3838-2002《地表水環境質量標準》規定集中式生活飲用水中DBP、DEHP 的限量分別為 3、8 μg/L。

目前國內外對PAEs化合物的樣品前處理方法主要有玻璃纖維濾膜收集空氣中PAEs[8]、中空纖維膜液液萃取[9]、固相微萃取[10]、液液萃取法[11]、QuEChERS 方法[12]。常用的檢測方法有氣相色譜法（gas chromato graphy-flame ionization detector，GC-FID）[13]、氣相色譜-串聯質譜法（gas chromatography-tandem mass，GC-MS/MS）[14]、高效液相色譜法[15]、液相色譜-串聯質譜法（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）[16]、近紅外光譜分析法[17]、酶聯免疫吸附測定法（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）[18]等。目前全球生活飲用水中PAEs的濃度一般很低，含量一般為μg/L水平，在接近工業園的水域含量較高。使用傳統的液液萃取法，不僅溶劑消耗量較大，富集效率不理想，且易引入溶劑中本身含有的PAEs化合物的干擾，造成結果不準確。王瑞[19]采用分散式液液萃取-高效液相色譜法測定飲料中DBP、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（butyl benzyl phthalate，BBP）、DEHP 3種PAEs化合物，在回收率滿足要求的前提下，富集倍數達到67.2～120，取得較好的效果。本文擬采用固相微萃取的前處理方法，旨在探究一種富集效率高，操作簡便，試劑使用量少，分析時間短，檢出限低、靈敏度高的檢測方法，實現對生活飲用水中18種PAEs化合物的的同時、快速檢測分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

16種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標準品：鄰苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate，DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（diisobutyl phthalate，DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate，DBP）、鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯（bis（2-methoxyethyl）phthalate，DMEP）、鄰苯二甲酸二-4-甲基-2-戊酯（bis（4-methyl-2-pentyl）phthalate，BMPP）、鄰苯二甲酸雙-2-乙氧基乙酯（bis（2-ethoxyethyl）phthalate，DEEP）、鄰苯二甲酸二戊酯（din-pentyl phthalate，DPP）、鄰苯二甲酸二己酯（di-nhexyl phthalate，DHXP）、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（butyl benzyl phthalate，BBP）、鄰苯二甲酸二丁氧基乙酯（bis（2-n-butoxyethyl）phthalate，DBEP）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯（bis（2-ethylhexyl）phthalate，DEHP）、鄰苯二甲酸二環己酯（dicyclohexyl phthalate，DCHP）、鄰苯二甲酸二苯酯（diphenyl phthalate，DPhP）、鄰苯二甲酸二正辛酯（di-n-octyl phthalate，DNOP）、鄰苯二甲酸二壬酯（dinonyl phthalate，DNP），純度≥99.0%]：美國o2si smart solutions標準品公司；鄰苯二甲酸二烯丙酯（diallyl phthalate，DAP）標準品（純度≥99.0%）：德國Dr.Ehrenstorfer公司；鄰苯二甲酸二異壬酯（diisononyl phthalate，DINP）標準品（純度≥98.5%）：德國Dr.Ehrenstorfer公司；二氯甲烷、甲醇、正己烷、乙腈（HPLC級）：美國J.T.Baker公司；正己烷、乙腈、甲醇、二氯甲烷（分析純）：上海凌峰化學試劑有限公司；無水硫酸鈉（優級純，經450℃焙燒4 h～6 h后密封保存于廣口瓶中，置于干燥器中保存備用）：國藥集團化學試劑有限公司；試驗室所用水均為去離子水；Poly-Sery HLB SPE玻璃小柱（500 mg，6 mL）：德國CNW公司。

