快速溶劑萃取-層析柱凈化-氣相色譜質譜法測定土壤中對苯二甲酸二（2-乙基己基）酯含量

包蘇英，王 瑞，徐琳燕，楊 悅

（杭州中一檢測研究院有限公司,浙江 杭州 310052）

鄰苯二甲酸酯增塑劑因其生殖毒性和致癌性，受到歐盟、美國等的限用和禁用，目前正在研究開發的代用增塑劑品種，包括對苯二甲酸酯[1]。本文主要研究土壤中對苯二甲酸二 （2-乙基己基）酯的檢測方法，該法經驗證后也可適用于其他對苯二甲酸酯的檢測。對苯二甲酸二（2-乙基己基）酯是一種重要的增塑劑原料，類似于鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的功能，廣泛應用于軟質聚氯乙烯及電纜料中，具有揮發性低、低溫下柔軟性好、耐水、耐油等特點[2]。

土壤中樣品提取方法主要有微波萃?。∕AE）、超聲提?。║E）、索氏提?。⊿OX）、液液萃取 （LLE）、固相萃取 （SPE）和超臨界流體萃?。⊿FE）等[3-5]，這些方法存在萃取時間長、有機溶劑用量大、操作過程復雜、實際應用效果不理想等缺點。Ezzell等[6]在1995年提出了快速溶劑萃取法（ASE），具有萃取速度高，溶劑用量少，操作簡單，使用方便靈活，操作安全可靠，萃取殘留少，該提取方法已被美國EPA3545收錄為處理固體樣品的標準方法之一[7]，目前廣泛應用于土壤、沉積物和固體廢物中半揮發性有機物的樣品前處理[8-9]。我國于2016年3月將該方法納入到環境保護標準（HJ 783-2016），該標準規定了提取土壤和沉積物中有機物的加壓流體萃取方法[10]。我國于2017年9月實施的《土壤和沉積物 半揮發性有機物的測定 氣相色譜-質譜法 HJ 834-2017》適用于測定土壤和沉積物中的鄰苯二甲酸酯類[11]，但該標準還沒有驗證對苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的檢測方法。

土壤中樣品凈化方法有硫酸磺化、氧化鋁柱、硅膠層析柱、硅酸鎂層析柱、凝膠滲透色譜凈化等[12-14]，適合于對苯二甲酸酯類的凈化方式有氧化鋁柱、硅酸鎂層析柱、凝膠滲透色譜。但氧化鋁柱凈化操作比較復雜、穩定性不高[15]；凝膠滲透色譜凈化時間長，儀器成本高[16]；硅酸鎂層析柱相對具有萃取效率高、應用范圍廣泛，使用方便簡單等特點，所以本方法建議選擇硅酸鎂層析柱凈化樣品。目前在國內主要應用于鄰苯二甲酸酯類、有機氯農藥、多環芳烴、苯胺類、亞硝基胺類、鹵代醚烴類等凈化處理。

筆者利用快速溶劑萃取-層析柱凈化-氣相色譜質譜法測定土壤中DIOP的含量，該方法具有操作簡單，速度快、提取效率高、凈化完全、檢出限低等優點，能夠滿足土壤中DIOP的含量檢測要求。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

快速溶劑萃取儀：ASE-350型，美國賽默飛世爾科技公司；氣相色譜-質譜聯用儀：QP2020 GC-MS型，日本島津科技公司；旋轉蒸發儀：Rotavapor R-215型，瑞士步琦儀器公司；氮吹濃縮儀：N-EVAP112型，美國Oranomation公司；硅酸鎂層析柱：市售或自備填充填料；

對苯二甲酸二（2-乙基己基）酯標準品：純度98.2%，德國Dr.Ehrenstorfer公司；菲-d10標準液：濃度為5000 mg/L，美國o2si公司；二氯甲烷、丙酮、正己烷均為農殘級，甲醇為色譜級；無水硫酸鈉、乙醚均為優級純；硅藻土、玻璃纖維濾膜等。

