固相萃取液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀測定水中7種烷基酚類和雙酚類化合物

摘要：試驗通過優(yōu)化前處理過程和質(zhì)譜條件等方式，提出一種利用高效液相色譜法分析水中7種烷基酚類（辛基酚、4-辛基酚、壬基酚、4-壬基酚）和雙酚類化合物（雙酚A、雙酚B、雙酚F）的方法。采用孔徑0.45 μm的石英濾膜過濾樣品，利用苯乙烯/二乙烯苯共聚物色譜柱固相萃取小柱對樣品進行前處理。柱溫設定為40 ℃，流速設定為0.3 mL/min，以甲醇和氨水為流動相，利用梯度洗脫進行分離，采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜多反應監(jiān)測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）負離子模式測定，運用內(nèi)標法定量。結(jié)果顯示，在0.1～50.0 μg/L濃度檢測范圍內(nèi)，7種烷基酚類和雙酚類化合物標準曲線線性良好（相關(guān)系數(shù)r＞0.999）。低、中、高3種濃度加標樣品的相對標準偏差保持在2.6%～17.2%，回收率為75%～102%，方法檢出限為0.000 06～0.000 10 μg/L。測試結(jié)果表明，該方法可適用于地表水、地下水以及飲用水的實際檢測工作。

關(guān)鍵詞：固相萃取；高效液相色譜；三重四極桿質(zhì)譜儀；烷基酚；雙酚

中圖分類號：X834；O657.7 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-00-08

Determination of Seven Alkylphenols and Bisphenol Compounds in Water by Solid Phase Extraction Liquid Chromatography-Triple Quadrupole Mass Spectrometry

GAN Jie1， FENG Xiaoyang2， WANG Guoqing2， JIANG Kainian3， XIONG Fen2， WEI Feng1

（1. Hunan Ecological and Environmental Monitoring Center; 2. Guojian Testing Holdings Group Hunan Huake Technology Co.， Ltd.， Changsha 410014， China; 3. Hunan Yongzhou Ecological and Environmental Monitoring Center， Yongzhou 425000， China）

Abstract： In this experiment， a method for analyzing seven alkylphenols （octylphenol， 4-octylphenol， nonylphenol， 4-nonylphenol） and bisphenol compounds （bisphenol A， bisphenol B， bisphenol F） in water using high-performance liquid chromatography is proposed by optimizing the pretreatment process and mass spectrometry conditions. The sample is filtered using a quartz filter membrane with a pore size of 0.45 μm， and the sample is pretreated using a styrene/divinylbenzene copolymer chromatography column solid-phase extraction column. The column temperature is set to 40 ℃， the flow rate is set to 0.3 mL/min， methanol and ammonia water are used as mobile phases， and gradient elution is used for separation， and liquid chromatography tandem mass spectrometry Multiple Reaction Monitoring （MRM） negative ion mode is used for determination， and internal standard method is used for quantification. The results show that within the concentration detection range of 0.1～50.0 μg/L， the standard curves of 7 alkylphenols and bisphenol compounds show good linearity （correlation coefficient r＞0.999）. The relative standard deviation of the spiked samples with low， medium， and high concentrations remained between 2.6% and 17.2%， the recovery rate ranged from 75% to 102%， and the method detection limit was 0.000 06～0.000 10 μg/L. The test results indicate that this method is suitable for practical detection of surface water， groundwater， and drinking water.

Keywords： solid phase extraction; high performance liquid chromatography; triple quadrupole mass spectrometer; alkylphenol; bisphenol

烷基酚類化合物（Akylphenols，APs）是精細化工的主要原料，目前主要應用于造紙、煉油、煉焦等生產(chǎn)領(lǐng)域，而雙酚類化合物（Bisphenol A，BPA）是用碳原子或硫原子將兩個羥苯基連接在一起的化合物[1]，常用于生產(chǎn)食物容器、醫(yī)療設備、建筑材料等產(chǎn)品，極易暴露于人類生活環(huán)境中[2]。烷基酚類和雙酚類化合物具有類雌激素活性，可干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)而引起多系統(tǒng)疾病，因而被稱為酚類環(huán)境內(nèi)分泌干擾，其不易降解且易蓄積，空氣、土壤和水體中均有被污染的風險[3-5]。目前，這類化合物在湖泊、河流、沉積物、污泥、土壤甚至在飲用水、食物以及空氣中被檢測出來，其中以水體環(huán)境污染最為嚴重，可持續(xù)干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)，影響其生殖和發(fā)育，表現(xiàn)出毒性、生物積累性和持久性污染等特征，因此，對酚類化合物開展監(jiān)測十分必要[6-9]。

