固相萃取-UPLC-MS/MS法测定地表水中的双酚A和双酚S

马金波

摘      要：为准确了解地表水中BPA和BPS的含量水平，为国家标准分析方法建立技术储备，建立了固相萃取-UPLC-MS/MS法测定地表水中BPA和BPS的方法。样品通过使用同位素稀释技术，经HLB小柱富集净化，以甲醇-水为流动相，经Waters BEH C18色谱柱分离，用UPLC-MS/MS法在负离子模式下进行MRM监测，用本方法测定时BPA在1～100μg/L，BPS在0.2～20μg/L范围内线性良好，相关系数在0.999以上。BPA的回收率在97.6%～102%，相对标准偏差在0.6%～4.5%，BPS的回收率在95.1%～103%，相对标准偏差在1.2%～3.3%。地表水实际样品的最低检出浓度，BPA为2.5 ng/L，BPS为0.5 ng/L。该方法分析时间短、稳定、简便、准确，具有较宽的线性范围，较高的灵敏度，远低于生活饮用水卫生标准规定的限值，适用于地表水中BPA和BPS的检测。

关  键  词：双酚A;双酚S;固相萃取;UPLC-MS/MS;地表水

中图分类号：O657.63       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）10-2410-04

Abstract： A method of ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （UPLC-MS/MS） with solid phase extraction was developed for determination of bisphenol A and bisphenol S residues in surface water. Using isotope as mixed internal standards，the BPA and BPS were enriched by HLB column. The surface water was separated by Waters BEH C18 chromatographic column with methanol-water as mobile phase， and was detected by UPLC-MS/MS. The results showed that good linearity was observed in the range of 1～100 μg/L for BPA， and 0.2～20 μg/L for BPS， respectively（>0.999）.The recoveries ranged from 95.1%～103% for BPA sand BPS，and the relative standard deviations（n=6） of BPA and BPS were 0.6%～4.5%.The limit of detection for BPA was 2.5 ng/L，and the limit of detection for BPS was 0.5 ng/L. The established method is simple， sensitive and has good repeatability， which is suitable for the determination of BPA and BPS in surface water.

Key words： Bisphenol A; bisphenol S; SPE; UPLC-MS/MS; Surface water

雙酚A（BPA）和双酚S（BPS）是一种含有双羟苯基结构的化合物，其化学结构式见图1。BPA被广泛作为合成环氧树脂、聚碳酸酯等塑料制品的原材料，广泛地应用在工业、日常生活中的各个环节[1，2]。

BPA为一种潜在内分泌干扰物质[3]，对人类的发育，特别是儿童的生殖系统发育具有很大危害，现被众多国家在婴幼儿使用的塑料制品中禁止使用[4-6]。BPS作为BPA的替代品被应用在多种材料中，根据美国《国家科学院学报》，在动物实验研究表明BPS对动物大脑发育有影响，引起多动，因此BPS也被证实是一种内分泌干扰物质[6]。

由于BPA，BPS在工业及日常生活中长期、大量使用，并不断释放到水、空气和土壤中，再可经饮用水、食物、呼吸迁移到人体中，从而对人体产生严重危害。目前由环境影响造成的人体暴露问题越来越引起重视[7-13]，因此迫切需要了解具体暴露程度和影响水平。

目前中国、欧盟、美国、日本、韩国等国家和地区对食品接触材料、饮用水中BPA含量有明确的要求。其中，我国《食品安全国家标准》（GB4806-2016）中，明确规定：涂料和涂层BPA特殊迁移量要求是0.6 mg/kg（适用时）;塑料树脂标准BPA特殊迁移量要求是0.6 mg/kg（适用时）：添加剂BPA的特殊迁移量要求是0.6 mg/kg（用于涂料和涂层，适用时）;我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中将BPA列于于生活饮用水水质参考指标，其限值为0.01 mg/L。但对于集中式生活饮用水地表水水源及地下水水源中BPA含量没有明确规定。由于水在自然循环过程中，会将污染物引入食品、饮用水中，自然状态下的地表水特别是作为集中式生活饮用水水源地的地表水，同样应该建立BPA、BPS分析方法，规定BPA、BPS限量，了解BPA、BPS污染水平，以保障饮用水安全。

