固相萃取/固相微萃取-气相色谱法测定饮用水中多溴联苯醚

何迎春，王正虹，李 林,*，周倩如

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市疾病预防控制中心，重庆 400042)

固相萃取/固相微萃取-气相色谱法测定饮用水中多溴联苯醚

何迎春1，王正虹2，李 林1,*，周倩如2

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市疾病预防控制中心，重庆 400042)

目的：建立固相萃取/固相微萃取-气相色谱法测定饮用水中多溴联苯醚(BDE-47和BDE-99)含量的新方法。方法：固相萃取-气相色谱直接取水样100mL，过LC-C18柱，经正己烷洗脱，洗脱液于80℃水浴挥干，异辛烷定容至1mL，直接进样1μL测定，该法对BDE-47和BDE-99的检出限分别为0.0008μg/L和0.0009μg/L，回归方程相关系数分别为0.9996和0.9997，RSD(n＝6)分别为1.0%～4.9%和0.96%～4.4%；固相微萃取-气相色谱直接取水样10mL置于15mL固相微萃取瓶中，于40℃条件下固相微萃取吸附25min后，纤维头经风干，立即进样测定。该法对BDE-47和BDE-99的检出限分别为0.0000μg/L和0.0044μg/L，回归方程相关系数分别为0.9996和0.9992，RSD (n＝6)分别为6.7%～11.4%和6.0%～10.1%。结果：随机抽样某市52个水样进行检测，均未检出BDE-47和BDE-99。结论：建立饮用水中多溴联苯醚固相萃取/固相微萃取-气相色谱检测的新方法，两种方法操作简便、快速，精密度、准确度及回收率均令人满意。

固相萃取；固相微萃取；气相色谱；多溴联苯醚；饮用水

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers，PBDEs)是一种性能优良的溴代阻燃剂，目前广泛应用于电子电气产品、塑料制品和室内装饰材料中，因其高检出率、高毒性、持久性和蓄积性成为学者们的研究热点。环境中PBDEs 主要来源于生产和制造PBDEs的工厂、电子产品、工业废水、生活垃圾及医院或其他机构塑料类制品等。PBDEs研究主要集中在土壤或沉积物[1-2]、环境水源[3-4]、生物体[5-6]、人体[7-8]、血液[9]、母乳[10]、牛奶[5,9]、空气[11]等。环境水样前处理方法有固相萃取(solid phase extraction，SPE)[12]、固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)[13-14]、分散液相微萃取法(dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME)[12,15]、搅拌子吸附萃取法(stir bar sorptive extraction，SBSE)[16]等。PBDEs主要的检测方法有气质联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法[17-20]，该法一般需配备NCI离子源，价格昂贵；高效液相色谱法(high performance liquid chromatography，HPLC)法[15,21]对PBDEs灵敏度不理想。目前我国还没有饮用水中多溴联苯醚的卫生标准和检测标准。本实验拟建立一种操作快速、简便，回收率和精密度较为理想的饮用水中PBDEs检测方法，既为制定国家卫生标准的建立提供参考，也便于各级监测机构对饮用水中PBDEs污染进行调查工作，预防饮用水受到污染而引发的中毒事件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

多溴联苯醚标准品(BDE-47、BDE-99，50μg/mL)美国Accustandard公司；异辛烷(色谱纯) 美国Tedia公司；二氯甲烷(色谱纯) 美国Sigma公司；甲醇、乙腈、正己烷(色谱纯) 天津市四友精细化学品有限公司；环己烷(色谱纯) 天津市光复精细化工研究所；丙酮(色谱纯) 天津市科密欧化学试剂有限公司；氯化钠(优级纯) 天津光复科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

7890A气相色谱仪[配有微池电子捕获检测器(μECD)]美国Agilent公司；固相萃取仪、SupelcleanTMLC-C18柱(6mL，500g) 固相萃取柱、PDMS(厚度100μm) 美国Supelco公司；数字型磁力加热搅拌装置(PC-420D) 美国Corning公司；HWS28型电热恒温水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

随机抽取某市自来水样品17个、二次供水样品17个、市售矿泉水样品14个、桶装水样品2个、管材浸泡水样品2个共52个样品，其中自来水和二次供水采样于某市区部分宾馆、酒店、饭店、血站；矿泉水购自某市区超市；桶装水为实验室自制三级水；管材浸泡水为水样于实验室利用PPR管浸泡24h后测定。