1.2 儀器與設備

氣相色譜-串聯質譜儀[GC-2010 plus氣相色譜儀配TQ8040質譜儀，VF-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）]：日本 Shimadzu 公司；BSA2202S 電子天平：德國Sartorius公司；Tailboys VX-3000型漩渦混合器：美國Henry Troemner公司；Rotavapor R-300旋轉蒸發儀：瑞士Buchi公司；AP-9925真空泵：天津奧特賽恩斯儀器有限公司；SPE-12A固相萃取裝置：廣州菲羅門科學儀器有限公司；KQ5200E超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；MTN-5800氮吹儀：天津奧特賽恩斯儀器有限公司。

表1 18種鄰苯二甲酸酯類化合物質譜檢測參數Table 1 The MS/MS parameters of 18 kinds of PAEs

1.3 試驗條件

1.3.1 色譜條件

進樣口溫度：310℃；載氣：高純氦氣；碰撞氣：高純氬氣，純度≥99.999%；柱流量：1.50 mL/min；進樣方式：不分流進樣，1.0 min 后開閥；進樣量：1 μL；定量方法：外標法；升溫程序：60℃保持1 min，以20℃/min升至220℃，保持1 min，以10℃/min升至310℃，保持5.00 min。

1.3.2 質譜條件

色譜-質譜接口溫度：310℃；電離方式：EI；電離能量：70 eV；離子源溫度：250℃；檢測器電壓：0.99 kV（+0.6 kV）；測定方式：多重反應監測（multiple reaction monitoring，MRM）模式；定性、定量離子、碰撞能量等參數見表1。

1.4 試驗步驟

1.4.1 質量控制

試驗過程中涉及到的玻璃儀器以10%稀硝酸浸

泡過夜，再以重鉻酸鉀洗液潤洗浸泡20 min，分別用自來水、蒸餾水沖洗干凈，在烘箱中120℃烘干待用。每次試驗需同時進行5次不加入樣品但按照實際樣品的操作分析，取平均值為整個試驗操作的過程空白值。

1.4.2 樣品預處理

用棕色磨口玻璃瓶收集生活飲用水樣品，在灌瓶前需用采樣的水沖洗采樣瓶3次。采集后的水樣密封保存，置于0℃～4℃冰箱內保存待用，分析時用量筒量取靜置后的上層水樣品500 mL進行分析。

1.4.3 富集

將500 mg HLB玻璃小柱安裝在固相萃取裝置上，依次加入5.0 mL二氯甲烷、5.0 mL甲醇、5.0 mL蒸餾水活化。加入500 mL過濾后的生活飲用水樣品，開啟真空泵，使水樣的流速恒定在8.0 mL/min。富集完畢后，繼續抽濾30 min，使小柱中水完全抽干。抽干后的小柱下接10.0 mL具塞刻度管，以5.0 mL色譜純二氯甲烷分兩次洗脫，注意HLB固相萃取柱填料始終保持濕潤狀態，收集全部流出液，在常溫條件下氮氣流吹至1.0 mL，供氣相色譜-串聯質譜檢測。

1.4.4 標準溶液的配制

吸取16種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標準溶液1 000 mg/L 1.00 mL，用色譜純正己烷定容至25.0 mL，得到40.0 mg/L標準儲備溶液；稱取DAP、DINP約0.010 0 g，用色譜純正己烷定容至25.0 mL，得到約400 mg/L標準儲備溶液，于0℃～4℃保存。

續表1 18種鄰苯二甲酸酯類化合物質譜檢測參數Continue table 1 The MS/MS parameters of 18 kinds of PAEs

2 結果與分析

2.1 氣相色譜-質譜條件的優化

在電子轟擊離子源（EI）檢測模式下對18種PAEs化合物進行一級質譜分析（Q3 Scan），分別找到各個化合物的前體離子，設定3 eV～45 eV（每3 eV一個間隔）的碰撞能量，對選定的前體離子峰進行二級質譜分析（產物離子掃描），根據二級質譜圖，選擇離子強度最大的為定量離子，離子強度次之的為定性離子。圖1A為使用優化后的氣相色譜質譜條件采集18種PAEs化合物的多重反應監測模式（multiple reaction monitoring，MRM）質譜圖。而鄰苯二甲酸二異壬酯有大量同分異構體存在，沸點高，沸程寬，因此色譜圖呈現峰組現象，本文選取6個響應最高的峰作為DINP參與結果計算。圖1B為鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）MRM質譜圖。