目前，我国地表水中BPA和BPS的分析方法相关报道很少，并且没有建立相应的国家标准，本方法目的就是应用固相萃取-HPLC-MS/MS技术，探讨建立一种快速、准确、灵敏的地表水测定方法，同时应用于地表水实际样品中BPA、BPS的分析，以解决、论证本方法的科学、有效，以解决上述问题。

BPA和BPS的分子结构如图1。

1  实验部分

1.1  试剂与材料

甲醇（色谱纯，德国Merck公司）;BPA，PBS（标样纯度为98.5%，日本东京化成工业株式会社）;同位素内标BPA-D4（纯度为97.8%，日本东京化成工业株式会社）;同位素内标BPS-13C12（纯度为99%，日本东京化成工业株式会社）;实验用水为亚沸蒸馏水。

1.2  仪器与设备

TSQ QUANTUM型超高效液相色谱串联四级杆质谱仪（配电喷雾离子源，美国赛默飞世尔科技公司），氮吹仪（美国 Caliper公司），十万分之一天平（瑞士 梅特勒-托利多）， 二乙烯苯及N-乙烯基吡咯烷酮（HLB）固相萃取柱（美国沃特世公司）。

1.3  标准溶液配制

使用十万分之一天平准确称取目标化合物BPA及BPS、同位素内标BPA-D4及BPS-13C12标准物质10 mg（质量精确到0.01 mg）。取BPA、BPS标准储备液配制成BPA为100 μg/L和BPS为20ug/L的中间液。取BPA-D4、BPS-13C12标准储备液配制成BPA-D4为100 μg/L和BPS-13C12为20 μg/L中间液。实验中用50%甲醇-水溶液将混合中间液稀释成标准工作液，现用现配。

1.4  色谱条件

色谱柱：Waters ACQUITY UPLCTM BEH C18柱（100 mm×2.1 mm，1.7 m，美国沃特世公司）。进样量设定为5 μL;柱温设定为40 ℃;流动相为甲醇-水;梯度洗脱。目标化合物BPA、BPS梯度洗脱程序见表1。

1.5  质谱条件

使用电喷雾离子源（ESI），负离子模式，多反应监测（MRM）模式，电喷雾电压3 500 V，离子源温度350 ℃，喷针温度270 ℃，鞘气30 psi，辅助气20 psi，碰撞气1.5 mT。MRM质谱参数见表2。

1.6  样品采集

样品采集及运输严格按照国家地表水和污水监测技术规范以及样品的保存和管理技术规定，选取48 h之内未降雨地表河流断面采集样品，水样虹吸采集后装入棕色玻璃细口瓶密闭保存，锡箔纸包装，-4 ℃冷藏运输，水样预处理在48 h内完成。

1.7  样品前处理

首先，所采水样先经0.7 μm玻璃纤维滤膜过滤后，取200 mL水样，加入100 μL的目标化合物同位素内标混合液，混匀。

其次，用20 mL甲醇对HLB柱进行活化，然后用20 mL纯水对HLB小柱活化。活化后，将样品过HBL固相柱富集目标化合物，控制富集流速在1～2 mL/min，弃去滤液，抽干小柱，用10 mL甲醇洗脱，收集洗脱液，45 ℃水浴氮吹至尽干。

