南淑清，張 丹，梁 晶，熊 飆，趙 穎，孔海燕

河南省環(huán)境監(jiān)測中心，河南 鄭州 450004

加壓流體萃取-氣相色譜法測定土壤中酞酸酯類化合物

南淑清，張 丹，梁 晶，熊 飆，趙 穎，孔海燕

河南省環(huán)境監(jiān)測中心，河南 鄭州 450004

建立了土壤中15種酞酸酯的加壓流體萃取-弗羅里硅土柱凈化-氣相色譜測定方法。就萃取條件探討了溶劑、溫度、時間和循環(huán)次數(shù)對萃取效率的影響，就凈化條件探討了凈化柱和洗脫溶劑對萃取效率的影響。根據(jù)研究結果，確定萃取條件以二氯甲烷為萃取溶劑，在萃取溫度120 ℃、壓強1 500 psi時，預熱5 min，靜態(tài)提取5 min，循環(huán)萃取2次，用體積為60%萃取池體積的萃取溶劑沖洗萃取池，之后用氮氣吹掃萃取池90 s；凈化條件為萃取溶液過弗羅里硅土固相萃取柱凈化后，以正己烷∶丙酮(體積比為5∶1)洗脫。15種酞酸酯類化合物加標回收率為67.1%～124%，方法檢出限為0.017～0.048 mg/kg。

土壤；酞酸酯；加壓流體萃?。粴庀嗌V

Abstract:A method was developed for the determination of 15 kinds of phthalate esters (APEs) in soil by pressurized fluid extraction, Florisil purification and gas chromatography in this study. The effects of extraction solvent, temperature, duration, repeating times, purification column and elution solvent on extraction efficiency were investigated in detail. The results showed that the optimized extraction procedures are circulating extraction of the soil twice with dichloromethane for 5 minutes at each time under the temperature of 120 ℃ degrees and the pressure of 1 500 psi after preheating for 5 minutes, purifying the solvent extract with Florisil column and eluting with Hexane ∶Acetone (5 ∶1). The average recoveries for 15 kinds of APEs are 67.1%-124%, and the detection limits are 0.017-0.048 mg/kg.

Keywords:soil; phthalate esters;pressurized fluid extraction;gas chromatography

酞酸酯(PAEs)，又稱鄰苯二甲酸酯，是塑料中必不可少的、增強其可塑性和強度的改性添加劑。隨著塑料制品在人類生活中的普及，PAEs使用量迅速增加。1986年，PAEs世界年產(chǎn)量至少在200萬t以上[1]；2015年，使用量即達到約600萬t[2]。PAEs被廣泛使用后，大量進入環(huán)境，不但土壤、水體和大氣中廣泛被檢出，蔬菜、油品、酒類、方便面甚至生物體內均有不同程度檢出，已成為“第二個全球性PCB污染物”。多項研究報道說明PAEs具有生殖發(fā)育毒性，并可致癌、致畸和致突變作用[3-8]。美國環(huán)保署(USEPA)將6種PAEs列入重點控制污染物名單，世界野生動物基金會(WWF)將8種PAEs列入環(huán)境激素名單，中國將3種PAEs列入優(yōu)先控制黑名單。開發(fā)廣泛適用的多種PAEs分析方法成為必然需求，土壤作為環(huán)境污染物的匯，測定其中PAEs尤為重要。

