两亲性聚离子液体膜微萃取－液相色谱－串联质谱法测定水中5种氯酚

陈晓红，闵剑青，王 倩，蔡美强，金米聪＊

（1．宁波市疾病预防控制中心 浙江省微量有毒化学物健康风险评估技术研究重点实验室，宁波315010；2．宁波市疾病预防控制中心 宁波市毒物研究与控制重点实验室，宁波315010；3．浙江树人大学 生物与环境工程学院，杭州310015； 4．浙江工商大学 环境科学与工程学院，杭州310035）

氯酚（CPs）是常用的杀虫剂、除草剂和木材防腐剂，在工农业中大量使用，已经造成不同程度的环境污染。CPs具有一定的毒性，经口、皮肤接触等途径进入体内，对生物体具有致癌和致突变作用。美国环境保护局将CPs列为优先控制的污染物，世界卫生组织和中国对饮用水中CPs规定了限量标准。美国环境保护局规定美国地表水中2－氯酚、2，4－二氯酚、2，4，6－三氯酚和五氯酚的限量值分别为81，77，1．4，0．27μg·L－1［1］。欧洲环境署也将 CPs列为优先控制污染物［2］。因此，开展CPs的新型检测方法研究具有十分重要的现实意义。

目前，文献报道的CPs测定方法主要有气相色谱法［3－6］、气 相 色 谱－质 谱 法［7－8］和 液 相 色 谱－质 谱法［9－11］，试样的富集净化 主 要 采 用液－液 萃 取［3］、固相萃取［5，7－9，11］和固相微萃取［4，6，10］等。液－液萃取消耗溶剂较多，固相萃取和固相微萃取需要专用的萃取小柱和微萃取头，检测费用较高。离子液体作为一种新兴的萃取分离试剂，已广泛用于复杂基质的样品前处理［12－15］。文献［13］采用离子液体包覆磁性微球，文献［14］采用离子液体包覆中空纤维膜，文献［15］采用离子液体富集萃取水中痕量CPs。尽管上述文献均取得了较好的效果，但均存在离子液体易流失的局限。同时由于各CPs的化学性质存在一定差异，在采用单一性质的离子液体时，往往难以兼顾目标物极性差异而引起的萃取回收率波动。本工作采用前期研发的一种具有较高稳定性、重现性的两亲性聚离子液体膜作为固相微萃取材料［16］，采用液相色谱－串联质谱法测定水中4－氯酚（4－CP）、2，4－二氯酚（2，4－DCP）、2，4，5－三氯酚（2，4，5－TCP）、2，3，4，6－四氯酚（2，3，4，6－TeCP）、五氯酚（PCP）的含量，并用于实际水样中痕量CPs的测定。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

Shimadzu Prominence UFLC XR 型超快速液相色谱仪，配LC－20AD型输液泵、SIL－20AC型自动进样器、CTO－20AC型柱温箱和DGU－20A3型脱气机、5500型三重四极杆串联质谱仪和Analyst 1．5．1数据处理系统；Legend RT 型离心机；KQ－2200型超声波清洗器；Milli－Q超纯水系统；两亲性聚离子液体膜为实验室自制［16］。

氯酚标准储备溶液：1．0g·L－1，分别称取4－氯酚标准品（纯度为98%）、2，4－二氯酚标准品（纯度为99%）、2，4，5－三氯酚标准品（纯度为98%）、2，3，4，6－四氯酚标准品（纯度为98%）、五氯酚标准品（纯度为98．9%）10．0mg于10mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度。临用时，采用流动相A逐级稀释成不同质量浓度的混合标准溶液。

甲醇、乙酸、乙酸铵为色谱纯，氯化钠、盐酸和氨水为优级纯，试验用水为超纯水。

1．2 仪器工作条件

1）色谱条件 Shim－pack XR－ODS II色谱柱（100mm×2．0mm，2．5μm）；流量为0．45mL·min－1；进样量为5．0μL；柱温为40℃。流动相：A为0．005mol·L－1乙酸铵溶液，B为甲醇－乙腈（1＋4）溶液。梯度洗脱程序：0～2．0min时，B由35%升至90%，保持3．5min；5．5～6．5min时，B由90%降至35%，保持1min。

2）质谱条件 电喷雾离子源（ESI），负离子扫描；多反应监测（MRM）模式；雾化气压力为3．4×105Pa，辅助气压力为3．4×105Pa，气帘气压力为2．8×105Pa，碰撞气压力为4．1×104Pa；离子源温度为400℃；扫描时间为50ms；电喷雾电压为4 500V，碰撞室出口电压为10．0V，碰撞室入口电压为10．0V；其余质谱参数［17］见表1，表1中“＊”为定量离子。

表1 质谱参数Tab．1 Mass parameters

1．3 试验方法

自来水样品分别采自海曙、江东和本实验室的管网水，河水样品分别采自奉化和姚江的5个不同水域。采集后在每升水中立刻加入五水硫酸铜2g和6mol·L－1磷酸溶液5mL，置于4℃冰箱中冷藏，待进一步分析。

