土壤中鄰苯二甲酸酯前處理與分析方法

李凌偉 邱自兵 何姝 王志苗 葉文婷 張從鈴 何婷 成院飛

（深圳市宇馳檢測技術有限公司 廣東深圳 518055）

鄰苯二甲酸酯類別名酞酸酯類，是一類化合物的總稱[1]，酞酸酯類化合物通常為無色油狀粘稠液體，可通過鄰苯二甲酸酐與醇類酯化制備，其結構如圖1所示，難溶于水，易溶于有機溶劑，常溫下不易揮發。鄰苯二甲酸酯化合物（PAEs）主要成員有鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP）、鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）、鄰苯二甲酸二異辛酯（DEHP）、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP），最常見的是DBP和DEHP。

圖1 鄰苯二甲酸酯化合物分子結構

該類化合物具有相當寬的液態溫度范圍，具有很大的流動性，較小的揮發性和水溶性，因此造成了該類化合物在環境中特殊的環境行為和在環境中長期廣泛地存在。

鄰苯二甲酸酯可以增強塑料制品的可塑性和強度，因此被廣泛用作塑料的增塑劑。同時，因其易溶于有機溶劑，常溫下不易揮發等特性，也被用作化工載體、化妝品、潤滑劑和去泡劑的生產原料。鄰苯二甲酸酯與聚烯烴類塑料分子之間的鏈接主要靠氫鍵或范德華力，彼此之間相對獨立，鄰苯二甲酸酯容易從塑料中遷移出來，對空氣、水和土壤造成污染。

在鄰苯二甲酸酯污染認知之前，一直認為鄰苯二甲酸酯是低毒性物質，因而鄰苯二甲酸酯的種類與產量很大。但是最近的研究結果表明鄰苯二甲酸酯是一類環境激素，易于在人體富集，高濃度的PAEs具有致突變、致癌和致畸性、生殖發育毒性[2~4]，嚴重危害人類的心身健康。

環境激素是指與人體內源性雌激素具有一定的相似性的人工合成化合物，其進入人體后，與人體內的激素受體結合，產生與激素相同的作用，擾亂人體激素正常代謝，影響生殖發育。鄰苯二甲酸酯可通過呼吸、飲食和皮膚接觸進入人體內，在生物體中有較強的富集，一旦進入人體，很快就積蓄在體內脂肪，不易排泄。鄰苯二甲酸酯的急毒性不強[5]，對人體的危害是一個相對緩慢的過程，需要較長的時間才會變現出來，并且鄰苯二甲酸酯還能通過哺乳由母親傳遞給嬰兒，從而產生跨代影響。據相關動物實驗表明，鄰苯二甲酸酯的急性毒性不大，但在大劑量情況下，對動物有致畸、致癌和致突變作用。其亞急性毒性主要變現為損害肝、腎、睪丸，抑制精子形成，影響生殖技能等[6]。

鄰苯二甲酸酯類化合物的污染對全球環境產生了深刻而長遠的影響，已成為世界各國政府和環境科學工作者密切關注的有機污染物。目前在世界上商品化使用的鄰苯二甲酸酯中，美國EPA將其中的6種列為重點控制的污染物，世界野生動物基金會（WWF）將其中的8種列在環境激素名單中[7]，我國將其中的3種列為優先控制污染物[8]。

由于土壤樣品的基體復雜，所含干擾物較多，所以在測定前有效提取樣品中的PAEs是十分重要的。本文結合近年來土壤中有關PAEs的研究，對國內外有關土壤中的PAEs的前處理技術和檢測方法進行概述，以期為今后的土壤中PAEs來源調查、分布特征等研究工作提供幫助，同時也為建立土壤中的PAEs的相關檢測分析標準提供技術參考。

1 土壤中鄰苯二甲酸酯的提取方法

由于土壤樣品基體成分復雜，在分析土壤中PAEs含量時，前處理的好壞直接關系到結果的準確性，因此選擇恰當的前處理方法十分關鍵，目前土壤和底泥中PAEs檢測的前處理方法有以下幾種：

1.1 索氏提取法

索氏提取（Soxhletextraction）是最為經典的前處理方法，也是很多國家檢測PAEs的標準前處理方法。索氏提取法主要的優點是具有較高的回收率較，但是該前處理方法耗時長，需要使用大量的有機溶劑，操作也相對繁瑣。曹攽[9]等采用索氏提取-固相萃取柱凈化分離、高效液相色譜測定土壤中6種鄰苯二甲酸酯類物質。方法回收率為95.3%~108.0%，相對標準偏差為0.83%~3.53%，具有很高的回收率。

1.2 超聲萃取法

超聲波萃取是利用超聲波輻射壓強產生的強烈空化效應、機械振動、擾動效應、乳化、擴散、擊碎和攪拌作用等多級效應，增大物質分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，減少目標物與樣品基體之間作用力，加速目標物的擴散釋放進入溶劑并充分且均勻地與溶劑混合，使得目標物能夠有效地與樣品基體分離。超聲萃取法具有萃取效率高、無需高溫、安全性好、操作簡單易行等特點，因此被廣泛應用于樣品的前處理，但是超聲波可能會破壞不穩定化合物的原有結果，所以超聲萃取不適宜用于提取不穩定化合物。PAEs結構穩定，可以用超聲萃取法提取土壤中PAEs。白利濤[10]等采用超聲波輔助萃取-非極性C18固相萃取小柱凈化-GC/MS測定了土壤中6種鄰苯二甲酸酯類污染物，實際土樣加標回收率在73.9%~105.4%之間，取得了較好的效果。

