水中鄰苯二甲酸酯的液液萃取和固相萃取方法探究*

李 親 滕明德 封 珩 安裕敏

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，貴陽(yáng) 550081;2.貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴陽(yáng) 550001)

鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)(Phthalic Acid Esters，簡(jiǎn)稱PAEs)又名酞酸酯，是一類重要的有機(jī)物，主要用做塑料的增塑劑，PAEs與塑料基質(zhì)并沒有形成共價(jià)鍵，而是由氫鍵或范德華力相連，隨著時(shí)間推移，可由塑料制品內(nèi)遷移至外部環(huán)境［1］，造成對(duì)空氣、水和土壤的污染，進(jìn)而通過地表徑流，大氣干濕沉降，最后進(jìn)入水體，從而污染環(huán)境?？梢奝AEs對(duì)環(huán)境和人類健康的影響是不容忽視的［2－3］。

目前，美國(guó)環(huán)保局將鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DN O P)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸(2－乙基)己酯(DEHP)等6種PAEs類化合物列入129種重點(diǎn)控制的污染物名單中［4］。我國(guó)將DMP、DBP、和DN O P等列入優(yōu)先控制污染物黑名單。

PAEs作為增塑劑被廣泛使用，因此其在土壤、水環(huán)境等環(huán)境介質(zhì)中的賦存狀態(tài)也成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。由于水環(huán)境中PAEs類物質(zhì)含量較低，選擇可靠簡(jiǎn)便的分析方法是為對(duì)其進(jìn)行全面的了解和控制。目前，我國(guó)生活飲用水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［5］中采用液－液萃取富集方法，而戚文煒等［6］也使用液液萃取的富集方法檢測(cè)水環(huán)境中的鄰苯二甲酸酯;戴樹桂等［7］使用C18固相萃取柱，研究了環(huán)境水樣中PAEs類化合物的固相萃取預(yù)富集方法。本實(shí)驗(yàn)以6種PAEs(DMP、DEP、DBP、DIBP、DMEP 和 BMPP)作為研究對(duì)象，以液液萃取、固相萃取對(duì)水樣中6種PAEs類物質(zhì)的富集、凈化以及淋洗條件進(jìn)行優(yōu)化。通過對(duì)兩種方法的對(duì)比和分析，確定合適的前處理方法，同時(shí)建立并優(yōu)化相應(yīng)的氣相色譜分析條件參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent7890B氣相色譜儀，配有檢測(cè)器(FID)、自動(dòng)進(jìn)樣器、毛細(xì)柱(DB－5 30 m×320μm×0.25μm);Agilent C18 HLB(3 ml，60 mg)固相萃取小柱(上海西域機(jī)電系統(tǒng)有限公司);Waters固相萃取裝置;真空泵;氮吹儀－濃縮儀(HGC－24)。

16種鄰苯二甲酸酯混標(biāo)(GB/T 21911)購(gòu)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)，規(guī)格:1 000 mg/L(－10℃保存);甲醇、二氯甲烷均為色譜純，美國(guó)ChemService公司;無水硫酸鈉;實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精確吸取1 mLPAEs混合標(biāo)準(zhǔn)液(1 000μg/mL)于100 mL棕色容量瓶中，以甲醇定容至刻度線，搖勻，制成PAEs混標(biāo)(10μg/mL);取6個(gè)10 mL棕色的容量瓶依次加入 PEAs混合標(biāo)準(zhǔn)液 0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL，并用甲醇定容至刻度線，充分混勻，制成 PEAs 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列(0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 μg/mL)，保存于棕色容量瓶中，并用封口膠密封后于－10℃冷凍保存。

1.2.2 色譜條件

根據(jù)水與廢水檢測(cè)，再結(jié)合鄰苯二甲酸酯的性質(zhì)，最終優(yōu)化的色譜條件為:選用毛細(xì)管柱(DB－5 30 m ×320μm ×0.25μm)作為分析柱;高純氮?dú)?純度99.999%)為載氣;進(jìn)樣口溫度:200℃ ，檢測(cè)器(FID)溫度:260℃;載氣流量:1 mL/min;分流進(jìn)樣，分流比:5∶1，空氣流量:400 mL/min;氫氣燃?xì)饬髁?30 mL/min;尾吹氣流:25 mL/min;進(jìn)樣量2.0μL;柱升溫程序?yàn)?初始溫度:140℃ ，保持4 min，以6℃ /min的速率升溫至240℃ ，保持10 min;總運(yùn)行時(shí)間:30.667 min。在此條件下以1μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣8次進(jìn)行儀器的精密度實(shí)驗(yàn)。