最后，用1 mL 50%甲醇-水复溶，涡流混匀，过0.22 μm PTFE滤膜，进样测定。

2  结果与讨论

2.1  色谱条件优化

不同的流动相组成对UHPLC-MS/MS中离子化效率有很大影响，本实验考察了甲醇-水体系和乙腈-水体系，实验表明，在甲醇-水体系中BPA和BPS的离子强度更高，因此选用甲醇-水体系作为流动相。流动相的酸碱性对待测组分的离子化强度、分离效果及峰形也有影响，因此本实验考察了中性的甲醇-水、酸性甲醇-甲酸-水、碱性的甲醇-氨水和甲醇-乙酸铵不同的流动相组成。結果表明，在甲醇-甲酸-水中待测物会受到甲酸的抑制，影响离子化效率;在甲醇-氨水中BPA和BPS峰形不好，出现分叉;在甲醇-水和甲醇-乙酸铵中响应相当、峰形、分离效果都没有明显差异。

综上所述，在避免引入更多无机盐的条件下，本实验选用甲醇-水作为流动相，待测组分均得到良好的分离，结果见图2。

2.2  固相萃取小柱选择

本方法研究了C18柱、HLB柱、Carb柱、MAX柱对实验的影响。在中性条件下，选用空白地表水进行添加，用上述小柱分别浓缩富集后，净化测定，结果见图3。实验表明C18柱对BPA富集效率约为70%，对BPS富集效率约为60%;Carb柱对BPA富集效率约为73%，对BPS富集效率约为68%;MAX柱对BPA的富集效率约为65%，对BPS的富集效率约为42%;而HLB柱对BPA的富集效率约为84%，对BPS富集效率约为78%。

由此可见，C18柱、Carb柱、MAX柱对BPA、BPS富集效率较低，BPA和BPS的相应强度较小，而HLB柱富集效果较好，响应强度最高。这是因为BPA和BPS极性较强，HLB填料具有亲脂亲水平衡特性，可用的极性范围较宽，所以HLB得富集效率较好，因此实验选用HLB柱对地表水样品进行富集净化，待测组分BPA和BPS都得到较高的回收率和灵敏度。

2.3  线性关系和方法检出限

本实验采用同位素稀释技术测定地表水中的BPA和BPS，内标法定量，线性方程及相关系数结果见表3。

实验结果表明，BPA浓度在1～100 μg/L、BPS浓度在0.2～20 μg/L范围内线性良好，相关系数在0.999 7以上。仪器检出限以3倍信噪比计，BPA检出限为0.5 μg/L、BPS检出限为0.1 μg/L。结合固相萃取的200倍富集倍数，得出地表水实际样品的最低检出浓度：BPA为2.5 ng/L，BPS为0.5 ng/L。

目前在我国地表水环境质量标准中对于BPA和BPS没有明确的限值要求，参考我国生活饮用水卫生标准中BPA的限值浓度要求为0.01 mg/L，本方法满足实际样品检测需要。

2.4  方法的回收率和精密度

选用空白地表水样品，加入混合标准溶液，分别制备高、中、低三个水平的加标样品，按照上述方法进行检测，每个样品平行测定6次，结果见表4。

实验表明BPA的回收率在97.6%～102%，相对标准偏差在0.6%～4.5%，BPS的回收率在95.1%～103%，相对标准偏差在1.2%～3.3%。

2.5  实际样品检测

2018年9月，分别采集辽宁地区3条支流河断面和1个水库地表水样品，按照本方法对PBA和PBS进行检测，结果见表5。在4份样品中有3份检测出双酚类化合物，均为PBA，检测浓度在8.56～12.62 ng/L，检测结果远低于我国生活饮用水卫生标准规定的PBA的推荐限量。

通过对实际样品的检测，结果表明该水体含有双酚类化合物，虽远低于生活饮用水卫生标准的限量标准，但仍要引起重视。

3  结 论

本方法通过色谱条件的优化、固相萃取条件的选取、实际样品的检测，最终确定采用HLB固相萃取小柱对地表水中BPA和BPS进行富集，以甲醇-水为流动相，采用同位素稀释技术，经C18色谱柱分离，UPLC-MS/MS定量测定。本方法分析时间短、稳定、简便、准确、较宽的线性范围，具有较高的灵敏度，且方法检出限低于生活饮用水卫生标准规定的限值，适用于地表水中BPA和BPS的检测。

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