高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定土壤中PAEs

楊秀娟，吳靜娜，王運(yùn)儒，杜國(guó)冬，農(nóng)耀京*

(1.農(nóng)業(yè)部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，廣西南寧 530001；2.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧 530001；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530001)

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高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定土壤中PAEs

楊秀娟1，2，3，吳靜娜1，2，3，王運(yùn)儒1，2，3，杜國(guó)冬1，2，3，農(nóng)耀京1，2，3*

(1.農(nóng)業(yè)部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，廣西南寧 530001；2.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧 530001；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530001)

[目的]測(cè)定土壤樣品中22種PAEs，建立檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法。[方法]應(yīng)用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS/MS)法，以多反應(yīng)監(jiān)測(cè)掃描方式測(cè)定22種塑化劑(PAEs)。[結(jié)果]被檢測(cè)樣品在添加水平為0.50～2.00mg/kg時(shí)，22種PAEs類化合物檢測(cè)質(zhì)量濃度范圍為0.10～3.00mg/L，具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r>0.990 0，擬合出線性方程；回收率為80.20%～139.50%，檢出限值為0.000 1～0.050 0mg/kg。[結(jié)論] 建立了PAEs類化合物的HPLC-MS/MS檢測(cè)方法，該方法適合應(yīng)用于土壤中PAEs類化合物的殘留分析。

土壤；塑化劑(PAEs)；HPLC-MS/MS

鄰苯二甲酸酯(PAEs)[1]俗稱“塑化劑”，又名酞酸酯，普遍應(yīng)用于玩具、食品包裝材料和清潔劑、潤(rùn)滑油、個(gè)人護(hù)理用品等產(chǎn)品中，具有軟化作用，可增加塑料的柔韌度。研究表明[2-4]，鄰苯類塑化劑容易遷移到環(huán)境中，并產(chǎn)生不良的干擾影響。塑化劑可通過(guò)消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體，具有生殖毒性和發(fā)育毒性[5]。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模使用含有塑化劑類地膜以及農(nóng)田塑料廢棄物殘留，造成農(nóng)田大面積污染，而塑化劑在與塑料的成型過(guò)程中是以分子間力連接并未完全與塑料高分子碳鏈聚合，因此，塑化劑可不間斷性地向大氣、土壤和水體中遷移，通過(guò)食物鏈進(jìn)入植物、動(dòng)物和人體，對(duì)生物環(huán)境造成不可忽視的危害[6-9]。目前，主要采用液相色譜法、氣相色譜法、氣相質(zhì)譜法及液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法等技術(shù)手段，對(duì)以農(nóng)產(chǎn)品、白酒、食用油及食品塑料外包裝等為對(duì)象的PAEs進(jìn)行檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)[10-16]。筆者采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)法對(duì)土壤中22種PAEs同時(shí)進(jìn)行測(cè)定、分析研究，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境(土壤)監(jiān)測(cè)提供可行的理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料供試土壤樣品為購(gòu)買(mǎi)的市售育苗土壤基質(zhì)。22種PAEs標(biāo)準(zhǔn)品及其縮寫(xiě)見(jiàn)表1，其中DPRP(0.25g)、DAP(0.25g)、DPHP(0.50g)和DNDP(0.25g)共5個(gè)純品標(biāo)樣均購(gòu)自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；其余17個(gè)標(biāo)樣均為1 000mg/L，購(gòu)自農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)檢中心(天津)。供試試劑為乙腈(美國(guó)fisher色譜)、甲醇(美國(guó)fisher色譜)、丙酮(美國(guó)fisher色譜)、水(哇哈哈純凈水)。試驗(yàn)器具包括醫(yī)用針筒注射器(5mL)和濾膜過(guò)濾器(0.22μm)。供試儀器為液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(島津LC-20ADXR型高效液相色譜儀和Qtrap3200質(zhì)譜聯(lián)用儀配有Analyst分析系統(tǒng)，美國(guó)ABSCIEX公司)和超聲震蕩器(scientzSB25-12DTD，寧波新芝生物科技股份有限公司)。

1.2方法

1.2.1樣品提取。取250.00～500.00g土壤樣品于100 ℃烘至恒重，過(guò)1.00mm篩，待測(cè)。稱取經(jīng)前處理土壤樣品5.00g于具塞量筒，加入20mL乙腈，超聲震蕩30min，靜置過(guò)夜，吸取上清液到離心管，于10 ℃在5 000r/min下離心20min。吸取離心管內(nèi)上清液1.00mL，加入1.00mL甲醇水混合液(1∶1)，過(guò)膜0.22μm，上機(jī)待測(cè)[17]。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)樣品配制。22種(PAEs)標(biāo)準(zhǔn)樣品分別吸取1.00mL于25.00mL容量瓶中，用色譜甲醇定容，配成40mg/L混合儲(chǔ)備液，密封儲(chǔ)存于4 ℃冰箱中。取0.50mL混合儲(chǔ)備液于20.00mL容量瓶，用甲醇定容，配成10.00mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用時(shí)稀釋成梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液[18-21]。