2.2 試劑的考察

有機試劑在生產及運輸過程中，不可避免的會接觸到塑料制品，而PAEs易溶于丙酮、苯、正己烷等多種有機試劑，有機試劑中PAEs化合物殘留量的多少，對采用富集、濃縮的方法分析生活飲用水中PAEs殘留量會產生一定的干擾。前處理過程中若濃縮了大量溶劑，造成檢測液中富集了大量的PAEs，不利于PAEs的檢測[20]。因此本試驗探究了二氯甲烷、甲醇、正己烷、乙腈4種常用于PAEs的提取試劑中PAEs的殘留量，從而在試劑的選擇上盡可能減小對本試驗的影響。分別量取10 mL二氯甲烷、甲醇、正己烷、乙腈4種有機試劑加入到10 mL刻度管中，常溫下緩緩氮吹濃縮至1 mL后GC-MS/MS分析，圖2為4種有機試劑濃縮10倍后PAEs殘留量的比較。

圖2結果表明，4種有機試劑濃縮10倍后，在18種PAEs中均檢出DIBP、DBP、DEHP。在分析純二氯甲烷中，DEHP的檢出量最高為1.75 mg/L；在分析純甲醇中，DIBP的檢出量最高為2.17 mg/L；在分析純正己烷中，DBP的檢出量最高為2.42 mg/L。由圖2可以看出，4種有機試劑在色譜純中的含量遠低于分析純中含量，分析純二氯甲烷中DIBP、DBP的含量分別比色譜純二氯甲烷高4.6、2.2倍，分析純甲醇中DBP、DEHP的含量分別比色譜純甲醇高3.1、3.0倍，分析純正己烷中DIBP、DEHP分別比色譜純正己烷高5.4、34.5倍，而DIBP、DBP、DEHP 3種PAEs化合物在分析純乙腈和色譜純乙腈中的含量接近。在4種色譜純有機試劑中，色譜純正己烷中DIBP、DBP、DEHP的含量最低。綜上所述，通常采用色譜純正己烷作為PAEs標準物質的配置溶劑，4種分析純的有機試劑不能用于PAEs化合物的萃取試劑，易對試驗結果的準確性造成干擾，4種色譜級的有機試劑可作為PAEs化合物的萃取、洗脫試劑。

圖1 18種PAEs化合物（A）和鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）MRM色譜圖（B）Fig.1 Chromatogram of 18 kinds of PAEs（A）and DINP（B）in multiple reactions monitoring mode（MRM）

圖2 4種AR、HPLC級有機試劑中PAEs殘留量比較（濃縮10倍）Fig.2 Comparison of PAEs residues in four kinds of AR and HPLC grade organic reagents（concentrated 10 times）

2.3 洗脫試劑的考察

由2.2的考察，我們選取了色譜純二氯甲烷、甲醇、乙腈、正己烷4種有機試劑作為18種PAEs化合物的洗脫試劑，按方法1.4進行純凈水添加回收試驗，添加濃度為0.200 mg/L，由GC-MS/MS分析結果，并計算回收率，圖3為4種洗脫溶劑對18種PAEs洗脫回收率的比較。

圖3結果表明，正己烷對分子量較小的幾種PAEs化合物洗脫能力較強，但對分子量較大的幾種PAEs化合物洗脫能力較差。乙腈、甲醇對18種PAEs化合物的洗脫能力較為接近，但對DNP、BMPP、DINP的洗脫回收率較低，均低于70%。除了DMEP、DBEP兩種PAEs化合物的回收率低于乙腈外，二氯甲烷對其它PAEs化合物的洗脫回收率均高于甲醇、乙腈。由圖2可看出乙腈在濃縮10倍后，DIBP、DBP和DEHP的含量較二氯甲烷、甲醇中的殘留量高，易對結果準確性產生較大干擾。綜上所述，選取二氯甲烷作為18種PAEs化合物的洗脫、濃縮試劑。

