高效液相色谱-质谱联用技术测定土壤中PAEs

2016-09-24杨秀娟吴静娜王运儒杜国冬农耀京

安徽农业科学 2016年18期

杨秀娟，吴静娜，王运儒，杜国冬，农耀京*

(1.农业部亚热带果品蔬菜质量监督检验测试中心，广西南宁 530001；2.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁 530001；3.农业部农产品质量安全风险评估实验室，广西南宁 530001)

杨秀娟1，2，3，吴静娜1，2，3，王运儒1，2，3，杜国冬1，2，3，农耀京1，2，3*

[目的]测定土壤样品中22种PAEs，建立检测与评价方法。[方法]应用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)法，以多反应监测扫描方式测定22种塑化剂(PAEs)。[结果]被检测样品在添加水平为0.50～2.00mg/kg时，22种PAEs类化合物检测质量浓度范围为0.10～3.00mg/L，具有良好的线性关系，相关系数r>0.990 0，拟合出线性方程；回收率为80.20%～139.50%，检出限值为0.000 1～0.050 0mg/kg。[结论] 建立了PAEs类化合物的HPLC-MS/MS检测方法，该方法适合应用于土壤中PAEs类化合物的残留分析。

土壤；塑化剂(PAEs)；HPLC-MS/MS

邻苯二甲酸酯(PAEs)[1]俗称“塑化剂”，又名酞酸酯，普遍应用于玩具、食品包装材料和清洁剂、润滑油、个人护理用品等产品中，具有软化作用，可增加塑料的柔韧度。研究表明[2-4]，邻苯类塑化剂容易迁移到环境中，并产生不良的干扰影响。塑化剂可通过消化系统、呼吸系统及皮肤接触等途径进入人体，具有生殖毒性和发育毒性[5]。由于现代农业生产中大规模使用含有塑化剂类地膜以及农田塑料废弃物残留，造成农田大面积污染，而塑化剂在与塑料的成型过程中是以分子间力连接并未完全与塑料高分子碳链聚合，因此，塑化剂可不间断性地向大气、土壤和水体中迁移，通过食物链进入植物、动物和人体，对生物环境造成不可忽视的危害[6-9]。目前，主要采用液相色谱法、气相色谱法、气相质谱法及液相色谱串联质谱法等技术手段，对以农产品、白酒、食用油及食品塑料外包装等为对象的PAEs进行检验与监测[10-16]。笔者采用高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)法对土壤中22种PAEs同时进行测定、分析研究，旨在为农业生产环境(土壤)监测提供可行的理论基础。

1　材料与方法

1.1材料供试土壤样品为购买的市售育苗土壤基质。22种PAEs标准品及其缩写见表1，其中DPRP(0.25g)、DAP(0.25g)、DPHP(0.50g)和DNDP(0.25g)共5个纯品标样均购自上海安谱实验科技股份有限公司；其余17个标样均为1 000mg/L，购自农业部环境质检中心(天津)。供试试剂为乙腈(美国fisher色谱)、甲醇(美国fisher色谱)、丙酮(美国fisher色谱)、水(哇哈哈纯净水)。试验器具包括医用针筒注射器(5mL)和滤膜过滤器(0.22μm)。供试仪器为液相色谱质谱联用仪(岛津LC-20ADXR型高效液相色谱仪和Qtrap3200质谱联用仪配有Analyst分析系统，美国ABSCIEX公司)和超声震荡器(scientzSB25-12DTD，宁波新芝生物科技股份有限公司)。

1.2方法

1.2.1样品提取。取250.00～500.00g土壤样品于100 ℃烘至恒重，过1.00mm筛，待测。称取经前处理土壤样品5.00g于具塞量筒，加入20mL乙腈，超声震荡30min，静置过夜，吸取上清液到离心管，于10 ℃在5 000r/min下离心20min。吸取离心管内上清液1.00mL，加入1.00mL甲醇水混合液(1∶1)，过膜0.22μm，上机待测[17]。

1.2.2标准样品配制。22种(PAEs)标准样品分别吸取1.00mL于25.00mL容量瓶中，用色谱甲醇定容，配成40mg/L混合储备液，密封储存于4 ℃冰箱中。取0.50mL混合储备液于20.00mL容量瓶，用甲醇定容，配成10.00mg/L混合标准溶液，用时稀释成梯度浓度的标准溶液[18-21]。