1.2.3液相程序。色譜柱：Shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm；流動(dòng)相：A相為色譜級(jí)乙腈，B相為0.10%甲酸水溶液；梯度洗脫程序：0～2min，B：98%～15%，保持至12min；12～13min，B：15%～2%，保持至20min；20～22min，B：2%～98%，保持至28min。

1.2.4質(zhì)譜程序。電噴霧電離正離子模式(ESI+)；質(zhì)譜掃描方式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)；CUR(CurtainGas)氣簾氣30.0Psi；CAD(CollisionGas)碰撞氣medium；IS(IonSprayVoltage)噴霧電壓5 500V；TEM(Temperature)霧化溫度550 ℃；GS1(IonSourceGas1)霧化氣55.0Psi；GS2(IonSourceGas2)輔助氣55.0Psi。

表1　供試22種PAEs名稱及其縮寫(xiě)

2　結(jié)果與分析

2.1色譜條件優(yōu)化選取4種不同長(zhǎng)度不同型號(hào)色譜柱分離22種PAEs，使用標(biāo)準(zhǔn)工作液對(duì)各規(guī)格色譜柱進(jìn)樣。從質(zhì)譜圖可知，使用shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm能在17min內(nèi)將22種成分有效分開(kāi)，峰型尖銳，對(duì)稱性好，出峰附近都沒(méi)干擾峰，各峰間隔適宜，是理想的色譜檢測(cè)條件。使用kinetex2.6uXB-C18 100A(100×4.6mm)分離效果也較好，但在相同色譜條件下，分離所用時(shí)間較長(zhǎng)，造成流動(dòng)相的浪費(fèi)，因此不建議采用。使用shiseidoCAPOELLPAKC18MG4.6mmI.D.×250mm和WATERSNoYa-PakC18 3.9×150mm2種色譜柱難以完全分離部分組分，因此不建議采用。

選取甲醇和乙腈作為有機(jī)流動(dòng)相，超純水與0.10%甲酸溶液作為水流動(dòng)相，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試，得到22種PAEs類化合物的MRM色譜(圖1)。經(jīng)比較可得，使用乙腈+0.10%甲酸作為水流動(dòng)相，離子豐度明顯優(yōu)于其他組合。

圖1　22種PAEs類化合物的MRM色譜Fig.1　The MRM of 22-PAEs compounds

2.2質(zhì)譜條件優(yōu)化在ESI+模式下，分別對(duì)毛細(xì)管電壓、錐孔電壓、碰撞能量和選擇離子對(duì)進(jìn)行優(yōu)化，選取經(jīng)碰撞后豐度響應(yīng)較高的2個(gè)離子作為特征離子對(duì)，得到22種PAEs類化合物參數(shù)(表2)。

2.3優(yōu)化基質(zhì)效應(yīng)由于PAEs類塑化劑廣泛存在于各種試驗(yàn)器具，因此試驗(yàn)過(guò)程中盡可能使用玻璃制品，減少干擾活污染，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。儀器方面，將連接液相色譜與質(zhì)譜儀之間的Peek管更換為同樣規(guī)格的金屬管(圖2)。由于土壤基質(zhì)成分復(fù)雜，為避免基質(zhì)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，使用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正。

表2　22種PAEs在MRM模式下的質(zhì)譜分析參數(shù)

注：a為優(yōu)化前；b為優(yōu)化后。Note： a.Before optimization；b.After optimization.圖2　儀器連接管路的優(yōu)化Fig.2　The optimization of equipment

2.4檢測(cè)線性范圍和檢出限設(shè)梯度濃度分別為0.10、0.50、1.00、2.00、3.00mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，以峰面積(Y)對(duì)相應(yīng)的質(zhì)量濃度(X)制圖，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線，并求出相應(yīng)的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明：22種PAEs類化合物在0.10～3.00mg/L檢測(cè)濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r>0.990 0以上；按照3倍信噪比計(jì)算得出22種PAEs類化合物檢出限結(jié)果為0.000 1～0.050 0mg/kg(表3)。

2.5回收率在前處理的土壤樣品中分別添加0.50、1.00、2.00mg/kg3個(gè)濃度水平的混合PAEs標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照“1.2.1”中的方法進(jìn)行提取處理，基質(zhì)空白配標(biāo)準(zhǔn)液上機(jī)檢測(cè)，獲得22種PAEs回收率(表4)。由表4可知，22種PAEs類化合物在土壤中3個(gè)添加濃度的回收率為80.20%～139.50%，符合預(yù)期結(jié)果；而DBP與DIBP回收率偏高，這可能是由于這2種PAEs類化合物廣泛存在于容器、流動(dòng)相及液相色譜系統(tǒng)中，不可避免地造成了本底干擾。

