(江蘇大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江，212013)

多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是溴代阻燃劑的一種，也是一種新型的環(huán)境持久性有機(jī)污染物(POPs)，具有持久性、低水溶性、生物富集性和生物毒性等特點(diǎn)[1]，并可在全球范圍內(nèi)長(zhǎng)距離遷移。該類物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品、紡織品以及建筑設(shè)備等產(chǎn)品中，以提高其防火性能。PBDEs可以隨廢棄的電子產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品等進(jìn)入環(huán)境中，目前已在土壤[2?3]、沉積物[4?5]、水體[6?7]、大氣[8?9]、生物體[10?11]、人體血液[12?13]和母乳[14]等多種介質(zhì)中檢測(cè)到該類物質(zhì)。由于PBDEs水溶性小，水體中 PBDEs以痕量級(jí)存在，而水環(huán)境又在PBDEs的全球循環(huán)中承擔(dān)十分重要的角色，故精確檢測(cè)水體中PBDEs的含量對(duì)控制其污染具有很大意義。目前，常用于液體樣品的前處理方法有液液萃取法(LLE)[15]、攪拌子吸附法(SBSE)[16]、固相萃取法(SPE)[17]和固相微萃取法(SPME)[18]。但是，液液萃取法操作復(fù)雜，且有毒有機(jī)溶劑用量很大，檢出限差；攪拌子吸附的攪拌棒涂層材料種類較少，限制了其應(yīng)用；固相萃取的操作繁瑣，樣品用量較大且組分易損失；固相微萃取裝置的纖維頭價(jià)格昂貴且壽命短，多次易產(chǎn)生交叉污染問(wèn)題。分散液相微萃取法(DLLME)是由Rezaee等[7]于2006年提出的一種新型的樣品前處理技術(shù)，該法由于操作簡(jiǎn)單、有機(jī)溶劑用量少，耗時(shí)短、對(duì)環(huán)境友好且富集效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。高溴代的PBDEs會(huì)發(fā)生降解(主要是光降解)生成低溴代的PBDEs(如BDE-15等)[19]，已有很多學(xué)者對(duì)BDE-15進(jìn)行了研究[20?22]。本文作者采用分散液相微萃取法與氣相色譜法相結(jié)合，著重對(duì)水體中的BDE-15進(jìn)行分析測(cè)定，建立水體中痕量低溴代PBDEs的DLLME-GC分析法，并對(duì)其回收率、富集倍數(shù)、檢出限和精密度進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

儀器設(shè)備有：GC?2010ATF氣相色譜儀(日本島津公司制造)；低速離心機(jī)(上海分析器械廠制造)；氮吹儀(北京康林科技有限責(zé)任公司制造)；10 mL尖底離心管；10和50 μL微量進(jìn)樣器(上海安亭微量進(jìn)樣器廠制造)。

1.2 試劑及藥品

多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)標(biāo)品：BDE-15 (Chem Service,Inc.生產(chǎn))；PBDEs標(biāo)樣用甲醇稀釋后作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于冰箱中冷藏，標(biāo)準(zhǔn)系列由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而成；甲醇、正己烷、丙酮、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯乙烷、氯苯和四氯化碳(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，二次蒸餾)；實(shí)驗(yàn)室用水均為二次蒸餾水；實(shí)際水樣有取自江蘇省鎮(zhèn)江市市區(qū)窨井的生活污水和上海崇明島入?？谒畼咏?jīng)過(guò)0.45 μm濾膜過(guò)濾后再使用。

1.3 分散液相微萃取步驟

精確量取5.0 mL含目標(biāo)物的水溶液于10 mL尖底離心管中，然后將含有30 μL四氯乙烷(萃取劑)的1.0 mL丙酮(分散劑)快速注入水樣中，振蕩搖勻，離心管中形成乳濁液體系，于室溫放置10.0 min，再以3 000 r/min離心5 min，萃取劑將沉于離心管底部尖端形成沉積相；用50 μL微量注射器移取沉積相于另一離心管中，氮?dú)獯蹈?，殘?jiān)?0 μL正己烷溶解，取1.0 μL進(jìn)GC進(jìn)行分析。

1.4 氣相色譜條件

色譜柱為 RTX?5毛細(xì)管柱(長(zhǎng)×內(nèi)徑為 30.0 m×0.32 mm，液膜厚度為0.50 μm)，電子捕獲檢測(cè)器(ECD)。進(jìn)樣口溫度為280 ℃，柱前壓為100 kPa，無(wú)分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1 μL，載氣為N2。柱升溫程序如下：初始溫度為180 ℃，停留5 min，再以4 ℃/min的速度升至210 ℃并保持3 min。ECD檢測(cè)器溫度320℃，尾吹氣流速為50 mL/min。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