1.3.2 色谱条件

SPE-GC色谱条件：色谱柱：J&W HP-5毛细管柱(30m×0.32mm，0.25μm)；升温程序：150℃保持1min，以40℃/min升至280℃，保持3min；进样口温度：280℃；载气(N2)流速：2.5mL/min；进样量：1μL；不分流进样；检测器温度：290℃；尾吹气流量(N2)：30mL/min。

SPME-GC色谱条件：解吸温度：270℃；手动进样；其他同SPE-GC色谱条件。

1.3.3 样品前处理

SPE-GC前处理：水样直接取100mL，过LC-C18柱，正己烷洗脱，洗脱液于80℃水浴挥干，异辛烷定容至1mL，直接进样1μL测定；SPME-GC前处理：水样直接取10mL置于15mL固相微萃取瓶中，于40℃条件下SPME吸附25min后，纤维头经风干，立即进样测定。

1.3.4 标准曲线(工作曲线)的绘制

SPE-GC：分别准确取BDE-47和BDE-99 50μg/mL标准溶液适量配制成0.0、1.0、10.0、50.0、100.0、500.0、1000.0μg/L，每个质量浓度平行测定3次，以质量浓度为X轴，峰面积均值为Y轴，绘制标准曲线；SPME-GC：分别准确取BDE-47和BDE-99 50μg/mL标准溶液适量配制成0.0、10.0、20.0、50.0、100.0、500.0、1000.0ng/L，每个质量浓度平行测定3次，以质量浓度为X轴，峰面积平均值为Y轴，绘制工作曲线。

2 结果与分析

2.1 SPE样品前处理条件优化

2.1.1 洗脱剂种类与体积选择

PBDEs极性介于非极性到中等极性之间，根据相似相容原理，选择从非极性到极性7种不同洗脱剂，即环己烷、正己烷、二氯甲烷-正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙腈、甲醇，该条件下采用二氯甲烷2mL＋甲醇-水(1:1，V/V)5mL活化；流速约20滴/min进行加标回收率实验，结果表明正己烷作为洗脱剂洗脱效率高于其他6种洗脱剂。

从1～5mL检验洗脱剂的洗脱效果，结果显示2mL洗脱剂就能将吸附于SPE柱填料上的目标物洗脱。

2.1.2 活化剂种类与体积选择

以正己烷为洗脱剂，流速约20滴/min，对二氯甲烷2mL＋甲醇-水(1:1)5mL、甲醇7mL、二氯甲烷2mL＋甲醇-水(2:1) 5mL、二氯甲烷2mL＋甲醇-水(3:2) 5mL、甲醇-水(2:1)7mL、甲醇-水(3:2)7mL、二氯甲烷7mL、二氯甲烷2mL＋甲醇5mL 8种活化剂配比进行选择，结果表明：二氯甲烷＋甲醇回收率效果优于其他7种活化剂，因此选择二氯甲烷(2mL)＋甲醇(5mL)作为活化剂。

活化剂一般用量在10mL以下，过多将降低回收率。本实验分别以二氯甲烷1mL＋甲醇3mL、二氯甲烷2mL＋甲醇5mL和二氯甲烷3mL＋甲醇7mL 3种混合比例对SPE柱活化。结果显示，二氯甲烷2mL＋甲醇5mL活化效果最好。

2.1.3 SPE柱流速优化

流速直接影响待测物洗脱效率，流速过快目标物与SPE填充材料没有充分作用，洗脱效果较差；流速过慢，导致作用时间过长，无法洗脱待测物，所以必须选择合适的流速来保证最佳洗脱效果。采用Supelco固相萃取仪来进行SPE实验，由于流速不能全自动控制，只能手动控制流速。实验表明，约30滴/min流速对BDE-47和BDE-99洗脱效果最佳。

2.2 SPME前处理条件优化

2.2.1 SPME解吸温度及时间优化

固相微萃取解吸温度直接影响纤维头吸附的目标物解吸是否彻底，温度过低解吸不完全，过高可能超过纤维头的最高温度，导致纤维萃取头使用寿命大大缩短。选择250～280℃，根据峰面积与解吸温度的相关性来选择解吸温度，SPME其他条件：萃取温度常温(21℃)、萃取时间20min、转速1150r/min、解吸时间3min。从250～270℃BDE-47和BDE-99灵敏度显著升高，270～275℃ BDE-47和BDE-99灵敏度没有显著变化，至280℃达最高值。另外PDMS萃取头最高承受温度为280℃，如果纤维头温度过高，将显著缩短萃取头使用寿命，所以应该选择低于280℃的解吸温度。因此选择270℃作为解吸温度。

