液液萃取-气相色谱/质谱法测定水质中邻苯二甲酸酯类污染物

康美婷，贾成俊，韩天玮

（广州市环境监测中心站，广东广州 510060）

邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为增塑剂广泛应用于各种塑料制品中，研究表明，多种PAEs具有生殖与发育毒性，随着塑料制品的使用和排放，制品中的PAEs不断迁入环境。目前，PAEs污染物在大气环境[1]、水环境[2]、土壤[3]及沉积物[4]、人体代谢产物[5]及动植物组织[6]中都普遍检出，已经成为全球最普遍的污染物之一。面对新型全球性的PAEs污染物，开展常规跟踪监测很有必要。目前对于水体中PAEs常用的前处理技术主要有固相萃取[7]、固相微萃取、液液萃取。固相萃取小柱无法多类型化合物的同时富集且系统空白PAEs干扰严重且不稳定；固相微萃取虽然简单高效，但对测试仪器的灵敏度要求极高；液液萃取虽为传统富集方法，但在PAEs的提取上具有优势：能同时实现液体样品中多类化合物的同时提取富集，富集量大且富集效率高，对于高浓度或悬浮物等样品都能实现高效的萃取。虽然LC-MS、LC-MS/MS、GC-MS/MS在检测PAEs上有相应的研究和应用，但因其设备成本及操作技术的要求较高，目前并不能为各环境监测机构所普遍采用，而简单的GC或是HPLC排除基体干扰能力低，难以实现PAEs的准确定性。GC-MS在定量和定性方面都能很好地满足水体PAEs的监测要求[8]，且已成为分析检测机构常用设备。广州市作为中国人口密度最高的城市之一，饮用水的安全关系着每个市民的健康，但目前监测标准中仅将DBP、DEHP列为饮用水源地特定监测项目，缺乏简便易行的对商品化PAEs有效的、全面的污染物的监测和跟踪的监测方法。本文在现有的SVOC监测标准基础[9-10]上，建立16种PAEs监测方法，通过同一前处理和GC/MS测试，无需额外消耗前处理人力、物力的前提下，实现SVOC监测的同时测量16种PAEs。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪（Angilent GC-MS 7890A-5975C），PAEs 16种标准溶液（ChemService Phthalate Esters Mixture，4 000 mg/L），8270内标（o2si 8270 Internal Standard Solution，4 000 mg/L），8270替代（o2si 8270 BNA Surrogate Solution，4 000 mg/L）。

1.2 样品前处理

将1 L自然澄清的水样加入到2 L分液漏斗（使用前用适量二氯甲烷润洗），加入约30 g氯化钠（使用前经500 ℃，6 h烘烤净化），摇匀使氯化钠溶解后，在需要的加标或回收率指示物加标的样品中加入PAEs标准使用液或8270替代使用液，加入60 mL二氯甲烷，手动排气后，振荡10 min，萃取后静置10 min以上，收集下层有机相。重复萃取操作1次，合并萃取液，加入适量的无水硫酸钠（临用前经500 ℃，6 h烘烤净化）至有流动的无水硫酸钠存在，放置30 min以上，脱水干燥。干燥后的萃取液浓缩至约0.8 mL，转移到2 mL进样小瓶中，用二氯甲烷定容至1.0 mL，临分析前加入8270内标，振荡均匀，待测。

1.3 样品分析测试

1.3.1 色谱条件

色谱柱：HP-5MS，30 m×250 μm×0.25 μm；进样口温度：270 ℃；模式：脉冲不分流；流量：1 mL/min；进样量：1 μL；升温程序：60 ℃保持5 min,以13 ℃/min的速度升温至220 ℃，220 ℃保持1 min，再以8 ℃/min的速度升温至300 ℃，并保持1 min。

1.3.2 质谱条件

扫描方式：全扫描；扫描范围：35～500 amu；溶剂延迟：3.5 min；离子源温度：250 ℃；四级杆温度：150 ℃；传输线温度：260 ℃；其余参数参照仪器使用说明书进行设定。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

用二氯甲烷溶剂配制系列浓度为0.2、0.5、2.0、4.0、8.0 μg/mL和12.0 μg/mL的PAEs+8270替代混合标准溶液，以8270内标化合物为定量内标，绘制得16种PAEs及8270替代的工作曲线，标准样品TIC图谱见图1。16种PAEs目标化合物在30 min内能实现完全分离，且峰形对称完整，内标化合物（IS）及替代指示物（SS）的保留时间在PAEs目标化合物附近及中间，能很好地对目标化合物进行定性和回收率指示，当与其他SVOC进行同时检测时无需额外使用氘代邻苯二甲酸酯作为定量内标及替代指示物，从而有效降低监测成本及检测分析提高效率，大大便利了PAEs日常跟踪监测。

