气相色谱-质谱法快速测定南疆特色林果土壤中22种邻苯二甲酸酯类残留

卢亚玲， 蒋 卉， 肖加加， 王新建， 何志帅， 刘文杰*

(1.塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔 843300；2.塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室，新疆阿拉尔 843300)

邻苯二甲酸酯(PAEs)又称酞酸酯，是世界上生产量最大、应用最广的人工合成有机化合物之一[1]，主要用作塑料增塑剂[2]。研究表明，PAEs一旦进入人体，易引起肝、肾、肺及心脏、生殖等多组织系统的中毒[3，4]。目前，PAEs已经成为全球最普遍的污染物之一，在土壤沉积物、水体、空气和大气沉降物等环境中都有检测到PAEs[5]，美国、中国等国家先后将PAEs列为控制的有毒污染物[6]。目前对PAEs分析检测方法较多，有气相色谱(GC)、液相色谱(LC)及其联用技术，红外光谱法(IR)、薄层色谱(TLC)、毛细管电泳(CE)和荧光法等[7 - 9]。气相色谱-质谱(GC-MS)结合了色谱的高分离性能和质谱的高灵敏度和选择性，具有多残留检测能力，以及简化样品前处理净化过程、检测限低等优点，在环境样品的痕量分析方面应用非常广阔[10]。新疆林果业发展迅速，获得林果区较全面的PAEs的残留及分布特征具有十分重要的意义。

本实验建立了GC-MS法测定南疆三大果品产区的特色林果土壤中22种PAEs含量的方法。土壤样品经超声提取，离心分离，Al2O3小柱净化，进GC-MS联用仪检测。所建立的方法样品前处理快速、准确性高、灵敏度好，适合土壤样品中PAEs的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Finnigan Trace GC-DSQ气相色谱-质谱联用仪(美国)；电热鼓风干燥箱(上海恒科学仪器有限公司)；低速大容量离心机(上海安亭科学仪器厂)；KQ3200DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；DC-12H氮吹仪(上海安普科学仪器有限公司)。

储备液及内标的制备:取1 000 mg/L 混标溶液，加正己烷稀释至100 mg/L，作为储备液，保存于4 ℃冰箱，待用。取准确浓度为100 mg/L的嘧霉胺，加正己烷稀释至10 mg/L，备用。22种邻苯二甲酸酯混标分别为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酯二异丙酯(DIPrP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二丙酯(DPrP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲氧乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二异戊酯(DIPP)、邻苯二甲酸双-4-甲基-2-戊酯(DMPP)、邻苯二甲酯二乙氧乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁氧基乙酯(DBEP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异葵酯(DIDP)(美国,O2S)，浓度为1 000 mg/L(正己烷，纯度>98.0%)。嘧霉胺购于农业部环境保护科研检测所。丙酮、二氯甲烷、NaCl为分析纯，购于西安化学试剂厂。正己烷为色谱纯，购于天津市致远化学试剂有限公司。实验用水为Millipore纯水。

1.2 样品采集

采样区域为南疆三大林果土壤的90处采样点，地域上归属于阿克苏、和田和喀什。每个区域下设若干采样片，每个采样片分布3个采样点，每个采样点设3个重复。

1.3 样品处理方法

1.3.1土壤样品预处理将采集的表层土壤样品去掉石砾、根、叶等，置于烘箱内25 ℃烘干10 h。然后研成粉末状，过80目筛，待用。

1.3.2超声提取准确称取土壤样品1 g，加入丙酮超声提取30 min，重复两次，合并上清液。

1.3.3离心分离将上清液置于低速大容量离心机中，在2 000 r/min离心20 min，合并上清液，N2吹定容至4 mL。

1.3.4净化处理取1 mL上述溶液，加丙酮稀释，过Al2O3小柱净化，以10 mL丙酮溶液洗脱，收集洗脱液，N2吹至干，加正己烷定容至2 mL，过0.22 μm有机滤膜，进GC-MS仪测定。

1.4 气相色谱-质谱检测条件

色谱条件：色谱柱：安捷伦DB-5毛细管色谱柱，(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；起始柱温60 ℃，保持2 min，以20 ℃/min升温至220 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至280 ℃保持5 min；载气为He气，流速1.2 mL/min；分流比1∶10；进样口温度280 ℃；传输线温度280 ℃。

质谱条件：离子源温度280 ℃，电离方式EI，电子能量70 eV，扫描范围20～400 amu，检索谱库：NIST、Replib、Mainlib；选择离子定量，定性和定量离子见表1，其中嘧霉胺选为内标(IS)。

表1 22种邻苯二甲酸酯保留时间、定性离子、定量离子

(续表1)