3　結(jié)論與討論

(1)該研究主要針對(duì)土壤樣品中殘留的22種PAEs類化合物進(jìn)行檢測(cè)分析，采用shim-packXR-ODSⅡ 2.0mmi.d×75mm色譜柱，在ESI+模式下進(jìn)行條件優(yōu)化，22種PAEs類化合物能很好地被分離檢測(cè)。樣品中22種PAEs類化合物檢測(cè)質(zhì)量濃度范圍為0.10～3.00mg/L時(shí)具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r>0.990 0，擬合出線性方程，濃度檢出限值為0.000 1～0.050 0mg/kg；在土壤中樣品中添加3個(gè)濃度的PAEs標(biāo)準(zhǔn)液回收率為80.20%～139.50%，符合預(yù)期檢測(cè)結(jié)果；而DBP與DIBP由于系統(tǒng)本底較高，回收率偏高，為131.00%～139.50%，其影響因子有待于進(jìn)一步確認(rèn)、優(yōu)化。該研究建立了檢測(cè)土壤中殘留的22種PAEs類塑化劑的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，該技術(shù)具有快速檢測(cè)、分離效果好、準(zhǔn)確可靠以及對(duì)色譜柱和儀器殘留少的特點(diǎn)。

表322種PAEs的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

Table3Thelinearequation，correlationcoefficientanddetectionlimitof22-PAEs

序號(hào)SerialNo.化合物Compounds擬合方程Linearequation相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient(r)檢出限值Detectionlimitmg/kg1DMEPY=273X+3.74e+0030.99510.00202DEEPY=978X+2.01e+0050.99610.00203DNPY=3.41e+003X+1.1e+0060.99670.00804BBPY=1.42e+003X+2.5e+0050.99360.00505DEPY=1.77e+003X+2.41e+0050.99350.00406DIDPY=2.98e+003X+8.45e+0050.99290.00207DBPY=4.36e+003X+3.05e+0060.99000.00408DINPY=500X+1.52e+0050.99400.00809DIBPY=34.9X+3.37e+0040.99150.020010BBZPY=2.82e+003X+4.61e+0050.99230.002011DCHPY=2.69e+003X+2.33e+0050.99820.000112DBEPY=1.14e+003X+2.35e+0050.99440.000513DMPY=366X+2.08e+0040.99120.004014BMPPY=2.37e+003X+2.48e+0050.99920.002015DEHPY=982X+2.85e+0050.99250.020016DPPY=271X+5.67e+0040.99360.007017DHXPY=896X-1.86e+0040.99390.020018DNOPY=314X-2.87e+0040.99050.050019DAPY=709X-1.04e+0040.99570.003020DPRPY=2.69e+003X+2.02e+0050.99100.000121DNDPY=6.65e+003X+2.40e+0060.99290.000222DPHPY=85X+9.30e+0030.99100.0100

表4　22種PAEs的回收率

(2)由于PAEs類化合物廣泛存在于容器、流動(dòng)相和色譜原件中，試驗(yàn)中盡量使用金屬元件代替Peak材料元件；試驗(yàn)前須對(duì)試劑、試驗(yàn)用水、玻璃儀器等進(jìn)行凈化處理；所用的玻璃器皿需要用清潔劑清洗，再用無(wú)離子水洗后用丙酮浸泡3.0h，然后用重蒸正己烷清洗2次，在200 ℃焙干2h；用空白試劑進(jìn)行比較和扣除，盡量避免產(chǎn)生干擾因子。

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DeterminationofPAEsinSoilbyHPLC-MS/MS

YANGXiu-juan1,2,3,WUJing-na1,2,3,WANGYun-ru1,2,3,NONGYao-jing1,2,3*etal

(1.SupervisionandTestingCenterforSubtropicalFruitandVegetableQuality,MinistryofAgriculture,Nanning,Guangxi530001; 2.GuangxiSubtropicalCropsResearchInstitute,Nanning,Guangxi530001; 3.LaboratoryofQuality&SafetyRiskAsseaamentforAgro-products,MinistryofAgriclture,Nanning,Guangxi530001)

[Objective]Theaimwastodetermine22-PAEsinsoilsamplesandestablishdetectionandevaluationmethod. [Method]ByusingHPLC-MS/MSmethod, 22-PAEsweredeterminedwithmultireactionmonitoringscanningmode. [Result]Detectionofsamplesatthelevelof0.50to2.00mg/kg, 22kindsofPAEscompoundsinthedetectionofmassconcentrationrange: 0.10- 3.00mg/Lwithagoodlinearrelationship,thecorrelationcoefficientr> 0.990 0,thelinearequationwasobtained;recoveryratewas80.20%-139.50%,detectionlimitwas0.000 1-0.050 0mg/kg. [Conclusion]HPLC-MS/MSdetectionmethodforPAEscompoundsisestablished,whichissuitableforresidueanalysisofPAEscompoundsinsoil.

Soil;PhthalateAcidEster(PAEs);HPLC-MS/MS

廣西熱作所科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)項(xiàng)目(桂熱研201501)。

楊秀娟(1982- )，女，山西大同人，助理研究員，碩士，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。*通訊作者，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。

2016-05-03

S181

A

0517-6611(2016)18-045-04