1.2.3液相程序。色谱柱：Shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm；流动相：A相为色谱级乙腈，B相为0.10%甲酸水溶液；梯度洗脱程序：0～2min，B：98%～15%，保持至12min；12～13min，B：15%～2%，保持至20min；20～22min，B：2%～98%，保持至28min。

1.2.4质谱程序。电喷雾电离正离子模式(ESI+)；质谱扫描方式：多反应监测(MRM)；CUR(CurtainGas)气帘气30.0Psi；CAD(CollisionGas)碰撞气medium；IS(IonSprayVoltage)喷雾电压5 500V；TEM(Temperature)雾化温度550 ℃；GS1(IonSourceGas1)雾化气55.0Psi；GS2(IonSourceGas2)辅助气55.0Psi。

表1　供试22种PAEs名称及其缩写

2　结果与分析

2.1色谱条件优化选取4种不同长度不同型号色谱柱分离22种PAEs，使用标准工作液对各规格色谱柱进样。从质谱图可知，使用shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm能在17min内将22种成分有效分开，峰型尖锐，对称性好，出峰附近都没干扰峰，各峰间隔适宜，是理想的色谱检测条件。使用kinetex2.6uXB-C18 100A(100×4.6mm)分离效果也较好，但在相同色谱条件下，分离所用时间较长，造成流动相的浪费，因此不建议采用。使用shiseidoCAPOELLPAKC18MG4.6mmI.D.×250mm和WATERSNoYa-PakC18 3.9×150mm2种色谱柱难以完全分离部分组分，因此不建议采用。

选取甲醇和乙腈作为有机流动相，超纯水与0.10%甲酸溶液作为水流动相，通过标准样品测试，得到22种PAEs类化合物的MRM色谱(图1)。经比较可得，使用乙腈+0.10%甲酸作为水流动相，离子丰度明显优于其他组合。

图1　22种PAEs类化合物的MRM色谱Fig.1　The MRM of 22-PAEs compounds

2.2质谱条件优化在ESI+模式下，分别对毛细管电压、锥孔电压、碰撞能量和选择离子对进行优化，选取经碰撞后丰度响应较高的2个离子作为特征离子对，得到22种PAEs类化合物参数(表2)。

2.3优化基质效应由于PAEs类塑化剂广泛存在于各种试验器具，因此试验过程中尽可能使用玻璃制品，减少干扰活污染，保证数据的准确性。仪器方面，将连接液相色谱与质谱仪之间的Peek管更换为同样规格的金属管(图2)。由于土壤基质成分复杂，为避免基质效应对检测结果造成影响，使用空白基质配制标准液进行校正。

表2　22种PAEs在MRM模式下的质谱分析参数

注：a为优化前；b为优化后。Note： a.Before optimization；b.After optimization.图2　仪器连接管路的优化Fig.2　The optimization of equipment

2.4检测线性范围和检出限设梯度浓度分别为0.10、0.50、1.00、2.00、3.00mg/L标准溶液，以峰面积(Y)对相应的质量浓度(X)制图，获得标准曲线，并求出相应的线性回归方程及相关系数。结果表明：22种PAEs类化合物在0.10～3.00mg/L检测浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数r>0.990 0以上；按照3倍信噪比计算得出22种PAEs类化合物检出限结果为0.000 1～0.050 0mg/kg(表3)。

2.5回收率在前处理的土壤样品中分别添加0.50、1.00、2.00mg/kg3个浓度水平的混合PAEs标准溶液，按照“1.2.1”中的方法进行提取处理，基质空白配标准液上机检测，获得22种PAEs回收率(表4)。由表4可知，22种PAEs类化合物在土壤中3个添加浓度的回收率为80.20%～139.50%，符合预期结果；而DBP与DIBP回收率偏高，这可能是由于这2种PAEs类化合物广泛存在于容器、流动相及液相色谱系统中，不可避免地造成了本底干扰。

3　结论与讨论

(1)该研究主要针对土壤样品中残留的22种PAEs类化合物进行检测分析，采用shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm色谱柱，在ESI+模式下进行条件优化，22种PAEs类化合物能很好地被分离检测。样品中22种PAEs类化合物检测质量浓度范围为0.10～3.00mg/L时具有良好的线性关系，相关系数r>0.990 0，拟合出线性方程，浓度检出限值为0.000 1～0.050 0mg/kg；在土壤中样品中添加3个浓度的PAEs标准液回收率为80.20%～139.50%，符合预期检测结果；而DBP与DIBP由于系统本底较高，回收率偏高，为131.00%～139.50%，其影响因子有待于进一步确认、优化。该研究建立了检测土壤中残留的22种PAEs类塑化剂的高效液相色谱-串联质谱联用技术，该技术具有快速检测、分离效果好、准确可靠以及对色谱柱和仪器残留少的特点。