目前，我國烷基酚類和雙酚類化合物的分析方法主要有毛細管電泳法[10]、熒光法[11]、高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）[12]、氣相色譜-質(zhì)譜法（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）[13]以及液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[14-16]，相比其他方法，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對于快速分離、測定酚類化合物具有顯著優(yōu)勢[17]。與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法相比，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對于測定高極性、熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)的大分子物質(zhì)更具優(yōu)勢，其靈敏度、分辨率及選擇性高，能同時進行定性和定量檢測[18]。目前，針對酚類化合物的檢測，已有不少學者開展探究。吳微等[19]建立高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，直接測定包裝飲用水中8種雙酚類物質(zhì)的含量；陳海玲等[20]采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，測定水體中4種壬基酚聚氧乙烯醚降解產(chǎn)物的含量；徐英江等[21]研究水產(chǎn)品中的雙酚A、辛基酚等的測定，超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測定結(jié)果表明，在0.3～5.0 μg/L的濃度水平上，回收率為81%～108%。此外，為保證檢測數(shù)據(jù)的準確度，選擇合適的前處理濾膜、萃取方法也同樣重要。本研究通過優(yōu)化前處理濾膜、固相萃取柱、洗脫溶劑、流動相和質(zhì)譜條件，建立固相萃取液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀同時測定水中7種烷基酚類（辛基酚、4-辛基酚、壬基酚、4-壬基酚）和雙酚類化合物（雙酚A、雙酚B、雙酚F）的分析方法，該方法快速靈敏、分離度好，可為水體環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管和風險評估提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

核心設備為液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀，三重四極桿質(zhì)譜配有電噴霧離子源，具備多反應檢測功能，液相色譜儀具備梯度洗脫功能。色譜柱填料為十八烷基硅烷鍵合硅膠，填料粒徑為3 μm，柱長為100 mm，內(nèi)徑為2.1 mm。細口棕色玻璃瓶配玻璃塞或聚四氟乙烯蓋。其他儀器有固相萃取裝置、濃縮裝置、分析天平、進樣瓶（玻璃材質(zhì)）和固相萃取柱等。

1.2 試劑

主要試劑有乙腈（C2H3N，色譜純）、甲酸（HCOOH，液相色譜-質(zhì)譜級）、二氯甲烷（CH2Cl2，色譜純）、正己烷（C6H12，色譜純）、甲醇（CH3OH，色譜純）、丙酮（C3H6O，色譜純）、鹽酸（HCl，濃度為1.19 g/mL）和硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）。甲醇溶液體積濃度為30%，硫代硫酸鈉溶液濃度為160 mg/L，甲酸水體積濃度為0.1%（現(xiàn)配現(xiàn)用）。

1.3 樣品采集

用容積1 L的磨口棕色玻璃瓶對某水廠進行水樣采集，樣品需要采滿，不留氣泡（如采用自動采樣設備，必須保證該設備部件不吸附目標物），因樣品含余氯，需要加入硫代硫酸鈉（加入量控制在80 mg/L）。采樣后，采用鹽酸調(diào)節(jié)水樣的pH值至2左右，4 ℃溫度下冷藏保存，所有樣品需要在7 d內(nèi)進行處理檢測。