移取上述水样50mL于100mL离心管中，加入面积为10mm2的膜6mg，同时加入氯化钠5g，用0．1mol·L－1盐酸溶液或0．1mol·L－1氢氧化钠溶液调节至pH为5．0，在30℃下超声萃取5min后，离心分离，弃上清液。然后将聚离子液体膜转移至2mL进样瓶中，加入0．005mol·L－1氢氧化钠甲醇溶液（洗脱剂）1．0mL，涡旋振荡2min，用盐酸调节溶液为中性，在室温下经氮气吹干后，用甲醇1．0mL定容，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2．1 氯化钠加入量的选择

试验考察了氯化钠溶液的质量浓度在200g·L－1以内时对CPs萃取回收率的影响，结果见图1。

图1 氯化钠加入量对CPs萃取回收率的影响Fig．1 Effect of amount of chloride sodium addition on the extraction recovery of CPs

由图1可知：随氯化钠质量浓度的增加，CPs的萃取回收率从30%增加到90%左右；当氯化钠质量浓度为100～140g·L－1时，CPs的萃取回收率基本保持不变；当氯化钠的质量浓度大于160g·L－1时，萃取回收率略有下降。试验选择氯化钠的质量浓度为100g·L－1，即50mL水样中加入氯化钠5g。

2．2 酸度的选择

试 验 考 察 了 pH 为 1．0，2．0，3．0，4．0，5．0，6．0，7．0，8．0，9．0时对 CPs萃取回收率的影响，结果见图2。

由图2可知：pH 为1．0～5．0时，CPs的萃取回收率随pH的升高而增大；pH为5．0时，CPs的萃取回收率为86．4%～99．1%，这是由于4－CP、2，4－DCP、2，4，5－TCP、2，3，4，6－TeCP和 PCP的pKa为4．74～8．97［17］，在此酸度下膜中咪唑环中的胺基和CPs中的羟基之间易形成氢键，有利于萃取回收率的提高；pH 为6．0～9．0时，CPs的萃取回收率降低。试验选择pH为5．0。

图2 酸度对CPs萃取回收率的影响Fig．2 Effect of acidity on the extraction recovery of CPs

2．3 超声萃取时间的选择

按试验方法考察了不同的超声萃取时间对水样中微量CPs萃取回收率的影响。结果表明：超声萃取时间为1～5min时，CPs萃取回收率随超声时间的增加而增加；超声萃取时间超过5min时，CPs的萃取回收率基本稳定，为86．4%～99．1%。试验选择超声萃取时间为5min。

2．4 萃取温度的选择

试验考察了萃取温度为10，20，30，40℃时对CPs萃取回收率的影响。结果表明：随萃取温度的升高，CPs的萃取回收率先增加后降低，萃取温度为10，20，30，40 ℃ 时，CPs的 萃 取 回 收 率 依 次 为86．9%，91．8%，92．7%，91．2%。试验选择萃取温度为30℃。

2．5 洗脱剂的选择

试验考察了甲醇、乙醇、乙腈、甲醇（7＋3）溶液和0．005mol·L－1氢氧化钠甲醇溶液为洗脱剂时对解吸作用的影响。

结果表明：虽然甲醇、乙醇、乙腈和甲醇（7＋3）溶液在超声波存在下都能较好地解吸，但解吸速率较慢，而且解吸的回收率不及0．005mol·L－1氢氧化钠甲醇溶液。试验选择0．005mol·L－1氢氧化钠甲醇溶液作为洗脱剂。

2．6 标准曲线、检出限和测定下限

按试验方法对混合标准溶液系列进行测定，并绘制标准曲线。结果表明：5种氯酚的质量浓度均在一定范围内与其对应的峰面积呈线性关系，线性范围、线性回归方程、相关系数见表2。

以3倍信噪比计算检出限（3S／N），以10倍信 噪比计算测定下限（10S／N），结果见表2。

表2 线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和测定下限Tab．2 Linearity ranges，linear regression equations，correlation coefficients，detection limits and lower limits of determination

2．7 方法的准确度和精密度

分别在空白自来水样和空白河水样中加入一定量的CPs标准溶液，进行准确度和精密度试验，结果见表3。

表3 准确度和精密度试验结果（n＝6）Tab．3 Results of tests for accuracy and precision（n＝6）

由表3可知：CPs的加标回收率为86．4%～99．1%，日内相对标准偏差（RSD）为0．80%～8．2%，日间RSD为1．7%～8．7%。空白自来水样加标后的色谱图见图3。

2．8 样品分析

按试验方法对10份自来水和河水样品进行分析，结果表明：自来水中均未检出CPs，河水中检出23．5ng·L－1PCP，其余均未检出。

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图3 空白自来水样品加标后的MRM色谱图Fig．3 MRM chromatogram of blank tap water added with mixed standard solution

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