超高效液相色谱-质谱法测定饮用水源水中邻苯二甲酸酯类化合物

王晓红，曾芃斐，余志铨，梁敏聪

(广东省佛山市环境监测中心站，广东 佛山 528000)



超高效液相色谱-质谱法测定饮用水源水中邻苯二甲酸酯类化合物

王晓红，曾芃斐，余志铨，梁敏聪

(广东省佛山市环境监测中心站，广东 佛山 528000)

摘要：利用液相色谱-三重四级杆质谱联用仪(LC-MS/MS),建立了饮用水源水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二( 2-乙基己基)酯的检测方法。水样经高速离心后取上清液进样,以C18色谱柱分离，甲醇-0.1 %甲酸水为流动相梯度洗脱，正离子模式下质谱多反应监测(SRM)模式检测。实验中探索了使空白干扰得到有效控制的方法。结果表明：两种邻苯二甲酸酯类化合物(DBP和DEHP)分别在5～100 μg/L范围内线性良好，相关系数R均大于0.9990，回收率为86.3 %～102 %，相对标准偏差为4.4 %和5.2 %，方法检出限分别为0.35 μg/L和0.28 μg/L，说明该方法适合水源水中两种痕量邻苯二甲酸酯的快速准确分析。

关键词：邻苯二甲酸酯类化合物;超高效液相色谱质谱仪;饮用水源;空白干扰

1引言

邻苯二甲酸酯(Phthalate acid esters, PAEs)，又称钛酸酯，主要用作增塑剂，即作为塑料的一种改性添加剂，以增大塑料的强度和可塑性，还可用于农药、涂料、印染、化妆品和香料等的生产。近年来，随着工业生产和塑料制品的使用，塑料垃圾的大量增加，邻苯二甲酸酯不断进入环境，已成为全球性的最普遍的污染物之一，广泛存在于空气、水、土壤和生物体等中。研究发现，PAEs是一种环境激素，主要对人类内分泌系统干扰，可损害人类的生殖系统，影响生物体内激素的正常分泌，导致细胞突变、致畸和致癌[1]，国内外已将其列为优先控制的环境有机污染物。我国制定的地表水环境质量标准(GB 3838-2002)中，规定了集中式生活饮用水地表水源地特定项目邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二( 2-乙基己基)酯的标准限值分别为0.003 mg/L和0.008 mg/L[2]，且已被列为饮用水源水优选特定项目33项中每月必测的2个项目。

目前，对邻苯二甲酸酯检测的方法主要有气相色谱-质谱联用法[3，4]、液相色谱-质谱联用法[5～8]等。采用气相色谱质谱法，一般都要经过复杂、耗时的样品前处理过程，而且从试剂、固相萃取小柱等来源带入此类化合物的可能性增加，特别是对于批量水样快速测定也很难实现。另外，采用超高效液相色谱法-串联质谱法，存在系统空白干扰的问题[5,6,8]。所以如何减少前处理过程和仪器分析管路引入的邻苯二甲酸酯并最终实现批量样品快速分析，是测定邻苯二甲酸酯的关键问题。

2实验部分

2.1仪器与试剂

超高效液相色谱-串联四级杆质谱联用仪TSQ Endura(美国Thermo Fisher Scientific公司)，配置有电喷雾电离源(ESI)和Ultimate 3000超高效液相色谱系统。

邻苯二甲酸二丁酯(DBP, 96.8 %)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP, 99.6 %)均购自AccuStandard® Inc. 公司。乙腈、甲醇为色谱纯(德国Merck公司)；甲酸(HPLC级，美国Thermo Fisher 公司)；Milli-Q Advantage A10 超纯水仪(美国Millipore公司)；KQ-700DE型数控超声波清洗器。