多位學者對測定土壤中PAEs做出了研究，陳永山等[9]比較了索氏提取和超聲萃取PAEs的優(yōu)缺點；周曉龍[10]等建立了超聲萃取-弗羅里硅土(Florisi)固相萃取柱凈化-氣相色譜/火焰離子檢測器(GC-FID)測定土壤中6種酞酸酯化合物的方法；李娟等[11]建立了微波萃取-Florisi固相萃取柱凈化-高效液相色譜法(HPLC)分析土壤中的5種酞酸酯類化合物的方法；王盛才等[12]建立了加速溶劑萃取-氣相色譜/質譜法(GC/MS)測定土壤中6種PAEs的方法；羅財紅[13]等研究了加速溶劑萃取-凝膠色譜(GPC)凈化-GC/MS/MS法分析沉積物中17種PAEs的方法。綜合考慮各個國家和組織控制的PAEs種類及分析方法中的處理時間、萃取效率和方法靈敏度等因素，本文選擇使用溶劑少、萃取時間短、萃取效率高的加壓流體萃取(又稱加速溶劑萃取、壓力溶劑萃取)作為萃取方法，目標化合物分離可進行最優(yōu)選擇、靈敏度可滿足需求的氣相色譜法作為測定方法，對土壤中15種PAEs進行分析方法研究。

1 實驗部分

1.1儀器設備與主要試劑

儀器設備：加速溶劑萃取儀(ASE 200，美國)；固相萃取裝置(ASPE-4790，美國)；氣相色譜儀(配FID，7890A，美國)；旋轉蒸發(fā)儀(BUCHIR-200，瑞士)；氮吹儀(TTL-DC)。

試劑和材料：甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、石油醚(色譜純,德國)，F(xiàn)lorisi固相萃取小柱(1 g/6 mL，美國)，C18固相萃取小柱(1 g/6 mL，美國)。

標準物質：15種PAEs混標(鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸雙(2-甲氧基乙基)酯(DMEP)、鄰苯二甲酸雙(4-甲基-2-戊基)酯(BMPP)、鄰苯二甲酸雙(2-乙氧基乙基)酯(DEEP)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸雙(2-正丁氧基乙基)酯(DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二壬酯(DINP)，Accustandard公司，1 000 μg/mL)。

1.2分析

1.2.1 樣品采集和保存

根據(jù)分析目的，采集土壤表層或剖面樣品，去除石塊、植物根莖和其他較大顆粒。在常壓下干燥，經(jīng)粉碎機研磨，過篩后，保存于干凈的棕色玻璃瓶中。

1.2.2 樣品萃取

在萃取池底部放置1個過濾片，準確稱取(10±0.05) g制備后土壤樣品，加入適量硅藻土，于瑪瑙研缽中充分研磨后全部轉移至33 mL萃取池中，加硅藻土至萃取池頂部。用二氯甲烷做為萃取溶劑，萃取溫度120 ℃，壓強1 500 psi，預熱5 min，靜態(tài)提取5 min，循環(huán)2次，用體積為60% 萃取池體積的萃取溶劑沖洗萃取池，之后用氮氣吹掃萃取池90 s。將收集瓶中的萃取液轉移至濃縮瓶，經(jīng)定量濃縮儀濃縮至1～2 mL，過Florisi凈化小柱凈化，收集并過無水硫酸鈉干燥，然后氮吹濃縮至1 mL，上氣相色譜儀測定。

1.3氣相色譜條件

HP-5色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣流速：1.0 mL/min(恒流模式；色譜柱：柱溫80 ℃保持1 min，以8 ℃/min的速率升至270 ℃，保持9 min；進樣口溫度：250 ℃；進樣方式：1.0 μL，不分流，分流閥打開時間1.0 min；檢測器溫度：300 ℃；氫氣流量：30 mL/min；空氣流量：300 mL/min；尾吹流量：25 mL/min。15種酞酸酯色譜圖見圖1。

注：1.DMP；2.DEP；3.DIBP；4.DBP；5.DMEP；6.BMPP；7.DEEP；8.DPP；9.DHP；10.BBP；11.DBEP；12.DCHP；13.DEHP；14.DOP；15.DINP。圖1 15種酞酸酯色譜圖Fig.1 Chromatograms of the mixed standards of 15 componds