1.2.3 液液萃取

取500 mL水加入分液漏斗中，搖勻，靜置。取20 mL二氯甲烷(萃取劑)依次加入到2個(gè)分液漏斗中，充分搖晃，并定時(shí)放氣(以釋放瓶?jī)?nèi)壓力)直至漏斗內(nèi)沒有真空。然后靜置20 min;最后將萃取液放到收集瓶?jī)?nèi)。重復(fù)以上操作3次，向3次萃取液中加入烘干的無水硫酸鈉進(jìn)行干燥處理以除去有機(jī)相中殘留的水相，然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮有機(jī)相并用二氯甲烷定容至2 mL，再經(jīng)氣相色譜檢測(cè)。

1.2.4 固相萃取

取500 mL水樣，依次取甲醇、純水各4 mL通過小柱，并浸泡2 min左右，使填料完全與溶劑接觸，去除填料中的雜質(zhì)，以活化C18小柱。再將水樣以約6 mL/min的流速通過萃取柱，在此過程中始終保持柱床上至少有1 cm高的水樣，讓所有水樣通過小柱。最后用10 mL甲醇(Agilent C18 HLB固相萃取小柱指定的洗脫劑)通過小柱，并收集洗脫液待收集完全，再加無水硫酸鈉以除去收集液中殘留的水相，然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮有機(jī)相同時(shí)用甲醇定容至2 mL，到氣相色譜儀上進(jìn)樣，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

1.2.5 回收率以及方法檢出限實(shí)驗(yàn)

液液萃取以及固相萃取的回收率實(shí)驗(yàn)均吸取濃度為1μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到500 mL的去離子水中，按照液液萃取方法1.2.3與固相萃取方法1.2.4進(jìn)行處理，在固相萃取回收率實(shí)驗(yàn)中對(duì)甲醇的洗脫量進(jìn)行了洗脫曲線實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)10 mL甲醇洗脫液進(jìn)行分段收集，每段2 mL，共計(jì)5段并對(duì)每段的6種PAES進(jìn)行定量分析以確定最佳洗脫條件。

方法檢出限實(shí)驗(yàn)中，參照標(biāo)準(zhǔn)HJ 168—2010進(jìn)行分析，分別以500 mL去離子水按照液液萃取以及固相萃取的方法進(jìn)行7次分析實(shí)驗(yàn)，以確定目標(biāo)物質(zhì)能在空白樣品中有檢出的檢出限，目標(biāo)分析物未能檢出的則采用加標(biāo)的方式進(jìn)行，本文6種PAEs所加濃度以及體積分別為0.5μg/mL和0.5 mL。

2 結(jié)果與討論

在優(yōu)化色譜條件下，進(jìn)行單標(biāo)定性的實(shí)驗(yàn)，6種目標(biāo)物質(zhì)能達(dá)到完全分離，圖1為6種PAEs的氣相色譜出峰順序。

圖1 6種PAEs氣相色譜

2.1 儀器精密度

標(biāo)準(zhǔn)溶液PAEs(1μg/mL)在氣相色譜上進(jìn)樣8次精密度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，從表1可以看出，6種目標(biāo)分析物質(zhì)在本文的儀器分析條件下能夠得到較好的重現(xiàn)性，其中標(biāo)準(zhǔn)偏差介于 0.11～0.23，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于6%。

表1 精密度

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在優(yōu)化的氣相色譜條件下，對(duì)0.5～10.0μg/mL范圍內(nèi)的6種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，以峰面積Y對(duì)濃度X(μg/ml)進(jìn)行線性回歸，得每種物質(zhì)的校正曲線，相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。從表中可以看出所分析的6種鄰苯二甲酸酯在0.5～10.0μg/mL范圍內(nèi)有良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R介于 0.998 ～0.999。

