快速溶剂萃取-层析柱净化-气相色谱质谱法测定土壤中对苯二甲酸二（2-乙基己基）酯含量

包苏英，王 瑞，徐琳燕，杨 悦

（杭州中一检测研究院有限公司,浙江 杭州 310052）

邻苯二甲酸酯增塑剂因其生殖毒性和致癌性，受到欧盟、美国等的限用和禁用，目前正在研究开发的代用增塑剂品种，包括对苯二甲酸酯[1]。本文主要研究土壤中对苯二甲酸二 （2-乙基己基）酯的检测方法，该法经验证后也可适用于其他对苯二甲酸酯的检测。对苯二甲酸二（2-乙基己基）酯是一种重要的增塑剂原料，类似于邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的功能，广泛应用于软质聚氯乙烯及电缆料中，具有挥发性低、低温下柔软性好、耐水、耐油等特点[2]。

土壤中样品提取方法主要有微波萃取（MAE）、超声提取（UE）、索氏提取（SOX）、液液萃取 （LLE）、固相萃取 （SPE）和超临界流体萃取（SFE）等[3-5]，这些方法存在萃取时间长、有机溶剂用量大、操作过程复杂、实际应用效果不理想等缺点。Ezzell等[6]在1995年提出了快速溶剂萃取法（ASE），具有萃取速度高，溶剂用量少，操作简单，使用方便灵活，操作安全可靠，萃取残留少，该提取方法已被美国EPA3545收录为处理固体样品的标准方法之一[7]，目前广泛应用于土壤、沉积物和固体废物中半挥发性有机物的样品前处理[8-9]。我国于2016年3月将该方法纳入到环境保护标准（HJ 783-2016），该标准规定了提取土壤和沉积物中有机物的加压流体萃取方法[10]。我国于2017年9月实施的《土壤和沉积物 半挥发性有机物的测定 气相色谱-质谱法 HJ 834-2017》适用于测定土壤和沉积物中的邻苯二甲酸酯类[11]，但该标准还没有验证对苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的检测方法。

土壤中样品净化方法有硫酸磺化、氧化铝柱、硅胶层析柱、硅酸镁层析柱、凝胶渗透色谱净化等[12-14]，适合于对苯二甲酸酯类的净化方式有氧化铝柱、硅酸镁层析柱、凝胶渗透色谱。但氧化铝柱净化操作比较复杂、稳定性不高[15]；凝胶渗透色谱净化时间长，仪器成本高[16]；硅酸镁层析柱相对具有萃取效率高、应用范围广泛，使用方便简单等特点，所以本方法建议选择硅酸镁层析柱净化样品。目前在国内主要应用于邻苯二甲酸酯类、有机氯农药、多环芳烃、苯胺类、亚硝基胺类、卤代醚烃类等净化处理。

笔者利用快速溶剂萃取-层析柱净化-气相色谱质谱法测定土壤中DIOP的含量，该方法具有操作简单，速度快、提取效率高、净化完全、检出限低等优点，能够满足土壤中DIOP的含量检测要求。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

快速溶剂萃取仪：ASE-350型，美国赛默飞世尔科技公司；气相色谱-质谱联用仪：QP2020 GC-MS型，日本岛津科技公司；旋转蒸发仪：Rotavapor R-215型，瑞士步琦仪器公司；氮吹浓缩仪：N-EVAP112型，美国Oranomation公司；硅酸镁层析柱：市售或自备填充填料；

对苯二甲酸二（2-乙基己基）酯标准品：纯度98.2%，德国Dr.Ehrenstorfer公司；菲-d10标准液：浓度为5000 mg/L，美国o2si公司；二氯甲烷、丙酮、正己烷均为农残级，甲醇为色谱级；无水硫酸钠、乙醚均为优级纯；硅藻土、玻璃纤维滤膜等。