1.3 微波萃取法

微波萃取是利用溶劑可吸收微波所產生的微波能量，提升萃取溫度，有利于被萃取成分從基體中分離，加速被萃取成分向萃取溶劑界面擴散速率，從而使萃取速率提升。陳莎[11]等以微波萃取和氣相色譜法測定底泥中的6種鄰苯二甲酸酯類環境激素，方法回收率為60%~120%，取得了良好的效果。

1.4 加速溶劑萃取法

加速溶劑萃取（ASE）是一種在較高溫度和壓力下用溶劑萃取固體或半固體的樣品前處理方法，該法具有有機溶劑用量少、操作自動化、萃取速度快、回收率高等優點[12-15]。閆蕊[16]等以正己烷為萃取溶劑，在160℃下，靜態萃取4次，每次12min，萃取液經旋轉蒸發濃縮，以乙腈-0.1%甲酸溶液為流動相梯度洗脫分離后，用LC-MS/MS結合大氣壓化學源進行定性及定量分析。樣品的加標平均回收率為72.8%~101.8%。

1.5 協同萃取技術

超聲微波協同萃取是在超聲波萃取和微波萃取技術的基礎發展起來的一種新型樣品預處理技術。楊嵐欽[17]以超聲微波協同萃取技術對土壤中鄰苯二甲酸酯進行預處理，經佛羅里硅土柱凈化，采用氣象色譜進行分析，模擬土樣中PAEs的平均回收率可達92.5%。

2 前處理方法

由于在前處理過程中，提取溶劑是非選擇性的，萃取溶劑中除了含有PAEs外，還含有其他雜質，這些雜質可能會干擾PAEs的定量分析，因此需要對提取液進行純化，保證進行定量分析的準確性，純化也是土壤中PAEs含量分析過程中比較重要的一步，純化效果的好壞直接關系到定性和定量的準確性。常用的純化方法柱層析法和凝膠色譜法。柱層析法應用廣泛、方法操作簡單；凝膠色譜法因其操作簡單、不使用有機溶劑、分離效果好等優點，逐步成為一種重要的前處理方法。

3 分析方法

鄰苯二甲酸酯的分析方法主要有氣相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法、液相色譜法。

3.1 氣相色譜法

氣相色譜法是一項比較成熟的分析方法，其工作原理是不同組分具有不同的物理和化學性質，與固定相有著不同的相互作用而被流動相以不同的速率帶動，在固定相中進行分離，使得不同組分在不同時間流出，根據不同組分保留時間進行定量分析。龍成生[18]等以高純氮為載氣，進樣口溫度250℃，檢測器溫度300℃，進樣量1μL的條件下分析底質中4種鄰苯二甲酸酯的含量。建立的測定方法中4種鄰苯二甲酸酯的檢出限均在0.62μg/kg~1.21μg/kg之間；相對標準偏差均在0.05%~9.65%之間；回收率均在78%~101%之間。

3.2 氣相色譜-質譜聯用法

氣相色譜-質譜聯用技術（GasChromatography-massSpectrometry,GC-MS），被大量應用于復雜有機物的定性與定量分析，既具有氣相色譜的高分離性，又有質譜的低檢出限，氣相色譜-質譜聯用技術主要適用于定性定量分析低沸點、熱穩定性好的有機化合物。白利濤等采用超聲波輔助萃取-非極性C18固相萃取小柱凈化-GC/MS測定了土壤中6種鄰苯二甲酸酯類污染物，以高純氦氣為載氣，進樣口溫度250℃，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，質量掃描范圍30amu～300amu。實際土樣加標回收率在73.9%~105.4%之間，取得了較好的效果。

3.3 高效液相色譜法

高效液相色譜法（HPLC）是現代發展起來的一項儀器分析技術，主要應用于高沸點、大分子、強極性、熱穩定性差化合物的定性和定量分析，具有操作簡便、分析快速、靈敏度高和應用范圍廣的優點。曹攽等采用索氏提取-固相萃取柱凈化分離、高效液相色譜測定土壤中6種鄰苯二甲酸酯類物質。以水和乙腈為流動相，流速為0.2mL/min，柱溫35℃，紫外波長225nm，方法回收率為95.3%~108.0%，相對標準偏差為0.83%~3.53%。

4 結論與展望

目前，隨著社會經濟發展和工業化程度的提高，公眾對健康和環境的要求越來越高，土壤中PAEs的污染逐漸受到重視和關注。土壤基體復雜、干擾物質多，難以直接測定，需要一系列的提取、凈化以滿足ppb級的痕量分析。就當前研究現狀而言，以下兩個方面的問題仍有待在今后的研究中進一步完善和提高。

4.1 前處理技術水平需進一步提高：傳統的預處理方法，如索氏提取和超聲提取技術相對成熟，但是需要使用大量有機溶劑，處理時間長，會對環境造成二次污染。探索更為簡單、快速、高效的前處理方法將是今后的研究重點和方向。

4.2 分析方法的選擇：目前測定土壤中鄰苯二甲酸酯的方法主要有氣相色譜法（GC）、氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）、高效液相色譜法(HPLC)。但是并未建立相應的國家標準，因此建立一種高效、可靠的方法是今后的研究重點和方向，為建立國家標準方法提供技術參考和支持。

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