表2 PAEs標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程、相關(guān)系數(shù)

2.3 液液萃取的回收率與方法檢出限

6種PAEs目標(biāo)分析物液液萃取回收率以及方法檢出限結(jié)果見表3。從表3可以看出，6種目標(biāo)分析物除 DMEP外，其回收率介于 84.81% ～159.72%之間，DMEP較高的的回收率可能來自于方法過程中無法避免的污染所致，這一點(diǎn)在方法檢出限中也得到了體現(xiàn)，6種PAEs中僅DMEP的方法檢出限高于1μg/L，其它5種介于0.21～0.91μg/L之間。

表3 液液萃取平均回收率與方法檢出限

2.4 固相萃取甲醇洗脫量

對(duì)分段收集的固相萃取洗脫液進(jìn)行分析表明，6種目標(biāo)分析物在第2段至第5段甲醇洗脫溶液中均未檢出，而在第1段2 mL甲醇洗脫溶劑中被很好的從固相萃取中洗脫下來，此表明，在該固相萃取條件下，甲醇洗脫量最佳為2 mL，固相萃取甲醇洗脫結(jié)果見表4。

表4 洗脫劑不同用量的檢測(cè)結(jié)果(峰面積)

2.5 固相萃取回收率與方法檢出限

6種PAEs目標(biāo)分析物固相萃取回收率以及方法檢出限結(jié)果見表5。從表5可以看出，6種目標(biāo)分析物除BMPP外，其回收率介于87.73% ～107.5%之間，DMPP較低的回收率可能來自于目標(biāo)物未被淋洗液完全洗脫，也有可能在富集過程中未被完全吸附有關(guān)，相對(duì)于液液萃取，從數(shù)據(jù)結(jié)果上看，固相萃取對(duì)除BMPP的PAEs有更好的回收率范圍，方法檢出限方面，兩種方法處于同一檢出水平。

表5 固相萃取平均回收率與方法檢出限

本文采用液液萃取和固相萃取方法，對(duì)貴陽(yáng)市觀山湖區(qū)興筑東路自來水中PAEs的含量進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果為 DIBP、DBP被檢出，含量分別為0.002 mg/L、0.006 mg/L，其余鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)均未檢出。兩種方法的結(jié)果無明顯差異。

3 結(jié)論

相對(duì)于固相萃取，液液萃取存在操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、樣品易乳化、有機(jī)試劑用量多、在轉(zhuǎn)移的過程中較易引入污染、實(shí)驗(yàn)過程不易控制等因素，進(jìn)而導(dǎo)致回收率穩(wěn)定性差等缺點(diǎn);而固相萃取提取、富集、濃縮凈化水樣的方法能克服液液萃取的缺點(diǎn)，它具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、多組分定性準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。從單一物質(zhì)來看，DEMP適合用固相萃取來分析，而BMPP更適合用液液萃取，但從環(huán)保角度來看，固相萃取對(duì)分析人員所產(chǎn)生的潛在危害要小于液液萃取。

［1］劉敏，林玉君，曾鋒，等.城區(qū)湖泊表層沉積物中鄰苯二甲酸酯的組成與分布特征［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27(8):1377–1383.

［2］王立鑫，楊旭.鄰苯二甲酸酯毒性及健康效應(yīng)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境與健康雜志，2010，27(3):276 －281.

［3］王玉邦，王心如.鄰苯二甲酸酯類生殖內(nèi)分泌毒性［J］.環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2003，20(6):457 －460.

［4］王連生，環(huán)境污染化學(xué)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社會(huì)，1995:316－318.

［5］GB/T 5750—2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法［S］

［6］戚文煒，朱培瑜，吳薇，等.液液萃取/氣相色譜法測(cè)定環(huán)境水樣中鄰苯二甲酸酯類化合物［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2006，20(4)，36 －39.

［7］戴樹桂，張東梅，張仁江，等.固相萃取技術(shù)預(yù)富集環(huán)境水樣中鄰苯二甲酸酯［J］.環(huán)境科學(xué)，2000，21(2):66－68.