1.2 土壤樣品制備

將樣品放在陶瓷盤或不銹鋼盤上，除去土壤中的枝棒、葉片、石子等，自然干燥不影響分析目的時，可采用自然通風干燥（也可采用冷凍干燥或無水硫酸鈉干燥），用球磨機研磨成細小顆粒，再過250μm（60目）的金屬篩，按照HJ/T 166進行四分法取樣，裝入棕色玻璃瓶中，密封貼上標簽，再放入冰箱中于-20℃冷凍保存，待用。

1.3 樣品前處理

1.3.1 快速溶劑的萃取

取洗凈的萃取池擰緊底蓋，將專用的玻璃纖維濾膜裝入其底部，頂部放置專用漏斗，先加入少許硅藻土，再加入事先稱好的10.00 g土壤樣品（如需內標菲-d10一并加入試樣中），最后再用硅藻土混合輕微搖晃，將其兩端壓實密封好，移去漏斗，擰緊頂蓋。將其豎直平穩放入快速溶劑萃取儀樣品盤上。用合適的萃取溶劑進行加壓流體萃取，萃取結束后，收集萃取液。（快速溶劑萃取條件設置：萃取壓力：1600 psi（約為 11.0336 MPa）；預萃取平衡：5 min；靜態萃取時間：5 min；萃取溫度：100℃；沖洗體積：為萃取池溶劑的60%；靜態循環次數：2次。）

1.3.2 硅酸鎂柱的凈化

在凈化之前，將樣品萃取液濃縮至2 mL，并將提取液溶劑轉換為正己烷。用40～60 mL正己烷預淋洗凈化柱（洗脫速度2 mL/min），棄去這部分洗脫液，在柱上端加入約2 g銅粉，再加入10 mL正己烷至剛好浸沒銅粉時關閉活塞。定量轉移2 mL樣品萃取液至柱上，再用2 mL正己烷清洗并完成轉移，打開活塞，當銅粉層剛暴露于空氣中之前，加40 mL正己烷洗脫柱子，棄去此正己烷洗脫液。用100 mL乙醚-正己烷混合溶劑（20+60）洗脫柱子，收集全部流出液，待用。

1.3.3 旋轉蒸發濃縮

先用無水硫酸鈉干燥過濾凈化流出液，將流出液放在旋轉蒸發儀（旋轉速度120 r/min，溫度設定為 40℃，壓力為 3.85×104Pa）上濃縮至2 mL，并用少量二氯甲烷-丙酮混合溶劑將旋轉蒸發瓶底部沖洗2次，再將全部的濃縮液轉移到氮吹儀的定量濃縮管中，再用氮吹濃縮至1 mL，供分析。

1.4 儀器工作條件

1.4.1 色譜

色譜柱：SH-Rxi-5Sil MS型色譜柱 （30 mm×0.25 mm×0.25 μm）；柱流量：0.95 mL/min，流量控制方式：線速度（36 cm/s）；吹掃流量：3 mL/min；進樣口溫度：270℃；進樣時間：1 min；進樣體積：1μL；不分流進樣；升溫程序：初始溫度為80℃，保持1 min，以25℃/min速率升溫至270℃，保持8 min。

1.4.2 質譜

離子化方式：EI離子源；采集方式：SCAN；掃描范圍：45～450 m/z；掃描間隔：0.30 s；定量方式：目標離子（m／z）為 149，定性離子為 167，261；溶劑延遲：4.5 min；離子源溫度：230℃；接口溫度：280℃。

1.5 標準溶液和工作溶液的制備

1.5.1 DIOP標準儲備溶液的制備

準確稱取0.0453 g的DIOP純品放置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀釋定容至刻度線，搖勻，制得相應質量濃度為4448μg/mL的標準儲備溶液，并于4℃冰箱中避光保存，有效期為3個月。

1.5.2 DIOP中間儲備溶液的制備

準確移取1.124 mL DIOP儲備液 （4448μg/mL）用甲醇溶解稀釋并定容至5 mL容量瓶中，搖勻，制得濃度為1000μg/mL的中間儲備液，并于4℃冰箱中避光保存，有效期為1個月。