1.2 土壤样品制备

将样品放在陶瓷盘或不锈钢盘上，除去土壤中的枝棒、叶片、石子等，自然干燥不影响分析目的时，可采用自然通风干燥（也可采用冷冻干燥或无水硫酸钠干燥），用球磨机研磨成细小颗粒，再过250μm（60目）的金属筛，按照HJ/T 166进行四分法取样，装入棕色玻璃瓶中，密封贴上标签，再放入冰箱中于-20℃冷冻保存，待用。

1.3 样品前处理

1.3.1 快速溶剂的萃取

取洗净的萃取池拧紧底盖，将专用的玻璃纤维滤膜装入其底部，顶部放置专用漏斗，先加入少许硅藻土，再加入事先称好的10.00 g土壤样品（如需内标菲-d10一并加入试样中），最后再用硅藻土混合轻微摇晃，将其两端压实密封好，移去漏斗，拧紧顶盖。将其竖直平稳放入快速溶剂萃取仪样品盘上。用合适的萃取溶剂进行加压流体萃取，萃取结束后，收集萃取液。（快速溶剂萃取条件设置：萃取压力：1600 psi（约为 11.0336 MPa）；预萃取平衡：5 min；静态萃取时间：5 min；萃取温度：100℃；冲洗体积：为萃取池溶剂的60%；静态循环次数：2次。）

1.3.2 硅酸镁柱的净化

在净化之前，将样品萃取液浓缩至2 mL，并将提取液溶剂转换为正己烷。用40～60 mL正己烷预淋洗净化柱（洗脱速度2 mL/min），弃去这部分洗脱液，在柱上端加入约2 g铜粉，再加入10 mL正己烷至刚好浸没铜粉时关闭活塞。定量转移2 mL样品萃取液至柱上，再用2 mL正己烷清洗并完成转移，打开活塞，当铜粉层刚暴露于空气中之前，加40 mL正己烷洗脱柱子，弃去此正己烷洗脱液。用100 mL乙醚-正己烷混合溶剂（20+60）洗脱柱子，收集全部流出液，待用。

1.3.3 旋转蒸发浓缩

先用无水硫酸钠干燥过滤净化流出液，将流出液放在旋转蒸发仪（旋转速度120 r/min，温度设定为 40℃，压力为 3.85×104Pa）上浓缩至2 mL，并用少量二氯甲烷-丙酮混合溶剂将旋转蒸发瓶底部冲洗2次，再将全部的浓缩液转移到氮吹仪的定量浓缩管中，再用氮吹浓缩至1 mL，供分析。

1.4 仪器工作条件

1.4.1 色谱

色谱柱：SH-Rxi-5Sil MS型色谱柱 （30 mm×0.25 mm×0.25 μm）；柱流量：0.95 mL/min，流量控制方式：线速度（36 cm/s）；吹扫流量：3 mL/min；进样口温度：270℃；进样时间：1 min；进样体积：1μL；不分流进样；升温程序：初始温度为80℃，保持1 min，以25℃/min速率升温至270℃，保持8 min。

1.4.2 质谱

离子化方式：EI离子源；采集方式：SCAN；扫描范围：45～450 m/z；扫描间隔：0.30 s；定量方式：目标离子（m／z）为 149，定性离子为 167，261；溶剂延迟：4.5 min；离子源温度：230℃；接口温度：280℃。

1.5 标准溶液和工作溶液的制备

1.5.1 DIOP标准储备溶液的制备

准确称取0.0453 g的DIOP纯品放置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀释定容至刻度线，摇匀，制得相应质量浓度为4448μg/mL的标准储备溶液，并于4℃冰箱中避光保存，有效期为3个月。

1.5.2 DIOP中间储备溶液的制备

准确移取1.124 mL DIOP储备液 （4448μg/mL）用甲醇溶解稀释并定容至5 mL容量瓶中，摇匀，制得浓度为1000μg/mL的中间储备液，并于4℃冰箱中避光保存，有效期为1个月。