PBDEs解吸一般在前3min完成。本研究选择1～5min范围，根据BDE-47和BDE-99在此范围的峰面积来选择最短最适合的解吸时间，其他条件：解吸温度270℃、萃取温度常温(21℃)、萃取时间20min、转速1150r/min。在3min左右目标物解吸已经比较完全，在此后4～5min峰面积没有显著增加，因此本实验选择3min解吸。

2.2.2 SPME萃取温度及时间优化

固相微萃取与温度之间存在明显正相关，一般随萃取温度升高，待测物峰面积都有升高。本实验选择常温(21℃)、30、40、50℃检验BDE-47和BDE-99峰面积随萃取温度变化情况。SPME其他条件：解吸温度270℃、解吸时间3min、萃取时间20min、转速1150r/min；随温度的升高，BDE-47和BDE-99灵敏度显著升高，在40～50℃达到较高的响应值，介于在50℃时没有明显高于40℃时BDE-47和BDE-99的峰面积，因此选择萃取温度为40℃。

SPME是一个动态萃取过程，随纤维萃取头毛细管浸入试样中，试样中目标待测物不断萃取到纤维头中。选择0～35min来考察纤维头的萃取效果，其他条件：解吸温度270℃、解吸时间3min、萃取温度40℃、转速1150r/min、在0～25min范围内BDE-47和BDE-99峰面积显著升高，随时间进一步增加至30、35min它们各自峰面积没有明显变化。综合考虑，选择萃取时间为25min。

2.2.3 SPME转速优化

通常搅拌子转速对待测物峰面积有极为显著的影响，选择转速0～1150r/min来优化最佳转速，其他条件：解吸温度270℃、解吸时间3min、萃取温度40℃、萃取时间25min。在转速500r/min时BDE-47和BDE-99灵敏度十分低，随转速的增加它们各自的峰面积灵敏度明显提升，至1150r/min达到最大值。由于选择的磁力搅拌器最大转速为1150r/min，并有研究证明，转速高于1500r/min重复性不理想，故本实验转速选择1150r/min。

2.2.4 SPME离子强度(盐)影响实验

固相微萃取通常在加入盐的情况下有利于待测物的萃取。有研究显示，NaCl添加量在4%以下对萃取效率没有影响[13]。本研究选择0～30% NaCl加入量来考察PBDEs萃取效率(峰面积变化)是否受离子强度的影响。随离子强度剂(NaCl)加入量的增加，BDE-47和BDE-99峰面积明显降低，即NaCl的加入会大大降低BDE-47和BDE-99的响应，具体机理还待进一步研究。本实验过程中选择不加盐(NaCl)。

2.2.5 助溶剂甲醇加入量对萃取效率的影响

表1 多溴联苯醚的线性范围、回归方程、相关系数、检出限和RSD值Table 1 Linear range, regression equation, correlation coefficient, limit of detection (LOD) and relative standard deviation (RSD) for BDE-47 and BDE-99

有研究显示甲醇的加入会使萃取效率明显提高，本实验选择从0～30%分别加入不同量甲醇，根据BDE-47和BDE-99峰面积与甲醇加入量的关系来确定甲醇加入量。随甲醇量加入的增加，BDE-47和BDE-99峰面积明显降低，与已有研究结果不符，所以本实验选择不加助溶剂。

2.3 标准品的色谱测定

采用SPE-GC法、SPME-GC法分离测定BDE-47和BDE-99，标准样品色谱见图1。

图1 BDE-47和BDE-99标准SPE-GC(A)和SPME-GC色谱图(B)Fig.1 SPE-GC and SPME-GC chromatograms of mixed BDE-47 and BDE-99 standards

2.4 标准曲线(工作曲线)、回归方程、相关系数、检出限、RSD

在最佳条件下，对加标样品进行测定，绘制标准曲线结果见表1。

SPE-GC法测定结果表明：BDE-47和BDE-99在0～1000.0μg/L质量浓度范围内呈良好的线性关系，线性相关系数分别为0.9996、0.9997；检出限(水样取100mL)分别为0.0008、0.0009μg/L(RSN＝6)；RSD(n＝6)分别为1.0%～4.9%、0.96%～4.4%。