配制質(zhì)量濃度為0.1～50 μg/L的5個(gè)系列多溴聯(lián)苯醚水溶液，然后按照參數(shù)液相微萃取步驟進(jìn)行萃取與測(cè)定。每種質(zhì)量濃度平行測(cè)定3次，以分析物的峰面積Y對(duì)濃度ρ(μg/L)作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果和討論

富集因子和萃取回收率是評(píng)價(jià)分散液相微萃取法萃取性能的重要參數(shù)，Rezaee等[7]對(duì)分散液相微萃取法的富集倍數(shù)和回收率進(jìn)行的定義：富集因子(αCF)是沉積相中目標(biāo)物的濃度(csed)與分析物的初始濃度(c0)之比，即

萃取回收率(ηER)為沉積相中提取出來(lái)的目標(biāo)物的量(nsed)與目標(biāo)物的總量(n0)之比，計(jì)算公式為：

其中：Vsed和Vaq分別為沉積相和樣品溶液體積。

2.1 分散液相微萃取的萃取條件優(yōu)化

2.1.1 萃取劑和分散劑種類的選擇

萃取劑和分散劑是影響分散液相微萃取法的重要因素，能顯著影響目標(biāo)物的回收率及其富集因子。萃取劑需符合以下條件：密度大于水的密度；不溶于水或在水中溶解度低；對(duì)目標(biāo)物的溶解能力大；有良好的色譜行為；與分散劑混合后在水溶液中能形成穩(wěn)定的兩相系統(tǒng)。而分散劑則必須滿足不僅能與水互溶，而且要與萃取劑能互溶，使萃取劑在水相中形成細(xì)小的液滴，并使溶液形成穩(wěn)定的乳濁液體系，增大萃取劑與目標(biāo)物的接觸面積，以得到較高的萃取效率?；谝陨弦蛩?，本實(shí)驗(yàn)分別考察了二氯甲烷(密度：1.33 g/mL)、三氯甲烷(1.47 g/mL)、四氯化碳(1.59 g/mL)、四氯乙烷(1.60 g/mL)、氯苯(1.11 g/mL)作為萃取劑(50μL)和甲醇、乙腈、丙酮作為分散劑(1 mL )時(shí)對(duì)BDE-15的萃取能力。具體方法是將萃取劑和分散劑兩兩組合，比較每組對(duì)BDE-15的回收率，以得到最佳組合。

二氯甲烷與任何一種分散劑都不能形成穩(wěn)定的兩相系統(tǒng)，其他各組組合的結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出：當(dāng)使用四氯乙烷作為萃取劑、丙酮作為分散劑時(shí)，BDE-15的回收率最大，故采用該組合作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的萃取劑和分散劑。

圖1 分散劑和萃取劑對(duì)BDE-15萃取回收率的影響Fig.1 Effect of disperser and extraction solvent on extraction recovery

2.1.2 萃取劑體積的選擇

為了考察萃取劑體積對(duì)萃取效率的影響，實(shí)驗(yàn)通過(guò)用含有不同四氯乙烷體積(20.0，30.0，40.0，50.0和60.0 μL)的丙酮溶液(1.0 mL)作為萃取液進(jìn)行萃取。圖2所示為目標(biāo)物萃取回收率以及富集因子與萃取劑體積的關(guān)系圖。由圖2可以看出：回收率隨萃取劑體積的增加而增大，但當(dāng)萃取劑體積超過(guò) 30 μL后，BDE-15的回收率變化不大，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)條件下，即使四氯乙烷的體積小，形成的細(xì)微液滴與水樣中目標(biāo)物也有很大的接觸面積，可以達(dá)到對(duì)BDE-15的萃取要求。

另一方面，隨著萃取劑體積增大(20.0～60.0 μL)，相應(yīng)的沉積相體積也會(huì)增大(15.0～55.0 μL)。而沉積相體積的增加會(huì)導(dǎo)致方法的富集因子下降，如圖2所示。從圖2可以看出：當(dāng)萃取劑體積為30 μL時(shí)，富集因子最大，可達(dá)到166.3。故選用30 μL作為最佳萃取劑體積。

2.1.3 分散劑體積的選擇

分散劑影響萃取劑在水中的分散程度，進(jìn)而影響萃取效率?？疾炝吮w積分別為0.50，0.75，1.00，1.25和1.50 mL時(shí)對(duì)萃取回收率的影響(四氯乙烷體積30.0 μL)，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出：萃取回收率隨丙酮體積的增加而增大，在 1.0 mL時(shí)達(dá)到最大，隨著丙酮體積的進(jìn)一步增加回收率反而減小。這主要是由于丙酮體積小于1.0 mL時(shí)，萃取劑不能很好地分散在水溶液中，傳質(zhì)效果差，萃取效率低；而當(dāng)丙酮體積大于1.0 mL時(shí)，BDE-15在水溶液中的溶解度增大，使其不易被四氯乙烷萃取，故回收率下降。因此，選擇分散劑丙酮的最佳體積為1.0 mL。

