超声波萃取高效液相色谱法测定土壤中邻苯二甲酸酯

2011年4月April2011岩矿测试ROCKANDMINERALANALYSISVol．30，No．2178～181收稿日期:2010-08-02;修订日期:2010-11-08基金项目:浙江省科技计划项目资助(2009F70062)作者简介:曹攽(1981－)，女，辽宁辽阳人，工程师，硕士，从事环境有机物分析。E-mail:[e-mail]。文章编号:0254-5357(2011)02-0178-04超声波萃取－高效液相色谱法测定土壤中邻苯二甲酸酯曹攽，李云木子，马军，刘清辉(浙江省地质矿产研究所，浙江杭州310007)摘要:邻苯二甲酸酯类(PAEs)是环境激素类物质中的一类化合物。文章对土壤中6种被美国EPA列入“优先监测污染物名单”的PAEs类物质邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、二乙酯(DEP)、二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯(DEHP)、二辛酯(DOP)、丁基苄基酯(BBP)邻苯二甲酸酯经超声波萃取、柱层析净化后，采用高效液相色谱法测定。对影响加标回收率的实验条件如萃取溶剂比例、萃取时间和萃取溶剂的选择等进行优化。方法回收率为94．1%～108．2%，相对标准偏差(RSD，n=7)为0．70%～2．42%，方法检出限为0．003～0．009μg/g。建立的方法样品前处理简单、快速，溶剂用量少，液相色谱法分析6种PAEs类物质仅用10min，适用于大批量土壤样品中PAEs类物质的测定。关键词:邻苯二甲酸酯;土壤;高效液相色谱法;超声波萃取中图分类号:S151．93;O657．72文献标识码:ADeterminationofPhthalateEstersinSoilsbyHighPerformanceLiquidChromatographywithUltrasonicExtractionCAOBan，LIYun-mu-zi，MAJun，LIUQing-hui(ZhejiangInstituteofGeological＆MineralResources，Hangzhou310007，China)Abstract:Phthalateesters(PAEs)areplasticizers，primarilyusedcommerciallytosoftenvinyl．6phthalateestersofDMP，DEP，DBP，DEHP，DOPandBBPwhichwerelistedin“prioritymonitoringcontaminations”bytheEPAoftheUnitedStatesinsoilswereextractedbyultrasonicextraction，purifiedbyclean-upcolumn，andthendeterminedbyHPLC．Theexperimentalconditionswereoptimized，suchastheratioofextractionsolvent，extractiontimeandextractionsolvents．Therecoveriesrangedfrom94．1%to108．2%，andtheRSD(n=7)rangedfrom0．70%to2．42%．Themethodprovidestheadvantagesofsimpleoperation，highefficiencyforsamplespretreatment，itonlyrequires10mintoanalyze6phthalateestersbyHPLC，andissuitableforthedeterminationofphthalateestersinalargenumberofsoils．Keywords:phthalateesters;soil;highperformanceliquidchromatography;ultrasonicextraction邻苯二甲酸酯类(PhthalateEsters，PAEs)，又称酞酸酯，是环境激素类物质中的一类化合物。它们主要用作增塑剂，以增大塑料的可塑性和强度。近年来，随着工业生产和塑料制品的使用，PAEs不断进入环境，普遍存在于土壤、底泥、生物等环境样品中，其毒性除了已知的致畸、致癌和致突变性外，研究表明其作为环境激素将影响人体内分泌，产生慢性危害［1－5］。由于PAEs的大量使用对生态环境造成了污染，国内外已将此类化合物列为优先控制污染物。其中，PAEs物质中有6种被美国EPA列入“优先监测污染物名单”，分别是:邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、二乙酯(DEP)、二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯(DEHP)、二辛酯(DOP)、丁基苄基酯(BBP)。我国将PAEs中的DMP、DBP和DOP列入优先控制污染物黑名单。—871—以前土壤中PAEs的萃取和净化［6－7］采用索氏提取方法提取后，再用硅胶－氧化铝双柱层析或微型硅胶柱层析进行分离;但该方法溶剂用量大，萃取时间长。超声萃取［8］是近年来发展起来的一种样品前处理技术，方便、高效和快速。本文应用超声萃取－反相高效液相色谱法［9－15］测定土壤中6种PAEs，该方法分析时间短，高效液相色谱分析6种PAEs仅用10min，溶剂用量少，能够满足实际土壤中PAEs物质的检测要求。1实验部分1．1仪器和主要试剂高效液相色谱仪(920－LC)，带二极管阵列(PDA)检测器(HPLC，美国varian公司);LABOROTA4000旋转蒸发仪(德国海道尔夫公司);LBM－1J氮吹仪(北京莱伯曼公司)。固相萃取小柱:CleanertODS－SPE(C18封端，1g/6mL，天津AgelaTechnologies公司)。