圖3 不同洗脫溶劑對18種PAEs化合物回收率的影響Fig.3 Effects of different elution solvents on the recovery of 18 PAEs

圖4 不同洗脫體積對18種PAEs化合物回收率的影響Fig.4 Effects of different elution volumes on the recovery of 18 PAEs

表2 18種鄰苯二甲酸酯化合物的回歸方程、相關系數、檢出限和定量下限Table 2 Regression equation，correlation coefficient，limit of determination（LOD）and limit of quantity（LOQ）of 18 phthalate acid esters

2.4 洗脫體積的考察

不同的洗脫體積會影響到目標化合物的回收率，本試驗分別考察了不同體積的二氯甲烷對18種PAEs化合物洗脫回收率的影響，結果見圖4。

圖4結果表明，當洗脫體積為2.5 mL時，僅有DIBP化合物的回收率在80%以上；隨著洗脫體積的增大，當洗脫體積≥5.0 mL時，18種PAEs化合物的回收率均在81.3%以上，且基本保持不變。由于洗脫體積增大會造成溶劑的浪費、延長濃縮時間，空白值的含量也會變高，因此本試驗選擇作為5.0 mL作為最佳洗脫體積。

2.5 方法的線性范圍、加標回收率、精密度和定量限

采用上述色譜條件，取 20.0、50.0、100、200、500、1 000 μg/L 6個質量濃度的18種鄰苯二甲酸酯類化合物，按優化色譜條件進樣1 μL，以峰面積為縱坐標，標準樣品的質量濃度為橫坐標繪制標準曲線，其線性回歸方程及相關系數見表2，以信噪比S/N≥3估算儀器的檢出限（LOD），S/N≥10估算儀器的定量限（LOQ），結果見表2。

為驗證方法的準確度，選擇娃哈哈純凈水、自來水和生活飲用水為代表性樣品，分別添加0.020 0、0.100、0.200 mg/L不同水平的標準溶液進行回收率試驗，每個添加水平重復3次，加標回收結果見表3。

表3 18種PAEs的加標回收率及相對標準偏差（n=3）Table 3 Recoveries and RSD of 18 kinds of in Wahaha purified water，tap water and drinking water

18種PAEs化合物的平均回收率范圍為71.3%～113%，相對標準偏差小于6.8%，符合GBT 27404-2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》附錄F中對檢測方法確認的要求。

3 結論

本試驗建立了生活飲用水中18種鄰苯二甲酸酯類化合物（PAEs）殘留量的氣相色譜-串聯質譜（GCMS/MS）檢測方法。通過對4種常見PAEs萃取溶劑的濃縮分析，發現不同溶劑中PAEs的含量不同，二氯甲烷、甲醇、正己烷、乙腈濃縮10倍后均檢出鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）3種 PAEs，含量范圍為0.006 95 mg/kg～0.323 mg/kg，在PAEs的分析過程中，需進行多次過程空白分析，取平均值為整個試驗操作的過程空白值，可最大程度的減小試劑中PAEs帶入對試驗結果準確性的影響。通過對洗脫溶劑的選擇、洗脫體積的優化，最終確定了5 mL二氯甲烷作為最佳的洗脫溶劑和洗脫體積。采用優化后的GC-MS/MS方法，在 0.02、0.1、0.2 mg/kg的加標回收率試驗，18種PAEs的平均回收率范圍為71.3%～113%，相對標準偏差小于6.8%，符合GB/T 27404-2008附錄F中對檢測方法確認的要求。該方法操作簡單，富集倍數高，靈敏度高，適用于生活飲用水中痕量PAEs的定量檢測。

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