表322种PAEs的线性方程、相关系数和检出限

Table3Thelinearequation，correlationcoefficientanddetectionlimitof22-PAEs

序号SerialNo.化合物Compounds拟合方程Linearequation相关系数Correlationcoefficient(r)检出限值Detectionlimitmg/kg1DMEPY=273X+3.74e+0030.99510.00202DEEPY=978X+2.01e+0050.99610.00203DNPY=3.41e+003X+1.1e+0060.99670.00804BBPY=1.42e+003X+2.5e+0050.99360.00505DEPY=1.77e+003X+2.41e+0050.99350.00406DIDPY=2.98e+003X+8.45e+0050.99290.00207DBPY=4.36e+003X+3.05e+0060.99000.00408DINPY=500X+1.52e+0050.99400.00809DIBPY=34.9X+3.37e+0040.99150.020010BBZPY=2.82e+003X+4.61e+0050.99230.002011DCHPY=2.69e+003X+2.33e+0050.99820.000112DBEPY=1.14e+003X+2.35e+0050.99440.000513DMPY=366X+2.08e+0040.99120.004014BMPPY=2.37e+003X+2.48e+0050.99920.002015DEHPY=982X+2.85e+0050.99250.020016DPPY=271X+5.67e+0040.99360.007017DHXPY=896X-1.86e+0040.99390.020018DNOPY=314X-2.87e+0040.99050.050019DAPY=709X-1.04e+0040.99570.003020DPRPY=2.69e+003X+2.02e+0050.99100.000121DNDPY=6.65e+003X+2.40e+0060.99290.000222DPHPY=85X+9.30e+0030.99100.0100

表4　22种PAEs的回收率

(2)由于PAEs类化合物广泛存在于容器、流动相和色谱原件中，试验中尽量使用金属元件代替Peak材料元件；试验前须对试剂、试验用水、玻璃仪器等进行净化处理；所用的玻璃器皿需要用清洁剂清洗，再用无离子水洗后用丙酮浸泡3.0h，然后用重蒸正己烷清洗2次，在200 ℃焙干2h；用空白试剂进行比较和扣除，尽量避免产生干扰因子。

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DeterminationofPAEsinSoilbyHPLC-MS/MS

YANGXiu-juan1,2,3,WUJing-na1,2,3,WANGYun-ru1,2,3,NONGYao-jing1,2,3*etal

(1.SupervisionandTestingCenterforSubtropicalFruitandVegetableQuality,MinistryofAgriculture,Nanning,Guangxi530001; 2.GuangxiSubtropicalCropsResearchInstitute,Nanning,Guangxi530001; 3.LaboratoryofQuality&SafetyRiskAsseaamentforAgro-products,MinistryofAgriclture,Nanning,Guangxi530001)

[Objective]Theaimwastodetermine22-PAEsinsoilsamplesandestablishdetectionandevaluationmethod. [Method]ByusingHPLC-MS/MSmethod, 22-PAEsweredeterminedwithmultireactionmonitoringscanningmode. [Result]Detectionofsamplesatthelevelof0.50to2.00mg/kg, 22kindsofPAEscompoundsinthedetectionofmassconcentrationrange: 0.10- 3.00mg/Lwithagoodlinearrelationship,thecorrelationcoefficientr> 0.990 0,thelinearequationwasobtained;recoveryratewas80.20%-139.50%,detectionlimitwas0.000 1-0.050 0mg/kg. [Conclusion]HPLC-MS/MSdetectionmethodforPAEscompoundsisestablished,whichissuitableforresidueanalysisofPAEscompoundsinsoil.

Soil;PhthalateAcidEster(PAEs);HPLC-MS/MS

广西热作所科研业务费专项项目(桂热研201501)。

杨秀娟(1982- )，女，山西大同人，助理研究员，硕士，从事农产品质量安全检测及风险评估研究。*通讯作者，高级农艺师，从事农产品质量安全检测与风险评估研究。

2016-05-03

S181

0517-6611(2016)18-045-04