图1 16种PAEs标准样品的总离子流色谱图（TIC）

当两种PAEs的最大丰度离子相同且保留时间在方法设定的时间范围内时，可以选择辅助离子作为定量离子及设定离子比率进行限定排除干扰，各待测化合物标准曲线的平均响应因子的相对标准偏差≤20%，详见表1，符合GC-MS定量曲线的通用要求。

表1 16种PAEs的保留时间、特征离子及其丰度比,曲线平均响应因子相对标准偏差

2.2 PAEs空白干扰来源及控制

4个实验室超纯水空白平行样品中DEHP有较高检出。设计了一系列控制变量实验确认空白干扰来源：盐析剂、除水剂和室内环境储存能带入的干扰较小且基本相同，而与实验室环境空气接触交换概率较大的萃取和浓缩环节带入的DEHP干扰明显。相关研究表明环境大气及大气沉积物中PAEs污染物普遍存在[11-12]。由于本次实验前处理实验室的仪器，管道等都包含有塑料制品，在有机溶剂存在的情况下可能加速了PAEs的释放，因而推断实验室空白基本稳定的DEHP干扰是由实验室环境空气中带入的。故对PAEs实验室空白样品不适用套用国内大多数监测标准，而需低于检出限的要求，宜在测定样品时带两个实验室全程空白样品，采用扣除空白的方式给出样品分析测试值。本次实验获取的PAEs含量数据都是在扣除同批次两个实验室全程空白背景值后的含量。

2.3 精密度和检出限

进行16种PAEs 0.5 μg/L、5.0 μg/L、10 μg/L三个加标浓度水平，替代浓度为4.0 μg/L的精密度验证，每个浓度做7个空白加标平行样品，16种PAEs的空白加标样品的平均回收率在63.8%～126.0%，回收率相对标准偏差在1.9%～17.2%，见表2。依据0.50 μg/L浓度水平回收率的标准偏差以及按公式（1）计算各个化合物方法的方法检出限（MDL）在0.10～0.28 g/L，见表2。

式中：t（n-1,1-alpha=0.99）为自由度为n-1、置信度为99%时的t值，取3.14；n为重复分析的次数；S为重复分析的标准偏差。

2.4 广州市饮用水源地PAEs监测

运用建立的PAEs监测分析方法，2019年8月对广州市集中式水源地的水样进行跟踪测定，其中DEHP除一个点位没有检出，其他饮用水源地水样中都有检出，检出浓度在0.32～1.90 μg/L，两个点位中还检出了DIBP和DBP，检出浓度在0.39～1.35 μg/L。对实际样品进行基体加标（加标量2 000 ng/L）回收率验证，两个基体加标样品回收率分别在40%～78.9%和76%～102%。按表2回收率验证结果和现行SVOC监测标准该回收率在可接受范围内，证明了本次建立起的监测分析方法运用于实际水体环境监测切实可行。虽然饮用水源水中检出的PAEs污染物种类只有3种，但是全在美国酞酸酯行动计划列入管控的PAEs名单内。此次水源水样品中检出含量和DBP和DEHP占检出∑PAEs比率与以往珠江流域PAEs相关研究数据对比[13]并没有明显的下降。因此，面对塑料制品消耗和废弃量越来越严峻的现状，实行PAEs常规跟踪监测很有必要。

表2 PAEs不同浓度空白加标的平均回收率及、相对标准偏差和方法检出限

3 结论

在现有SVOC监测方法的基础上，建立了同时测定16种商品化使用的PAEs的液液萃取-GC-MS监测方法，实现同一前处理方法，同时检测16种PAEs与常见数十种SVOC，突破国内现行标准一类物质独立开拓一个监测方法的局限，最大限度地节省人力、物力和能耗，在此基础上实现更绿色环保的监测。经空白加标样品精密度、准确度和替代指示物验证以及水源水样品基体加标验证，该液液萃取-GC-MS分析16种PAEs的监测分析方法，回收率稳定，重现性较好，简便高效，检出限能到达较低水平，适合作为水体PAEs污染物常规化监测方法。应用该监测方法，对广州饮用水源地水样进行检测分析，毒性较大的DBP、DIBP和DEHP在部分水样中有检出，低毒性的PAEs并未检出，说明目前塑料制品中更安全地商品化的增塑剂替代物可能依然没有得到广泛地使用，希望通过跟PAEs跟踪监测公开相关数据，给政府管控及民众的消费提供相应的支持和指引，同时让民众了解到PAEs的污染现状能从自身健康出发会更积极地参与到减少使用塑料制品的行动中。