2.2色谱分析条件

色谱柱：Thermo Hypersil Gold C18柱(100mm×2.1mm，1.9μm)；延时吸附柱:ACQUITY UPLC®BEH C18 Column (2.1 mm×50 mm,1.7 μm)(美国Waters公司)；流动相为甲醇(A相)和水-0.1 %甲酸溶液(C相), 采用梯度洗脱模式：0～0.5 min，30 %C; 0.5～3.0min，0 %～30 %C;3～11.5min，0 %C;11.5～11.6min，0 %～30 %C；11.6～20.0min，30 %C。流速为0.25mL/min,进样体积为10μL，色谱柱温为45 ℃。

2.3质谱分析条件

电喷雾离子源(ESI)，正离子化模式，选择监测反应模式(SRM);电喷雾电压：3500 V；鞘气压力：35arb；辅助气压力：8arb；离子传输管温度：350 ℃;碰撞气：氩气(1.5 mtorr)。SRM参数见表1。

2.4样品制备

取5 mL水样于10 mL玻璃离心管中，在3000 r/min下离心5 min,取1.0 mL上清液置于进样小瓶中，用铝箔纸封口，等待进样。

表1　目标化合物的多离子反应监测条件

注：带*为定量离子对

3结果与讨论

3.1系统干扰的排除

实验发现在样品处理和液质联用仪分析过程中，空白样品中DBP和DEHP的空白干扰较高且不稳定，影响结果测定的准确性。分析其来源可能有以下3方面：①流动相试剂和管道溶出；②针筒过器和进样瓶瓶盖等塑料制品；③色谱柱和进样针污染等。针对以上原因，采用以下几个步骤控制空白干扰：①在高压泵和自动进样器六通阀之间接入一根延时色谱柱，依据被延时色谱柱吸附的PAEs和样品中目标峰保留时间的不同来排除干扰。另外，在配置流动相时，直接用玻璃储液瓶超声脱气，不要拧上塑料盖来回摇动；有机相尽量使用高纯级别的试剂，如进口试剂或LC-MS级别等。②采用玻璃离心管高速离心取上清液，且进样小瓶用铝箔纸密封，不加瓶盖，超声使其均匀，实验中尽量不使用塑料制品，玻璃器皿使用前用甲醇振荡润洗3遍。③做样开始前后都要用乙腈和甲醇切换冲洗色谱柱，并且标准曲线浓度点与样品之间加2～3个溶剂空白用于洗针。通过以上步骤，整个实验过程中引入的DBP和DEHP系统干扰峰与目标峰能够实现基线分离,且含量较稳定，空白干扰得到有效控制，如图1所示。

图1　DBP和DEHP标准

3.2质谱条件的选择

将DBP和DEHP标准储备液稀释成浓度100 μg/L的混合标准工作液，采用注射泵连续进样，以10 μL/min的流速注入离子源, 在正离子和负离子模式下进行Q1全扫描采集信号，结果证实目标物化合物在正离子模式下有更好的响应。然后依次对选定的母离子进行子离子扫描，选择丰度较高、干扰较少的两个子离子，再进一步利用TSQ Endura Tune 软件对RF电压、碰撞电压等参数进行自动优化，使信号灵敏度最高且稳定性良好，确定SRM定量分析的质谱参数，见表1。

3.3标准曲线与检出限

分别配置5 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、50.0 μg/L、100.0 μg/L系列混合标准溶液。在设定的色谱条件下进样分析，以目标化合物的质量浓度为横坐标(x，μg/L)，峰面积为纵坐标(y)，用编辑好的Trace Finder定量方法，做标准曲线，得到两种目标化合物DBP和DEHP的线性回归方程，分别为：

y=1939x-5219

(1)

y=2824x-6588

(2)

且在此浓度范围内呈良好线性，相关系数分别为0.9992和0.9996，以信噪比S/N=3计算仪器检出限分别为0.35 μg/L和0.28 μg/L。

3.4方法的精密度与回收率

对佛山市某水厂饮用水源地水样进行加标回收实验，分别配制成6份质量浓度为20 μg/L的加标水样，离心取上清液，在选定的色谱质谱条件下平行测定6次，实验结果表明：两种邻苯二甲酸酯类化合物的回收率在86.3 %～102 %之间，相对标准偏差在4.4 %～5.2 %之间，满足地表水饮用水源水两种邻苯二甲酸酯类化合物的质控要求，测定结果见表2。

