本發(fā)明涉及土壤中有機(jī)磷酸酯的測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域,具體是涉及一種同時(shí)測(cè)定土壤樣品中12種OPEs殘留的方法。
背景技術(shù):
近年來(lái),由于多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)類阻燃劑的生物毒性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),世界各國(guó)已經(jīng)逐步限制和禁止多溴聯(lián)苯醚的生產(chǎn)和應(yīng)用。有機(jī)磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)作為溴代阻燃劑的主要替代品,已經(jīng)廣泛用于塑料、紡織品、電子設(shè)備和家居用品中,而且產(chǎn)量和用量均大幅增加。由于OPEs主要以簡(jiǎn)單的物理方式添加到產(chǎn)品中,因此在其生產(chǎn)、使用、處置過(guò)程中不可避免的經(jīng)由各種途徑進(jìn)入環(huán)境中,目前在農(nóng)田土壤中已有檢出。與PBDEs相比,OPEs總體親脂性更弱,其生物富集性相對(duì)較弱,但環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不比PBDEs小。生物毒理學(xué)研究表明,OPEs具有神經(jīng)毒性、致癌性、內(nèi)分泌干擾效應(yīng),對(duì)人體健康造成潛在威脅。因此,OPEs作為一種新型污染物,其環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)引起全球?qū)W者的關(guān)注。
目前,OPEs的檢測(cè)方法主要有氣相色譜法(GC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)、氣相色譜-其它聯(lián)用技術(shù)(GC-NPD、GC-EI-MS等、液相色譜法(HPLC)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-MS/MS)等,涉及樣本包括室內(nèi)灰塵、空氣、水樣、沉積物、土壤、生物等。由于土壤中殘留的OPEs多以痕量水平存在,且種類繁多,此外,土壤成分較復(fù)雜,對(duì)OPEs檢測(cè)會(huì)有較大干擾。
針對(duì)以上現(xiàn)狀,本發(fā)明人擬利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)法并結(jié)合液液萃取和固相萃取的前處理方法,建立一種土壤中痕量的12種OPEs殘留定量分析方法,可以基本滿足快速篩查和檢測(cè)要求。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法因具有高靈敏度和高選擇性,抗干擾能力強(qiáng),可以成為OPEs殘留定性定量分析的有效工具。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)方法存在一定的局限性,靈敏度不夠高,抗干擾能力差等問(wèn)題,提供一種同時(shí)測(cè)定土壤樣品中12種OPEs殘留的方法,該方法檢出限低,穩(wěn)定性好,基本能夠滿足土壤中12種OPEs殘留的檢測(cè)要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種同時(shí)測(cè)定土壤樣品中12種OPEs殘留的方法,包括以下步驟:
S1:配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:
a.配制單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(10mg/L):準(zhǔn)確稱取12種OPEs各0.01g,用甲醇溶解定容于10mL容量瓶中,配成質(zhì)量濃度為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液;分別取100μL(1000mg/L)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中,用甲醇稀釋至刻度,配制質(zhì)量濃度為10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,儲(chǔ)存于4℃冰箱中;
b.配制混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(200μg/L):準(zhǔn)確吸取200μL各單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(10mg/L)于10mL容量瓶中,用甲醇稀釋至刻度,配制質(zhì)量濃度為200μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,于4℃下保存;
c.用甲醇作為溶劑,將上述混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(200μg/L)按比例稀釋后配成質(zhì)量濃度分別為0.2、1、2、5、10、20、50、100μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,于4℃下保存;
S2:繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:
用甲醇配制質(zhì)量濃度分別為0.2,1,2,5,10,20,50和100μg/L的12種OPEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,以峰面積(y)對(duì)目標(biāo)物的質(zhì)量濃度(x)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線;
S3:樣品采集:
在采樣點(diǎn)采集土壤樣品,去除雜物,置于不銹鋼盒中,冷凍干燥,研磨過(guò)60目篩,-20℃保存待測(cè);
S4:樣品前處理:
將上述土壤樣品經(jīng)冷凍干燥研磨過(guò)60目篩后,分別稱取5g土壤樣品于100mL離心管中,加入30mL有機(jī)溶劑作為萃取劑,超聲萃取30min后,以8000r/min離心5min,將上清液置于雞心瓶,重復(fù)上述步驟1次,合并上清液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至10mL以下,用超純水稀釋到100mL,經(jīng)0.45μm玻璃纖維濾膜過(guò)濾,以4mL/min的流速通過(guò)Oasis HLB小柱。上樣前,依次用5mL乙酸乙酯、5mL甲醇、5mL超純水活化小柱。上樣后,用5mL去離子水淋洗,棄去淋洗液,負(fù)壓抽干10min,再用5mL乙酸乙酯洗脫2次,且保持洗脫流速為1mL/min。收集的洗脫液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干,用甲醇定容至1mL,待HPLC-MS/MS分析;
S5:高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀MRM監(jiān)測(cè)離子模式分析:
a.高效液相色譜條件:色譜柱:Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(150mm×2.1mm,3.5um);流動(dòng)相:0.2%(V/V)甲酸(A)和甲醇(B);流速為0.3mL/min;柱溫:30℃;進(jìn)樣體積:5uL;梯度洗脫程序:0~8min時(shí),流動(dòng)相為甲酸30%、甲醇70%;8~8.1min時(shí),流動(dòng)相為甲酸5%、甲醇95%;8.1~16min時(shí),流動(dòng)相為甲酸5%、甲醇95%;16~20min時(shí),流動(dòng)相為甲酸30%、甲醇70%;
b.質(zhì)譜條件:選擇電噴霧離子(ESI)源正離子模式掃描,采用半自動(dòng)進(jìn)樣方式,以5μL/min的流速將500μg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液分別注入離子源;監(jiān)測(cè)模式為多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)(MRM);選取對(duì)應(yīng)的母離子峰,對(duì)其子離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析,得到碎片離子信息;