2 結果與討論

2.1萃取條件選擇

影響加壓流體萃取效率的主要因素包括萃取溶劑、溫度、時間、循環(huán)次數(shù)等。

2.1.1 萃取溶劑

萃取溶劑對目標化合物的萃取效率起到至關重要的作用。除強酸(鹽酸、硫酸、硝酸)外，有機溶劑、水和緩沖溶劑均可用于加壓流體萃取。根據(jù)相似相溶原理，初步選擇正己烷、二氯甲烷、石油醚3種有機溶劑萃取土壤中15種酞酸酯，檢驗其對目標化合物的萃取效率，其他步驟條件見1.2.2小節(jié)。測定結果見圖2。正己烷、二氯甲烷、石油醚對15種酞酸酯的萃取效率范圍分別為0%～76.4%、61.5%～97.6%、13.5%～98.7%。因此，確定二氯甲烷為該方法的萃取溶劑。

圖2 萃取溶劑Fig.2 Effect of the extracting agent

2.1.2 萃取溫度

壓力流體萃取時，升高溫度可降低溶劑黏度，降低溶劑與樣品基體之間的表面張力，增加溶劑對樣品基質滲透性和對目標化合物的溶解度，從而提高萃取效率。但過高的溫度可能導致目標化合物熱解，降低萃取效率，須選擇最佳萃取溫度從而達到高萃取效率。常用萃取溫度范圍為50～200 ℃，選擇80、100、120、140、160 ℃，考察不同溫度對萃取效果的影響，其他步驟條件見1.2.2小節(jié)。結果見圖3。自80 ℃起，升高溫度，萃取效率增加；當溫度升至120 ℃時，回收率最高(15種酞酸酯的萃取效率為81.6%～120%)；隨著溫度升高，回收率降低，在140 ℃時，目標化合物已出現(xiàn)熱解現(xiàn)象。實驗確定萃取溫度為120 ℃。

圖3 萃取溫度Fig.3 Effect of extraction temperature

2.1.3 萃取時間

壓力流體萃取時間一般為5～11 min，選擇3、5、7、9、11 min，考察其萃取效率，其他步驟條件見1.2.2小節(jié)。結果見圖4。3、5、7、9、11 min時，萃取效率范圍分別為82.2%～96.5%、99.3%～119%、99.2%～119%、98.7%～119%、97.7%～119%。5 min時，萃取效率高且較穩(wěn)定，確定其為萃取時間。

圖4 萃取時間Fig.4 Effect of static extraction time

2.1.4 循環(huán)次數(shù)

壓力流體萃取時，根據(jù)目標化合物和基質性質，循環(huán)次數(shù)一般選用1～3次，選擇循環(huán)萃取1、2、3次進行條件試驗，考察其對萃取效率的影響，其他步驟條件見1.2.2小節(jié)，結果見圖5。循環(huán)萃取1、2、3次時，對15種酞酸酯化合物的萃取效率分別為65.2%～89.8%、81.0%～111%、82.0%～112%。循環(huán)萃取2次的萃取效率明顯優(yōu)于循環(huán)萃取1次，但與循環(huán)萃取3次基本一致，確定萃取的循環(huán)次數(shù)為2次。

圖5 循環(huán)次數(shù)Fig.5 Effect of extraction cycle mumber

2.2凈化條件

影響凈化效果的因素主要包括凈化柱類別和淋洗溶劑。

2.2.1 凈化柱

考察C18(1 mg/6mL，玻璃)和Florisi固相萃取柱(1 g/6 mL，玻璃)對15種酞酸酯的凈化效果，其他步驟條件見1.2.2小節(jié)。結果見圖6。經(jīng)C18和Florisi固相萃取柱凈化后，15種目標化合物的回收率分別為11.9%～65.4%、56.8%～117%，F(xiàn)lorisi固相萃取柱回收率較優(yōu)，故最終確定Florisi固相萃取柱為凈化柱?；|較干凈、不干擾目標物定性、定量時，應不做凈化步驟。