1.5.3 内标菲-d10中间储备溶液的制备

准确移取1 mL菲-d10标液 （5000 mg/L）置于5 mL容量瓶中，用甲醇稀释定容摇匀，制得浓度为1000μg/mL的中间储备液，于4℃冰箱中避光保存，有效期为1个月。

1.5.4 DIOP的标准工作溶液的制备

分别准确移取 10μL、20μL、50 μL、100μL、200μL、500μL的 DIOP中间储备液 （1000μg/mL）于10 mL容量瓶中，依次加入50μL内标菲-d10储备液（1000μg/mL）混匀，用二氯甲烷稀释定容至标线，配制成浓度依次为1.0μg/mL、2.0 μg/mL、5.0 μg/mL、10.0 μg/mL、20.0 μg/mL、50.0μg/mL的标准系列，取1.00 mL上述标准系列于2 mL进样瓶中，以1.0μL进样体积分别测定标准系列浓度。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法的选择

2.1.1 快速溶剂萃取条件

加压溶剂萃取效果主要通过萃取温度、萃取溶剂和在萃取池中添加吸附剂三者的有效结合来完成。本文分别对萃取温度80℃，100℃，120℃进行试验，可得出DIOP回收率分别为75.8%、91.2%、94.5%，故萃取池温度设定为100℃。分别对二氯甲烷、丙酮、二氯甲烷+丙酮三种萃取溶剂进行试验，可得出DIOP的回收率分别为86.3%、90.4%、89.7%，虽然丙酮的萃取回收率高，但考虑到其易制毒性，故仍选择二氯甲烷和丙酮（1∶1）作为萃取剂；同时选择在萃取池中加入硅藻土和无水硫酸钠作为吸附剂，可大大提高其萃取效率，弗罗里硅藻土填料对样品中的极性杂质有很强的吸附作用，可以有效地去除土壤中的干扰物质[16]；在萃取池中加入铜粉，可起到在萃取液里达到脱硫效果。

2.1.2 萃取液浓缩方法

目前浓缩技术主要有KD浓缩、氮气常压浓缩、负压旋转蒸发浓缩、负压平行震荡浓缩和负压结合氮吹浓缩等几种方式。本实验选择负压旋转蒸发浓缩和氮吹浓缩相结合的方法，旋转浓缩设定转速为120 r/min，负压设定为3.85×104Pa，水浴温度为40℃，溶剂置换氮吹浓缩，水浴温度控制在35℃，氮吹速度维持液面处于轻微的波动下为宜。经验证，这两种浓缩方式相结合的方法，即能提高浓缩萃取液的速度，节省时间，又能提高浓缩后目标物的回收率，DIOP可达90%以上的回收率。

2.1.3 样品净化方法

参考环境保护部颁布的HJ 834-2017标准、美国EPA8270D中的柱净化法[17]，根据吸附剂不同和洗脱溶剂不同会有很多种净化方法。其中多种方法净化结果均不理想，有的是吸附杂质的能力差，有的杂质会随着淋洗液与目标物一起被洗脱，有的是目标物被吸附导致难以洗脱。最终通过验证试验，硅酸镁柱净化对DIOP较为适合，DIOP的回收率达到85%以上，故选择硅酸镁柱净化。

2.2 色谱条件的设定过程

色谱条件的设定主要取决于样品的进样量、进样口的温度以及柱温的升温程序，本文对进样量 1μL、2μL、5μL进行试验，得到 DIOP的回收率分别为82.5%、83.9%、85.5%；分别对进样口温度为260℃，270℃，280℃进行试验，得到DIOP的回收率分别为78.5%、80.1%、84.5%；重复试验优化柱箱温度的升温程序，考虑到进样体积太大，会产生溶剂效应，易阻止样品的解析和造成色谱柱的污染，结合样品的分析时间和分离度，故最终设定进样体积：1μL；进样口温度：270℃；初始温度为80℃，保持1 min，以25℃/min速率升温至270℃，保持8 min。因样品中DIOP的含量一般不是很高，故选择不分流进样，最大程度地达到较低的检出限。

