磁性聚苯乙烯-Fe3O4固相萃取-超高效液相色譜-串聯質譜法測定水中雙酚A

秦 園,錢志榮,吳 梅,吳建兵,王惠芳,陳祝軍

(張家港市疾病預防控制中心,張家港 215600)

雙酚A(BPA)常被用于制造塑料瓶、食品和飲料罐內側涂層[1]。隨著BPA 的廣泛應用,其在環境水體[2]、食品[3]和人體[4]中均有檢出。BPA 能影響生物體的內分泌系統,導致內分泌失調[5-6],嚴重時會威脅人體健康。BPA 會隨著工業廢水的排放污染清潔水源[7]。有報道顯示,BPA 在我國環境水體中已有檢出[8-9],因此,BPA 對日常飲用水的污染越來越受人們的重視。

通常水體中BPA 含量極低,儀器很難直接檢出,對其檢出的關鍵在于前期預處理的效果。目前,磁性固相萃取技術受到極大關注,與傳統的固相萃取相比,其具有易操作、成本低、萃取效率高等優勢[10-12]。

本工作以磁性聚苯乙烯-Fe3O4(HCP-Fe3O4)為固相萃取吸附材料富集水中的BPA,經外部磁場分離水相,甲醇洗脫HCP-Fe3O4后所得萃取液中的BPA 再經超高效液相色譜-串聯質譜法(UHPLC-MS/MS)檢測,從而建立一種簡便、高效、靈敏的水中BPA 含量的測定方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

UPLC/XEVO TQD 型液相色譜-串聯質譜儀;一次性針頭過濾器(13 mm×0.22μm);IKA MS3 digital型混懸儀;Simplicity型純水機。

BPA 標準溶液:1 000 mg·L－1。

BPA 標準儲備溶液:移取1 000 mg·L－1BPA標準溶液1 mL 于10 mL 容量瓶中,用甲醇稀釋并定容,配制成100 mg·L－1標準儲備溶液,于4℃避光保存,使用時用甲醇稀釋至所需質量濃度。

試驗所用甲醇、乙腈均為色譜純;HCP-Fe3O4磁珠;試驗用水均為超純水。

1.2 儀器工作條件

1)色譜條件 ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(50 mm×2.1 mm,1.7μm);柱溫30 ℃;流量0.6 mL·min－1;分離時間6.0 min;進樣體積5.0μL;流動相A 為甲醇,B 為水。梯度洗脫程序:0～2 min時,A 為50%;2～4 min時,A 由50%升至90%;4～6 min時,A 由90%降至50%。。

2)質譜條件 負離子電噴霧離子源(ESI－);多反應監測(MRM)模式;脫溶劑氣為氮氣,溫度550 ℃,流量1 000 L·h－1;毛細管電壓3.5 k V,錐孔電壓50 V;碰撞氣為高純氬氣。特征離子、碰撞能量和錐孔電壓見表1,表中“?”為定量離子。

表1 雙酚A的MRM 參數Tab.1 MRM parameters of BPA

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液中BPA 的富集及測定

取0.5 mg HCP-Fe3O4加入到5 mL的1 mg·L－1BPA 標準溶液中,混懸儀充分振蕩混懸1 min,用磁鐵吸附HCP-Fe3O4磁性粒子,去除上清液;再加入水洗滌HCP-Fe3O4后,磁性分離去除上清液。向HCP-Fe3O4磁性粒子中加入2 mL 甲醇振蕩洗脫目標物,磁性分離收集上清液;上清液經0.22μm濾膜過濾后,按儀器工作條件進行測定。記錄試驗數據,以SPSS18.0 軟件進行統計學分析,p＜0.05時,認為差異有統計學意義。

1.3.2 實際樣品中BPA 的富集及測定

取100 mL水樣,按水樣與HCP-Fe3O4的體積質量比(m L∶mg)為10∶1的比例,向水樣中加入10 mg的HCP-Fe3O4,后續試驗步驟同1.3.1節。

2 結果與討論

2.1 富集條件的優化

2.1.1 HCP-Fe3O4的用量

HCP-Fe3O4對BPA 的富集作用是通過高交聯的HCP的超大比表面積實現的,試驗以5 mL 的1 mg·L－1BPA 標準溶液為富集對象,考察了HCP-Fe3O4的用量為0.1～5 mg時對BPA 的回收率的影響,結果見圖1。

圖1 HCP-Fe3O4用量對BPA 回收率的影響Fig.1 Effect of amount of HCP-Fe3O4on the recovery of BPA