圖6 凈化柱Fig.6 Decontaminating column

2.2.2 淋洗溶劑

選用正己烷∶丙酮(體積比為5∶1)、二氯甲烷∶丙酮(體積比為9∶1)和二氯甲烷∶正己烷(體積比為1∶1)3種溶劑考察其在固相萃取柱凈化步驟中洗脫15種酞酸酯的效率，其他步驟條件參見1.2.2小節(jié)。實驗結果見圖7。正己烷∶丙酮(體積比為5∶1)、二氯甲烷∶丙酮(體積比為9∶1)、二氯甲烷∶正己烷(體積比為1∶1)對目標化合物的洗脫效率分別為56.8%～117%、55.5%～103%、1.4%～29.9%。其中，正己烷∶丙酮(體積比為5∶1)除對DMP的洗脫效率為56.8%，對其余化合物的洗脫效率均在80%以上。因此，確定正己烷∶丙酮(體積比為5∶1)為洗脫溶劑。

圖7 洗脫效率Fig.7 Elution efficiency

2.3質量保證和質量控制

2.3.1 標準曲線及方法檢出限

配制15種酞酸酯類化合物混合標準溶液系列(0.50、1.00、2.00、5.00、10.0、15.0、20.0 mg/L)，采用優(yōu)化后實驗條件進行測定；取7份石英砂作為空白土壤，均加標至土壤中濃度為0.10 mg/kg測定，計算方法檢出限[14]。結果如表1所示。15種酞酸酯類化合物在0.50～20.0 mg/L范圍內呈良好線性，方法檢出限為0.017～0.048 mg/kg。

表1 標準曲線及方法檢出限Table 1 calibration curve and Detection limit

2.3.2 精密度和準確度

取6份石英砂作為空白土壤，加標至濃度為0.25 mg/kg，使用優(yōu)化條件進行全程序測定。對4個不同類型土壤樣品(棕壤土、褐土、耕地土、經(jīng)濟林土)進行全程序加標回收試驗，加標量為0.25 mg/kg。精密度和準確度如表2所示?？瞻准訕藭r，DBEP、DOP最低回收率均為67.1%，其余化合物回收率數(shù)據(jù)均為70%～130%，RSD為7.57%～13.4%；實際樣品加標時，酞酸酯類化合物在棕壤、褐土、耕地土、經(jīng)濟林土中的回收率分別為63.7%～101%、61.9%～120%、61.8%～106%、60.3%～111%。

2.3.3 全程序空白

PAEs在環(huán)境中普遍存在，給實驗中空白控制帶來一定困難。實驗前，對二氯甲烷等實驗溶劑進行空白試驗，確定溶劑中無酞酸酯目標物檢出。用鉻酸洗液清洗使用的所有玻璃器皿，使用前放置在潔凈的封閉玻璃干燥器，以消除環(huán)境污染影響。以石英砂作為空白土壤樣品，測定全程空白值，用于控制和扣除全程序空白。

表2 精密度和準確度Table 2 Relative standard deviation and recovery

3 結論

建立了土壤中加壓流體萃取-Florisi固相萃取柱凈化-氣相色譜測定15種酞酸酯的方法。經(jīng)方法精密度和準確度驗證并測定實際樣品，說明該方法快速便捷、靈敏度好、精密度高，適用于測定土壤中15種酞酸酯。

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DeterminationofPhthalateEstersinSoilbyPressurizedFluidExtractionwithGasChromatographyMethod

NAN Shuqing, ZHANG Dan, LIANG Jing, XIONG Biao, ZHAO Ying, KONG Haiyan

Henan Environmental Monitoring Center, Zhengzhou 450004, China

X830.2

A

1002-6002(2017)03- 0154- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.03.23

2016-03-09;

2016-05-16

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)“化學品暴露和效應評估及監(jiān)測關鍵技術”(2013AA06A308)

南淑清(1975-)，女，河南濮陽人，碩士，高級工程師。