1.4 樣品預處理

依次用10 mL乙酸乙酯/甲醇混合溶液、10 mL甲醇和10 mL純水，以1 mL/min的流速活化固相萃取柱；量取1 000 mL樣品，以10 L/min的流速通過小柱。用10 mL甲醇溶液，以1 mL/min的流速淋洗小柱；用氮氣吹掃干燥小柱，再用10 mL乙酸乙酯/甲醇混合溶液，以0.5 mL/min的流速洗脫小柱，收集洗脫液，洗脫液經(jīng)氮吹濃縮至0.2 mL，加入50 μL濃度為100 μg/L內(nèi)標物使用液，用甲醇/水混合溶液定容至1 mL，混后置于棕色進樣瓶中，待測。若水樣渾濁時先離心，取上清液按上述方法處理。

1.5 液相色譜條件

色譜柱型號為Shim-pack Scepter C18-120，流動相A相為濃度0.05%的氨水，B相為甲醇，流速為0.3 mL/min，柱溫為40 ℃，進樣體積為10 μL，采用梯度洗脫，相關(guān)參數(shù)如表1所示。

1.6 質(zhì)譜條件

采用電噴霧離子源；霧化器流速為3 L/min，加熱模塊溫度為400 ℃；加熱器流速為10 L/min；接口溫度為300 ℃；干燥氣流速為10.0 L/min；采用多反應監(jiān)測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式。

2 結(jié)果與討論

試驗通過優(yōu)化前處理條件和流動相，分析質(zhì)譜條件，建立標準曲線，開展檢出限測試和精密度測試，采用固相萃取液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀測定水中7種烷基酚類和雙酚類化合物。

2.1 前處理條件優(yōu)化

2.1.1 濾膜的選擇

分別選擇孔徑0.45 μm的石英和聚四氟乙烯濾膜對空白加標樣品進行分析，回收率結(jié)果如表2所示。由結(jié)果可知，聚四氟乙烯濾膜對壬基酚、4-辛基酚和4-壬基酚這3種化合物的回收率影響較大，其保持在57%～64%，而其他化合物的回收率均保持在78%～96%。石英濾膜對各目標物的回收率影響不大，回收率保持在75%～107%，因此本研究后續(xù)方法選擇孔徑0.45 μm的石英濾膜過濾水樣。

2.1.2 固相萃取柱的選擇

結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究以及實驗室條件，最終確定3種固相萃取柱作為篩選對象，固相萃取柱提取效果如圖1所示。由結(jié)果可知，苯乙烯/二乙烯苯共聚物萃取柱對于4-辛基酚的提取效率高于混合型陰離子交換反相吸附劑型萃取柱和改性苯乙烯/二乙烯苯共聚物型萃取柱，但是對于其他化合物，三者的提取效率沒有明顯差異，因此采用苯乙烯/二乙烯苯共聚物萃取柱。

2.1.3 洗脫溶劑體積的選擇

洗脫溶劑體積的選擇十分關(guān)鍵，洗脫液體積過大會增加有機溶劑的使用量，同時氮吹濃縮時間延長。洗脫液體積較小，可能無法完全洗脫目標物，影響回收率。選用二氯甲烷作為洗脫溶劑，分別研究洗脫體積為1.0～5.0 mL的二氯甲烷對目標物洗脫效果的影響，由圖2可知，隨著二氯甲烷加入體積的增大，目標物的回收率逐漸升高，二氯甲烷體積增大到3.0 mL以后，目標物的回收率趨于穩(wěn)定，作為為數(shù)不多的極性非質(zhì)子非親核性溶劑，二氯甲烷對很多有機物均具有相當好的溶解性，考慮到溶劑在回收過程中會有損失，本研究最終選擇的洗脫體積為5.0 mL。

2.2 流動相的優(yōu)化

流動相的組成、添加劑的種類及含量對目標物的峰形、離子化效率等均有影響[22-24]。研究表明，為了確保待測目標化合物較好地分離，流動相體系加入一定量的氨水，能提高其離子化效率[25-27]。本研究分別選擇甲醇-氨水（濃度0.05%）、乙腈-氨水（濃度0.05%）作為流動相，以雙酚A-D16、壬基酚-D4為內(nèi)標物，分析其對雙酚A、雙酚B、雙酚F、辛基酚、4-辛基酚、壬基酚、4-壬基酚的分離效果。試驗結(jié)果顯示，甲醇-氨水作為流動相，能很好地分離雙酚A、雙酚B、雙酚F、辛基酚、4-辛基酚、壬基酚和4-壬基酚，分析圖譜如圖3所示。乙腈-氨水作為流動相，化合物未能較好地分離，分離效果較差。