SPME-GC法测定结果表明： BDE-47和BDE-99在0～1.0μg/L质量浓度范围内呈良好的线性关系，线性相关系数分别为0.9996、0.9992；检出限(水样取10mL)分别为0.0008、0.0044μg/L (RSN＝3)；RSD(n＝6)分别为6.7%～11.4%、6.0%～10.1%。

2.5 加标回收实验

由表2可见，对矿泉水样进行加标0.02、0.1、0.5μg/L的SPE-GC法加标实验，各测定6次，该法BDE-47和BDE-99回收率分别为91.5%～103.0%、90.7%～102.0%。对矿泉水样进行加标1、10、50μg/L的SPMEGC法加标实验，各测定6次，该法BDE-47和BDE-99回收率分别为81.1%～91.8%、82.0%～94.8%。

表2 回收率实验Table 2 Results of recovery tests

2.6 实样测定

随机抽取52个水样按照SPE前处理和SPME前处理方法进行处理后，分别采用SPE-GC和SPME-GC检测BDE-47和BDE-99含量，两种方法均没有检出BDE-47和BDE-99。

3 结 论

3.1 本实验采用SPE/SPME-GC-μECD测定饮用水中BDE-47和BDE-99含量，两种方法均具有良好线性、回收率和精密度，干扰实验结果显示不存在干扰。

3.2 采样嘉陵江上、中、下游源水，利用两种方法测定其中PBDEs含量，干扰实验结果显示不存在其他杂质干扰，且均未检出BDE-47和BDE-99，表明嘉陵江水源目前没有受到PBDEs污染。加标回收率结果显示良好回收率，因此两种方法均可用于源水中BDE-47和BDE-99的测定。

3.3 实验发现玻璃容器对PBDEs存在显著吸附作用。

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Determination of Polybrominated Diphenyl Ethers in Drinking Water by Solid Phase Extraction or Solid-phase Micro-extraction Combined with Gas Chromatography

HE Ying-chun1，WANG Zheng-hong2，LI Lin1,*，ZHOU Qian-ru2

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China；
2. Chongqing Center for Disease Prevention and Control, Chongqing 400042, China)

Objective: To establish a novel method for determining the contents of polybrominated diphenyl ethers (BDE-47 and BDE-99) in drinking water by solid phase extraction (SPE) or solid phase micro extraction (SPME) combined with gas chromatography (GC). Methods: In the SPE-GC method, 100 mL of water sample was purified by LC-C18 SPE column chromatography through elution with hexane. The eluent was evaporated to dryness in water bath at 80℃, and the remaining residue was re-dissolved with isooctane and made up to 1 mL. Finally, 1μL of the solution was injected into GC for the determination. The limits of detection (LOD) for BDE-47 and BDE-99 were 0.0008μg/L and 0.0009μg/L (RSN= 6), respectively, the regression equations showed good linearity with a correlation coefficient of 0.9996 and 0.9997, respectively, and the RSDs for 6 replicate determinations were in the range of 1.0%－4.9% and 0.96%－4.4%, respectively. In the SPME-GC method, 10 mL of water sample was placed into a 15-mL SPME bottle and adsorbed by solid-phase micro-extraction for 25 min at 40 ℃ with a rotation speed of 1150 r/min. Then, the fiber was air-dried, immediately followed by GC analysis. The LODs of the SPME-GC method for BDE-47 and BDE-99 were 0.0000μg/L and 0.0044μg/L (RSN = 6), respectively, the linear correlation coefficients were 0.9996 and 09992, respectively, and the RSDs for 6 replicate determinations varied in the range of 6.7%－11.4% and 6.0%－10.1%, respectively. Results: BDE-47 and BDE-99 were undetected in 52 samples randomly collected from a certain city. Conclusion: Both analytical methods are characterized by simplicity, rapidity, high precision, good accuracy and satisfactory recovery rate.

solid phase extraction；solid phase micro-extraction；gas chromatography；polybrominated diphenyl ethers；drinking water

R282.2

A

1002-6630(2012)08-0236-05

2011-04-24

何迎春(1985—)，男，硕士，研究方向为食品安全与质量控制。E-mail：jl2641@126.com

*通信作者：李林(1957—)，男，研究员，本科，研究方向为食品安全与质量。E-mail：lilinlqc@163.com