1.5.3 內標菲-d10中間儲備溶液的制備

準確移取1 mL菲-d10標液 （5000 mg/L）置于5 mL容量瓶中，用甲醇稀釋定容搖勻，制得濃度為1000μg/mL的中間儲備液，于4℃冰箱中避光保存，有效期為1個月。

1.5.4 DIOP的標準工作溶液的制備

分別準確移取 10μL、20μL、50 μL、100μL、200μL、500μL的 DIOP中間儲備液 （1000μg/mL）于10 mL容量瓶中，依次加入50μL內標菲-d10儲備液（1000μg/mL）混勻，用二氯甲烷稀釋定容至標線，配制成濃度依次為1.0μg/mL、2.0 μg/mL、5.0 μg/mL、10.0 μg/mL、20.0 μg/mL、50.0μg/mL的標準系列，取1.00 mL上述標準系列于2 mL進樣瓶中，以1.0μL進樣體積分別測定標準系列濃度。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

2.1.1 快速溶劑萃取條件

加壓溶劑萃取效果主要通過萃取溫度、萃取溶劑和在萃取池中添加吸附劑三者的有效結合來完成。本文分別對萃取溫度80℃，100℃，120℃進行試驗，可得出DIOP回收率分別為75.8%、91.2%、94.5%，故萃取池溫度設定為100℃。分別對二氯甲烷、丙酮、二氯甲烷+丙酮三種萃取溶劑進行試驗，可得出DIOP的回收率分別為86.3%、90.4%、89.7%，雖然丙酮的萃取回收率高，但考慮到其易制毒性，故仍選擇二氯甲烷和丙酮（1∶1）作為萃取劑；同時選擇在萃取池中加入硅藻土和無水硫酸鈉作為吸附劑，可大大提高其萃取效率，弗羅里硅藻土填料對樣品中的極性雜質有很強的吸附作用，可以有效地去除土壤中的干擾物質[16]；在萃取池中加入銅粉，可起到在萃取液里達到脫硫效果。

2.1.2 萃取液濃縮方法

目前濃縮技術主要有KD濃縮、氮氣常壓濃縮、負壓旋轉蒸發濃縮、負壓平行震蕩濃縮和負壓結合氮吹濃縮等幾種方式。本實驗選擇負壓旋轉蒸發濃縮和氮吹濃縮相結合的方法，旋轉濃縮設定轉速為120 r/min，負壓設定為3.85×104Pa，水浴溫度為40℃，溶劑置換氮吹濃縮，水浴溫度控制在35℃，氮吹速度維持液面處于輕微的波動下為宜。經驗證，這兩種濃縮方式相結合的方法，即能提高濃縮萃取液的速度，節省時間，又能提高濃縮后目標物的回收率，DIOP可達90%以上的回收率。

2.1.3 樣品凈化方法

參考環境保護部頒布的HJ 834-2017標準、美國EPA8270D中的柱凈化法[17]，根據吸附劑不同和洗脫溶劑不同會有很多種凈化方法。其中多種方法凈化結果均不理想，有的是吸附雜質的能力差，有的雜質會隨著淋洗液與目標物一起被洗脫，有的是目標物被吸附導致難以洗脫。最終通過驗證試驗，硅酸鎂柱凈化對DIOP較為適合，DIOP的回收率達到85%以上，故選擇硅酸鎂柱凈化。

2.2 色譜條件的設定過程

色譜條件的設定主要取決于樣品的進樣量、進樣口的溫度以及柱溫的升溫程序，本文對進樣量 1μL、2μL、5μL進行試驗，得到 DIOP的回收率分別為82.5%、83.9%、85.5%；分別對進樣口溫度為260℃，270℃，280℃進行試驗，得到DIOP的回收率分別為78.5%、80.1%、84.5%；重復試驗優化柱箱溫度的升溫程序，考慮到進樣體積太大，會產生溶劑效應，易阻止樣品的解析和造成色譜柱的污染，結合樣品的分析時間和分離度，故最終設定進樣體積：1μL；進樣口溫度：270℃；初始溫度為80℃，保持1 min，以25℃/min速率升溫至270℃，保持8 min。因樣品中DIOP的含量一般不是很高，故選擇不分流進樣，最大程度地達到較低的檢出限。