1.5 理化性质测定

参照文献方法[11，12]，测定土壤的理化性质：含水率、含盐量、有机质和pH。

2 结果与分析

2.1 样品提取条件的优化

PAEs易溶于丙酮、二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙醇等有机溶剂，当选择丙酮作为PAEs的提取剂时，能充分提取目标物。比较提取时间，结果表明以30 mL丙酮超声提取30 min，重复两次的效果最好。

2.2 分离条件的优化

图1 22种邻苯二甲酸酯总离子流(TIC)色谱图

2.2.1色谱条件的优化程序升温的快慢影响峰的分离度及出峰时间。邻苯二甲酸酯的沸点较高，而且随着侧链长度的增加沸点升高。当程序升温达到220 ℃时(并且保留1 min)，此时保留时间为11 min，内标化合物在10.5 min之前出峰，且内标化合物与其他化合物已完全分离开。图1为22种邻苯二甲酸酯与内标的总离子流图，各组分在25 min以内分离，其中IS为内标物。

2.2.2质谱条件的优化PAEs化合物大多具有相同的母体结构，具有丰度很高的m/z149的碎片离子峰，其作为定量离子时灵敏度较好。然而，一些化合物如DIPP与DMPP、DEHP与 DHP结构非常接近，难以达到完全分离。为了准确定量，选择响应较好的特征离子作为定量离子。

2.3 方法学考察

2.3.1标准曲线的绘制将100 μg/mL的储备溶液稀释并加入内标，得到0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5 mg/L混合系列标准溶液。以浓度为横坐标(x)，各化合物的峰面积与内标物的峰面积之比(y)为纵坐标，绘制标准曲线。表2为该方法的标准曲线和线性范围，表明在0.05～5 mg/L范围内，呈现良好的线性。

2.3.2检出限与定量限检出限以3倍信噪比所对应的浓度值来计算，结果见表2。由表可得，检测限可低至0.4 μg/kg，方法灵敏度高。

2.3.3精密度和回收率取低、中、高 的混标溶液，在一日内连续进样6次，计算日内精密度；连续6 d进样，计算日间精密度。可得方法相对标准偏差(RSD)在0.8%～5.6%范围之内，精密度良好。在样品中分别加入一定浓度邻苯二甲酸酯混标溶液，经样品处理，净化，进气相色谱-质谱测定，计算加标回收率及RSD，见表2。由表2可得，PAEs的回收率为78.5%～108.2%，RSD为1.1%～6.3%，回收率比较高，满足分析要求。

表2 线性方程，相关系数，检出限、回收率和精密度

(续表2)

2.4 不同采样点土壤的理化性质

土壤中PAEs的浓度水平、分配规律与土壤特性有一定关系。采样点分别为阿克苏(AKS)和田(HT)及喀什(KS)地区各土样的采样点和理化性质测定结果见表3。由表3可知，南疆的土壤具有盐碱性，各采样点的理化性质接近，具有代表性。

表3 不同采样点土壤主要理化性质

2.5 结果分析

国内大多地方存在PAEs的污染，污染主要为DEHP、 DINP、 DIDP、DBP、BBP 和DnOP[13,14]，图2是样品中PAEs测定的总离子流色谱图，可以明显看到有少量PAEs峰。通过对南疆三大果区的90处土壤的测定结果分析(图3)，其中62处土壤中均有不同浓度的PAEs残留(68.89%)，28处果园土壤中PAEs低于检出限(31.11%)。其中，残留量超过10 mg/kg的有7处，占全部采样点的7.78%。最高的残留量为84.64 mg/kg，且∑PAEs最大达到了125.89 mg/kg，达到了严重污染的程度。经过分析土壤类型来源发现，林果土壤中最主要的PAEs污染物为DIBP、DBP和DEHP，三大林果区部分PAEs的含量较高，主要来源于膜下滴灌等塑料制品的输入污染。新开林果地主要是沙化地带，污染程度较低；靠近水流域土壤的污染程度较低。

图2 样品的总离子流(TIC)色谱图

图3 土样中PAEs分布图

3 结论

建立了气相色谱-质谱法快速测定南疆特色土壤中22种邻苯二甲酸酯类化合物残留。土壤样品经超声提取，离心分离，Al2O3小柱净化，进气相色谱-质谱检测。在该条件下，内标法定量，建立的方法准确度高、灵敏度好，适合土壤样品中邻苯二甲酸酯类物质的测定。经过对南疆三个林果区90个土壤样品的分析，得出新疆土壤中最主要的邻苯二甲酸酯类污染物为DIBP、DBP和DEHP，部分达到了严重污染。该实验对新疆土壤的合理利用和治理具有重要的意义。