表2　两种邻苯二甲酸酯类化合物的回收率和精密度(n=6)

3.5实际水样分析

应用建立的分析方法，对佛山市某区2016年4月份集中式饮用水源地5个点位(某5个水厂的取水口)水样进行了测定，均未检出DBP和DEHP。

4结论

通过优化实验条件，建立了超高效液相色谱串联质谱法直接、快速测定饮用水源水中DBP和DEHP的方法。针对液相色谱系统中经常出现空白干扰大的问题，提出了降低、消除系统干扰的解决办法和思路。方法学验证结果，完全能够满足饮用水水源地水质的测定要求，为水环境质量监测提供有力的技术支持。

参考文献：

[1]魏爱雪，徐晓白．环境中邻苯酸酯类化合物污染研究概况[J]．环境污染治理技术与设备，2005，6( 7) : 928～931．

[2]国家环境保护总局.地表水环境质量标准：GB3838-2002[S].北京：中国环境出版社，2002.

[3]卢春山，李玮，屠海云，等.气相色谱-质谱联用测定食品中的邻苯二甲酸酯[J].分析测试学报，2010, 29( 10) : 1 036～1 040．

[4]刘俊，朱然，田延河，等．气相色谱-质谱法对食品包装材料中邻苯二甲酸酯类与己二酸酯类增塑剂的同时测定[J]．分析测试学报，2010, 29( 9) : 943～947．

[5]张海婧，胡小键，林少彬.固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定饮用水中15种邻苯二甲酸酯[J].分析化学研究报告，2014，42(9):1281～1287.

[6]章勇，张蓓蓓，赵永刚，等.液相色谱/串联质谱法测定水中邻苯二甲酸酯类化合物[J].分析实验室,2014, 33 (3): 303～307.

[7]黄珂，赵东豪，黎智广，等，高效液相色谱-串联质谱法测定水中邻苯二甲酸酯[J].海洋环境科学，2011,30(4) : 590～593.

[8]张秋萍，李建，王春民，等，超高效液相色谱-串联质谱法分析生活饮用水中15中邻苯二甲酸酯方法探讨[J].中国卫生检验杂志,2013, 23(11): 2421～2422.

Determination of the Phthalate Acid Esters in Surface Water by Ultra Performance Liquid Chromatography- tandem Mass Spectrometry

Wang Xiaohong, Zeng Pengfei, Yu Zhiquan, Liang Mincong

(FoshanEnvironmentalMonitoringCenter,Foshan, 528000,China)

Abstract:A method was developed for the determination of two phthalate acid esters insurface water by ultra performance liquid chromatography- tandemmass spectrometry (LC-MS/MS). Water samples were injecteddirectly after centrifugation．The phthalate esters were separated on a C18 column with gradient elution using methanol and0. 1% formic acidas mobile phases. SRM acquisition under positive ion mode was performed. The interference problem of reagent blankand sample blank was solved well. Two phthalate acid esters (DBP and DEHP) showed good linearity in the range of 5～100 μg /L with the correlation coefficients greater than 0.9990. The recoveries ranged from86. 3% to 102%，with the relative standard deviations of 4.4% and 5.2%． The detection limits were0.35μg/L and 0.28μg/L respectively. The method is simple, accurateandsuitable for thedetermination of two phthalate acid esters in surface water.

Key words:phthalate acid esters；ultra performance liquidchromatography- tandemmass spectrometry；surface water；interference of reagent blankand sample blank

收稿日期：2016-04-08

作者简介：王晓红(1982—)，女，工程师，主要从事环境监测的有机分析工作。

中图分类号：X832

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)10-0077-03