2.3 質譜條件的設定過程

掃描方式的選擇是質譜條件設置的關鍵，全掃描方式（SCAN）能夠適用于基質復雜的樣品定性定量地分析，選擇性掃描方式（SIM）能夠達到更低的檢出限，本文考慮到實際樣品分析過程中，存在干擾和雜質峰，故選擇全掃描方式（SCAN），掃描質量數范圍：35～500 u；定量方式：定量離子（m／z）為 149。

2.4 標準曲線和檢出限

采用內標法定量，得到DIOP標準濃度系列與內標菲-d10（5μg/mL）的響應值與面積比，響應值定義為目標離子的質譜峰面積，結果見表1。

表1 DIOP標準濃度系列與菲-d10的響應值與面積比

圖1 DIOP和菲-d10的標準曲線圖與濃度比

DIOP標準溶液的濃度與內標的濃度比為橫坐標，以待測物質目標離子響應值與內標目標離子面積比為縱坐標繪制標準曲線。DIOP的標準曲線線性濃度范圍為0～50μg/mL，線性回歸方程Y=0.2499X，R=0.9965。

根據儀器最低可檢出DIOP的濃度或含量，按照HJ 168-2010《環境檢測 分析方法標準制修訂技術導則》確定檢出限的方法，重復7次試驗操作空白加標樣品，將個測定結果換算為樣品種的濃度或含量，得出其標準偏差，計算本方法的檢出限為0.03 mg/kg，結果見表2。

表2 方法的檢出限結果（n=7）

2.5 質譜色譜峰分析譜圖

用全掃描方式（SCAN）掃描得到總離子流圖（TIC），DIOP和菲-d10保留時間分別為8.971 min，14.615 min，見圖2。DIOP的質譜圖確定定量離子（m／z）為 149，定性離子（m／z）為 167，261，見圖 3。菲-d10的質譜圖確定（內標物）定量離子（m／z）為188，見圖 4。

圖2 DIOP和內標菲-d10（物）的TIC圖

圖3 DIOP離子質譜圖

圖4 菲-d10（內標物）離子質譜圖

2.6 方法的精密度和準確度

稱量10.00 g制備好的土壤樣品，經驗證測定土壤本底值未檢出目標物，可作為加標基體樣品。在相同的條件下對空白土壤樣品分別進行不同濃度的加標試驗，驗證方法的精密度和準確性。用同一臺設備和儀器條件下測定土壤樣品中的DIOP含量，分別稱取18份10.00 g土壤樣品，每6份分別加入低、中、高含量依次為0.16μg、1.00μg、2.00μg DIOP標液后混勻試樣，按樣品前處理方法萃取、凈化樣品，濃縮定容后上機分析，測定基體加標的相對標準偏差（RSD）和平均回收率，結果見表3，該相對標準偏差可認為符合樣品前處理方法的相對標準不確定度，該平均回收率結果可認為符合土壤有機物檢測的加標回收率質量控制要求（70%～130%）。

由表3可知，三個水平加標回收率為75.0%～116.0%之間，相對標準偏差為0.55%～6.55%之間。所以本方法測定的方法精密度和準確度分別滿足：質控要求RSD≤15%，加標回收率符合在70%～130%之間。

表3 方法的精密度和準確度（n=6）

2.7 樣品分析

按本方法操作對某制藥廠附近的土壤樣品采集、預處理、萃取、凈化、濃縮及定容等，平行樣測定結果RSD均小于15%，符合檢測質量控制和質量保證，測定結果見表4。

表4 實際樣品中檢測DIOP的含量（mg/kg）

3 結論

土壤中的對苯二甲酸二（2-己基乙基）酯經快速溶劑萃取儀ASE-350萃取，經硅酸鎂層析柱凈化，采用全掃描方式采集-氣相色譜-質譜法進行定性定量測定。該方法具有萃取效果好，靈敏度高，重現性好，前處理操作簡便及純化效果好等優點。所以可用于分析土壤中DIOP含量的測定。