6种PAEs混合标准溶液(DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DOP):浓度均为1000mg/L，购自美国AccuStandard公司。替代物:邻苯二甲酸二苯酯(DPP)，浓度100mg/L，购自AccuStandard公司;6种PAEs单标，购自国家标准物质研究中心。正己烷、乙腈、甲醇、丙酮、二氯甲烷均为农残级，购自TEDIA公司。无水Na2SO4:使用前在450℃下烘烤4h，烘好后放入玻璃瓶中保存，存放不能超过两周。所有玻璃器皿在马弗炉400℃下烘烤2～4h，使用前用农残级试剂清洗，实验中避免使用任何塑料器皿。净化使用的弗罗里硅土要购买玻璃包装的产品(塑料会带来污染)，尽量减少PAEs化合物的污染。1．2样品前处理将采集的土壤样品(土壤类型为红壤土)自然风干、磨碎、过0．25mm筛。准确称取10．00g研磨后的土壤样品，加入5．00g无水Na2SO4，混合均匀，置于超声提取容器中。加入5μg替代物(DPP)，60mL正己烷－丙酮混合液(体积比1∶1)作溶剂置于超声波发生器中超声提取20min收集提取液。重复提取3次，合并提取液并浓缩至5mL，待柱层析净化。如果样品不需要净化则直接定容，进样分析。用5mL丙酮－正已烷溶液(体积比1∶9)和5mL正已烷淋洗净化柱，并弃去该溶液，将样品浓缩液转移到小柱上，用8mL正已烷淋洗液分4次洗涤烧瓶，将洗涤液转移到净化柱上，用10mL正已烷溶液淋洗小柱，淋洗液收集于平底烧瓶中，浓缩至2mL左右，换成甲醇相，用氮气吹至1mL定容，供高效液相色谱测定。选择不含PAEs物质的空白土壤做样品回收率试验。取土壤样品在高温炉内450℃条件下，加热4h，冷却，作为空白土壤。准确称取10．00g空白土壤(经气相色谱－质谱检测不含PAEs的土壤样品)，添加5μgDMP、DEP、BBP、DBP、DEHP、DOP标准溶液和5μg替代物(DPP)，按上述样品前处理方法进行测定。1．3色谱条件反相分析柱:PursuitXRsC18不锈钢柱(50mm×2．0mm×2．8μm);流动相A为水，B为乙腈;梯度洗脱程序见表1;流速0．2mL/min，柱温35℃，紫外波长225nm，进样量2μL。表1梯度洗脱程序Table1Gradientelutionprocedure洗脱时间t/min流动相A/%流动相B/%030703．030704．0010010．001002结果与讨论2．1空白试验由于使用大量的塑料制品，PAEs化合物污染普遍存在，在整个实验中很容易造成外界PAEs的干扰，对溶剂、器皿和试剂等从贮存到使用过程要严格控制外界PAEs的污染。2．1．1试剂空白取30mL农残级正已烷－丙酮(体积比1∶1)，用高纯氮气吹至1．0mL后进行液相色谱测定，6种PAEs均未有检出。2．1．2全过程空白取空白土壤做全过程空白试验，结果表明，DMP、DEP、BBP、DBP、DEHP、DOP等6种PAEs化合物浓度均未检出，低于最低检测浓度，满足分析要求。2．2不同萃取溶剂对回收率的影响一般用正己烷、二氯甲烷等萃取PAEs。选择正已烷－丙酮(体积比1∶1)、二氯甲烷、甲醇和正己烷4种不同的萃取剂，考察不同萃取剂对回收率的影响。每组实验平行做3次，且每组均设空白试验。由表2可以看出，用正已烷－丙酮(体积比1∶1)作萃取剂有较好的回收率。PAEs为弱极性化合物，采用弱极性或非极性溶剂要好于极性溶剂，同时混合溶剂比单一溶剂萃取效果好，因此本文选择正已烷－丙酮(体积比1∶1)混合液作为实验萃取溶剂。—971—第2期曹攽等:超声波萃取－高效液相色谱法测定土壤中邻苯二甲酸酯第30卷表2萃取剂对回收率的影响Table2Effectofextractionsolventonrecoveriesofanalytes化合物回收率R/%正已烷－丙酮二氯甲烷甲醇正已烷DMP66．660．459．567．0DEP85．235．571．576．8BBP79．374．165．278．8DBP85．582．369．183．6DEHP99．298．576．383．9DOP90．281．970．777．82．3超声波萃取邻苯二甲酸酯的条件优化以正已烷－丙酮为萃取溶剂，采用四因素三水平正交设计实验方法，考察了萃取时间、萃取溶剂比例、萃取次数和萃取溶剂用量4个因素对超声波萃取6种PAEs效率的影响。每个因素均取3个水平，萃取时间分别为5．0min、10．0min、20．0min，萃取溶剂比例分别为正已烷－丙酮(体积比1∶1)、正已烷－丙酮(体积比1∶3)、正已烷－丙酮(体积比3∶1)，萃取次数选取1、2、3次，萃取溶剂用量分别是20．0mL、40．0mL、60．0mL。正交实验方案、回收率和极差分析结果见表3～表5。表3PAEs正交实验方案Table3OrthogonaldesignofPAEs序号萃取时间t/min萃取溶剂比例萃取次数萃取溶剂用量V/mL151∶1120251∶3240353∶13604101∶12605101∶33206103∶11407201∶13408201∶31609203∶1220表4PAEs正交实验的回收率Table4RecoverytestsofPAEsinorthogonaltest序号回收率R/%DMPDEPBBPDBPDEHPDOP141．883．393．894．098．196．1265．378．897．099．0101．399．1326．647．686．085．393．590．0472．478．186．491．298．392．5569．079．190．693．497．291．2650．375．183．788．290．984．27100．787．2102．1105．1109．8100．3895．369．391．596．798．796．2963．283．692．3102．6103．094．4表5PAEs回收率的极差分析Table5AnalyticalresultsofrecoveryofPAEs项目加标回收率R/%DMPDEPBBPDBPDEHPDOP萃取时间t/min125．530．425．231．625．123．0萃取溶剂比例89．542．320．314．218．820．3萃取次数13．526．69．713．914．9