圖2 萃取劑體積對(duì)BDE-15萃取回收率和富集因子的影響Fig.2 Effect of extraction solvent volume on extraction recovery and concentration factor

圖3 分散劑體積對(duì)BDE-15萃取回收率的影響Fig.3 Effect of disperser solvent volume on extraction recovery

2.1.4 萃取時(shí)間的影響

在分散液相微萃取中，萃取時(shí)間是指萃取劑和分散劑注入水溶液之后和混合液離心前之間的時(shí)間。在萃取實(shí)驗(yàn)中，萃取時(shí)間影響兩相之間的平衡。本實(shí)驗(yàn)考察了不同萃取時(shí)間(5，10，20，30和40 min)對(duì)萃取效率的影響，如圖4所示。由圖4可見(jiàn)：萃取時(shí)間對(duì)萃取回收率影響較小。說(shuō)明該方法中萃取劑形成的微小液滴與水相的接觸面積大，達(dá)到平衡需要的時(shí)間短，目標(biāo)物可以很快地由水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相。故選取萃取時(shí)間為5 min即可。

圖4 萃取時(shí)間對(duì)BDE-15萃取回收率的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction recovery

2.1.5 離子強(qiáng)度

水溶液中無(wú)機(jī)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)目標(biāo)物的萃取效率有一定影響。本實(shí)驗(yàn)在最佳條件下(30 μL四氯乙烷為萃取劑，1 mL丙酮為分散劑，萃取5 min)，通過(guò)在水相中加入不同含量的鹽類(NaCl，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～5%)以考察離子強(qiáng)度對(duì)萃取效率的影響。圖5所示為萃取回收率和富集因子隨NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化圖。由圖5可知：鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)萃取效率無(wú)明顯影響，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨 NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，富集因子減小，這可能是由于 NaCl的存在會(huì)導(dǎo)致萃取劑在水中的溶解度減小，從而使得沉積相體積增大，故富集因子減小。因此，本實(shí)驗(yàn)不需要加鹽。

2.2 方法的線性范圍、檢出限、精密度以及富集因子

配制一系列不同質(zhì)量濃度的BDE-15標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)加標(biāo)溶液進(jìn)行萃取，氣相色譜法測(cè)定，BDE-15的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖見(jiàn)圖6。BDE-15的工作曲線如圖7所示。由圖7可知：BDE-15在0.1～50 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)性系數(shù)可達(dá)到0.998 3。根據(jù)信噪比為3計(jì)算得BDE-15的檢出限為15.2 ng/L。將加標(biāo)水平為1 μg/L的樣品平行測(cè)定3次，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為8.6 %。該方法對(duì)BDE-15的富集因子可達(dá)到166.3。

2.3 實(shí)際水樣分析

圖5 離子強(qiáng)度對(duì)BDE-15萃取回收率和富集因子的影響Fig.5 Effect of ionic strength on extraction recovery and concentration factor

圖6 BDE-15標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.6 Typical chromatogram of BDE-15

圖7 BDE-15工作標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.7 Standard curve of BDE-15

生活污水取自江蘇省鎮(zhèn)江市市區(qū)窨井，海水取自上海崇明島入?？谒?，水樣過(guò)孔徑為0.45 μm的濾膜后待用。在最佳萃取條件下，按分散液相微萃取步驟對(duì)水樣進(jìn)行萃取與測(cè)定，結(jié)果表明2種實(shí)際水樣中均含有BDE-15，見(jiàn)表1。將2種水樣各取3份平行加標(biāo)(2 μg/L)進(jìn)行萃取和測(cè)定，生活污水和海水中BDE-15的平均回收率分別為 93.5%和 92.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為 9.3%和 7.9%，能夠滿足水樣中 PBDEs的測(cè)定。

表1 實(shí)際樣品分析結(jié)果Table 1 Results of real sample analysis

圖8 生活污水萃取后的色譜圖Fig.8 Chromatograms of extracted BDE-15 by DLLME

圖9 海水萃取后的色譜圖Fig.9 Chromatograms of extracted BDE-15 by DLLME

3 結(jié)論

(1) 采用分散液相微萃取(DLLME)與氣相色譜?電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)聯(lián)用技術(shù)分析測(cè)定水樣中多溴聯(lián)苯醚，并對(duì)影響萃取效率的因素進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳萃取條件。將該方法用于實(shí)際水樣分析，生活污水和海水中樣品平均加標(biāo)回收率分別為 93.5%和92.5%，可以用于環(huán)境樣品中多溴聯(lián)苯醚的分析。

(2) 該方法具有操作簡(jiǎn)單、有機(jī)溶劑用量少、萃取時(shí)間短，富集因子高等優(yōu)點(diǎn)，適用于環(huán)境水樣中多溴聯(lián)苯醚的分析。

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