2.3 质谱条件的设定过程

扫描方式的选择是质谱条件设置的关键，全扫描方式（SCAN）能够适用于基质复杂的样品定性定量地分析，选择性扫描方式（SIM）能够达到更低的检出限，本文考虑到实际样品分析过程中，存在干扰和杂质峰，故选择全扫描方式（SCAN），扫描质量数范围：35～500 u；定量方式：定量离子（m／z）为 149。

2.4 标准曲线和检出限

采用内标法定量，得到DIOP标准浓度系列与内标菲-d10（5μg/mL）的响应值与面积比，响应值定义为目标离子的质谱峰面积，结果见表1。

表1 DIOP标准浓度系列与菲-d10的响应值与面积比

图1 DIOP和菲-d10的标准曲线图与浓度比

DIOP标准溶液的浓度与内标的浓度比为横坐标，以待测物质目标离子响应值与内标目标离子面积比为纵坐标绘制标准曲线。DIOP的标准曲线线性浓度范围为0～50μg/mL，线性回归方程Y=0.2499X，R=0.9965。

根据仪器最低可检出DIOP的浓度或含量，按照HJ 168-2010《环境检测 分析方法标准制修订技术导则》确定检出限的方法，重复7次试验操作空白加标样品，将个测定结果换算为样品种的浓度或含量，得出其标准偏差，计算本方法的检出限为0.03 mg/kg，结果见表2。

表2 方法的检出限结果（n=7）

2.5 质谱色谱峰分析谱图

用全扫描方式（SCAN）扫描得到总离子流图（TIC），DIOP和菲-d10保留时间分别为8.971 min，14.615 min，见图2。DIOP的质谱图确定定量离子（m／z）为 149，定性离子（m／z）为 167，261，见图 3。菲-d10的质谱图确定（内标物）定量离子（m／z）为188，见图 4。

图2 DIOP和内标菲-d10（物）的TIC图

图3 DIOP离子质谱图

图4 菲-d10（内标物）离子质谱图

2.6 方法的精密度和准确度

称量10.00 g制备好的土壤样品，经验证测定土壤本底值未检出目标物，可作为加标基体样品。在相同的条件下对空白土壤样品分别进行不同浓度的加标试验，验证方法的精密度和准确性。用同一台设备和仪器条件下测定土壤样品中的DIOP含量，分别称取18份10.00 g土壤样品，每6份分别加入低、中、高含量依次为0.16μg、1.00μg、2.00μg DIOP标液后混匀试样，按样品前处理方法萃取、净化样品，浓缩定容后上机分析，测定基体加标的相对标准偏差（RSD）和平均回收率，结果见表3，该相对标准偏差可认为符合样品前处理方法的相对标准不确定度，该平均回收率结果可认为符合土壤有机物检测的加标回收率质量控制要求（70%～130%）。

由表3可知，三个水平加标回收率为75.0%～116.0%之间，相对标准偏差为0.55%～6.55%之间。所以本方法测定的方法精密度和准确度分别满足：质控要求RSD≤15%，加标回收率符合在70%～130%之间。

表3 方法的精密度和准确度（n=6）

2.7 样品分析

按本方法操作对某制药厂附近的土壤样品采集、预处理、萃取、净化、浓缩及定容等，平行样测定结果RSD均小于15%，符合检测质量控制和质量保证，测定结果见表4。

表4 实际样品中检测DIOP的含量（mg/kg）

3 结论

土壤中的对苯二甲酸二（2-己基乙基）酯经快速溶剂萃取仪ASE-350萃取，经硅酸镁层析柱净化，采用全扫描方式采集-气相色谱-质谱法进行定性定量测定。该方法具有萃取效果好，灵敏度高，重现性好，前处理操作简便及纯化效果好等优点。所以可用于分析土壤中DIOP含量的测定。