由圖1可見:當HCP-Fe3O4的用量為0.1 mg時,BPA 的回收率達到83.3%;而HCP-Fe3O4的用量不小于0.5 mg時,BPA 的回收率達到98.0%且基本保持不變。因此,試驗選擇HCP-Fe3O4的用量為0.5 mg,即待測液與其體積質量比(m L∶mg)為10∶1時,用于BPA 的固相萃取富集。

2.1.2 萃取時間

試驗考察了萃取時間分別為1,5,10,20,30 min時對BPA 回收率的影響,結果顯示:當萃取時間為1 min時,HCP-Fe3O4對BPA 的萃取回收率已達到100%,且隨萃取時間的延長回收率沒有明顯的變化。因此,試驗選擇萃取時間為1 min。

2.1.3 樣品溶液的酸度

本工作所涉及的實際水樣的pH 為6.5～8.5,為考察HCP-Fe3O4對BPA 的萃取作用在該pH 范圍內是否會受影響,試驗將樣品溶液的pH 分別調節至6.5,7.0,7.5,8.0,8.5,測定樣品溶液中BPA 的回收率。結果顯示:pH 為6.5～8.5時,HCP-Fe3O4對BPA 的回收率無明顯影響。

2.1.4 洗脫劑

查閱文獻發現,乙腈、甲醇都可作為洗脫HCPFe3O4上萃取的目標物的溶劑[10,13],但未見乙腈、甲醇是否能很好地洗脫HCP-Fe3O4萃取的BPA的相關報道。試驗考察了乙腈、甲醇作為洗脫劑對BPA 的洗脫效率,結果顯示:兩種洗脫劑對BPA 的回收率都可達到98.0% 以上,且無明顯差異(p＞0.05),考慮后續色譜流動相為甲醇,試驗選擇甲醇作為BPA 的洗脫劑。

2.2 色譜行為

試驗取1 mg·L－1BPA 標準溶液作為待測對象,按試驗方法進行測定,所得MRM 色譜圖見圖2。由圖2可見:本方法能很好地檢出BPA,BPA保留時間為1.27 min。

圖2 BPA 標準溶液的MRM 色譜圖Fig.2 MRM chromatogram of standard solution of BPA

2.3 標準曲線和檢出限

取1.000,5.000,10.00,50.00,100.0,500.0,1 000μg·L－1的BPA 標準溶液系列,按1.3.1節方法進行處理及測定,以BPA 的定量離子峰峰面積對其質量濃度進行線性回歸,繪制標準曲線,結果顯示:BPA 的質量濃度在1.000～1 000μg·L－1內呈線性關系,線性回歸方程為y＝0.325 6x＋0.322 3,相關系數大于0.999 0。

試驗以3倍信噪比(S/N)的峰面積響應值對應的BPA 的質量濃度作為方法的檢出限(3S/N),經計算得出BPA 的檢出限為0.04μg·L－1。

2.4 精密度和回收試驗

試驗以純凈水為空白水樣,在3個濃度水平下進行加標回收試驗,按試驗方法進行測定,平行測定6次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),驗證該法準確度和精密度,結果見表2。

表2 精密度和回收試驗結果(n＝6)Tab.2 Results of tests for recovery and precision(n＝6)

由表2可知:該方法測定BPA 的準確度和精密度良好。

2.5 實際樣品分析

按試驗方法分別對某地區的居民用水的3份末梢水和3份出廠水進行檢測,均未檢出BPA。

2.6 方法對比

將本法采用HCP-Fe3O4作為固相萃取吸附劑測定BPA 所得的檢出限、線性范圍和回收率,與文獻報道的采用其他吸附劑所得的參數進行對比,結果見表3。

表3 本法與其他文獻方法的參數比較Tab.3 Comparison of parameters between this method and other methods in references

經比較,本法具有較高的準確度和較寬的線性范圍,所用固相萃取吸附劑相較其他固相萃取吸附劑,成本低、操作更簡單。

試驗以HCP-Fe3O4為固相萃取吸附材料,能夠很好地萃取水中BPA,萃取率達到98.0%以上。在萃取過程中,HCP-Fe3O4以0.5 mg用量在1 min內就完成了5 mL 水中BPA 的富集,用量小、時間快;且當pH 為6.5～8.5時,萃取不受樣品溶液酸度影響,說明該萃取方法操作簡便、受外界因素影響小。

本工作建立的HCP-Fe3O4固相萃取聯用UHPLC-MS/MS用于水中BPA 含量的檢測,BPA檢出限為0.04μg·L－1,回收率為98.4%～99.9%;RSD(n＝6)為2.6%～8.2%。該法用于BPA 的檢測重現性、靈敏度均良好,為檢測水中痕量BPA 提供了簡便、快速、可靠的方法,進一步補充了BPA 的檢測方法。