2.3 質(zhì)譜條件

酚類環(huán)境雌激素具有酚羥基化學電離的性質(zhì)[14]，容易失去H+，因此采用負離子模式掃描，以流動注射泵連續(xù)進樣，對每個檢測因子進行一級質(zhì)譜掃描，得到每個化合物對應的母離子，然后進行碰撞反應離子掃描，得到各目標物的子離子，通過調(diào)整碎裂電壓、碰撞能量，得到受干擾小、豐度較強的兩對離子對。最優(yōu)譜參數(shù)如表3所示，涉及第一四極桿（Q1）、碰撞池（Q2）和第二四極桿（Q3）。

2.4 標準曲線建立

移取定量的7種化合物混合標準使用溶液和2種內(nèi)標標準使用液，用甲醇溶液稀釋至1 mL，得到濃度分別為0.5、1.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L的系列標準工作液，雙酚A-D16、壬基酚-D4內(nèi)標濃度分別為10、5 μg/L。由低濃度到高濃度依次對標準系列溶液進樣分析，以目標物濃度（x）為橫坐標，目標物的峰面積與對應提取內(nèi)標的峰面積比值和對應提取內(nèi)標物濃度的乘積（y）為縱坐標，建立標準曲線，化合物曲線回歸方程如表4所示，結(jié)果顯示，針對7種烷基酚類和雙酚類化合物，該方法線性良好（相關(guān)系數(shù)r＞0.999）。

2.5 檢出限測試

選取1 000 mL一級水作為空白基質(zhì)，對空白基質(zhì)樣品加標，加標濃度為0.000 5 μg/L，按照樣品分析步驟進行7次平行分析，根據(jù)各自的7次測定結(jié)果計算其標準偏差，化合物檢出限、測定下限等如表5所示。結(jié)果顯示，雙酚F、雙酚B、雙酚A、辛基酚、壬基酚、4-辛基酚、4-壬基酚的檢出限分別為0.000 06、0.000 08、0.000 17、0.000 10、0.000 10、0.001 00、0.000 10 μg/L。

2.6 精密度測試

對未檢出樣品進行加標后，7種化合物混標濃度分別為0.0005、0.005、0.02 μg/L的水樣進行7次重復測定，計算7次測定結(jié)果的平均值，如表6所示。加標濃度為0.000 5 μg/L，相對標準偏差為3.7%～17.2%；加標濃度為0.005 μg/L，相對標準偏差為2.6%～5.8%；加標濃度為0.02 μg/L，相對標準偏差為3.0%～5.8%。加標回收率均保持在75%～102%，方法準確性較好。

3 結(jié)論

本文通過研究優(yōu)化前處理濾膜、固相萃取柱、洗脫溶劑、流動相和質(zhì)譜條件，建立固相萃取液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀同時測定水中7種烷基酚類和雙酚類化合物的分析方法。通過選用孔徑0.45 μm石英濾膜過濾水樣，采用苯乙烯/二乙烯苯共聚物色譜柱，以二氯甲烷為洗脫溶劑，體積為5.0 mL，甲醇-氨水（0.05%）為流動相，流速為0.3 mL/min，采用多反應監(jiān)測負離子模式測定，運用內(nèi)標法定量。檢測結(jié)果表明，該方法準確度和精密度高，能夠快速實現(xiàn)水中雙酚A、雙酚B、雙酚F、辛基酚、4-辛基酚、壬基酚、4-壬基酚定性和定量分析，滿足復雜基質(zhì)痕量分析要求。

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收稿日期：2024-12-26

基金項目：湖南省環(huán)保科研課題（HBKT-2002006）；國家可持續(xù)發(fā)展議程創(chuàng)新示范區(qū)建設省級專項（2021sfq26）。

作者簡介：甘杰（1982—），男，湖南長沙人，碩士，高級工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。