S6:外標(biāo)法定量:通過(guò)高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀MRM監(jiān)測(cè)離子模式分析后,根據(jù)繪制的色譜圖計(jì)算出樣品溶液的峰面積,并通過(guò)步驟S2所述的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品溶液中的12種OPEs的濃度,目標(biāo)物在1~100μg/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,以信噪比S/N=3計(jì)算儀器方法檢出限(LOD),S/N=10作為儀器方法定量限(LOQ)。同時(shí)對(duì)100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定3天,每天測(cè)定3次,計(jì)算日內(nèi)和日間精密度;結(jié)果見表1。
表1:12種OPEs的線性方程、相關(guān)系數(shù)、日內(nèi)和日間精密度、檢出限和定量限
進(jìn)一步地,在上述方案中,所述12種OPEs包括磷酸三甲酯(Trimethyl phosphate,TMP)、磷酸三乙酯(Triethyl phosphate,TEP)、磷酸三正丁酯(Tri-n-butyl phosphate,TnBP)、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯(Tributoxyethyl phosphate,TBEP)、磷酸三(2-氯異丙基)酯(Tri(chloropropyl)phosphate,TCPP)、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(Tri(dichloropropyl)phosphate,TDCP)、磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate,TPhP)、磷酸三甲苯酯(Tricresyl phosphate,TCrP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(Tri(2-chloroethyl)phosphate,TCEP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(Tri(2-ethylhexyl)phosphate,TEHP)、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯(tris(2,3-Dibromopropyl)phosphate,TDBPP)、2-乙基己基二苯基磷酸酯(2-Ethylhexyl diphenyl phosphate,EHDPP)。
進(jìn)一步地,在上述方案中,所述萃取劑為乙腈。
進(jìn)一步地,在上述方案中,所述質(zhì)譜分析過(guò)程中,離子源溫度:500℃,離子噴霧電壓:5500V;氣簾氣(curtain gas,CUR)壓力為206851.8Pa;噴霧氣(ion source gas 1,GS1)壓力為241327.1Pa;輔助加熱氣(ion source gas 2,GS2)壓力為275802.4Pa。得到碎片離子信息后,接著對(duì)目標(biāo)化合物二級(jí)質(zhì)譜的CE、DP、EP、CXP等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)見表2。
表2:12種OPEs的參數(shù)及其LC-MS檢測(cè)參數(shù)
*表示定量離子
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合液液萃取和固相萃取同時(shí)檢測(cè)土壤樣品中12種磷酸酯類化合物殘留的方法,土壤樣品經(jīng)液液萃取和固相萃取,用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀MRM監(jiān)測(cè)離子模式分析,外標(biāo)法定量,本發(fā)明的方法對(duì)于大部分OPEs來(lái)說(shuō),檢出限低,穩(wěn)定性好,檢測(cè)靈敏度高,用于土壤樣品中OPEs的快速篩查,基本能夠滿足土壤樣品中12種OPEs殘留的檢測(cè)要求。
附圖說(shuō)明
圖1是不同流動(dòng)相下12種OPEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(100μg/L)的總離子色譜圖;
其中,1a:乙腈-水溶液;1b:甲醇-水溶液;1c:甲醇-0.2%甲酸水溶液;其中,1:磷酸三甲酯;2:磷酸三乙酯;3:磷酸三(2-氯乙基)酯;4:磷酸三(氯丙基)酯;5:磷酸三(二氯丙基)酯;6:三-(2,3-二溴丙基)磷酸酯;7:磷酸三苯酯;8:磷酸三正丁酯;9:磷酸三丁氧基乙酯;10:磷酸2-乙基己基二苯酯;11:磷酸三甲苯酯;12:磷酸三(2-乙基己基)酯。
具體實(shí)施方式
以在江蘇省某農(nóng)田設(shè)置的25個(gè)采樣點(diǎn)所采集的土壤樣品為例,進(jìn)行同時(shí)測(cè)定土壤樣品中以下12種OPEs殘留,12種OPEs包括包括磷酸三甲酯(Trimethyl phosphate,TMP)、磷酸三乙酯(Triethyl phosphate,TEP)、磷酸三正丁酯(Tri-n-butyl phosphate,TnBP)、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯(Tributoxyethyl phosphate,TBEP)、磷酸三(2-氯異丙基)酯(Tri(chloropropyl)phosphate,TCPP)、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(Tri(dichloropropyl)phosphate,TDCP)、磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate,TPhP)、磷酸三甲苯酯(Tricresyl phosphate,TCrP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(Tri(2-chloroethyl)phosphate,TCEP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(Tri(2-ethylhexyl)phosphate,TEHP)、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯(tris(2,3-Dibromopropyl)phosphate,TDBPP)、2-乙基己基二苯基磷酸酯(2-Ethylhexyl diphenyl phosphate,EHDPP);測(cè)定方法包括以下步驟:
一種同時(shí)測(cè)定土壤樣品中12種OPEs殘留的方法,包括以下步驟:
S1:配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:
a.配制單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(10mg/L):準(zhǔn)確稱取12種OPEs各0.01g,用甲醇溶解定容于10mL容量瓶中,配成質(zhì)量濃度為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液;分別取100μL(1000mg/L)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中,用甲醇稀釋至刻度,配制質(zhì)量濃度為10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,儲(chǔ)存于4℃冰箱中;
b.配制混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(200μg/L):準(zhǔn)確吸取200μL各單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(10mg/L)于10mL容量瓶中,用甲醇稀釋至刻度,配制質(zhì)量濃度為200μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,于4℃下保存;
c.用甲醇作為溶劑,將上述混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(200μg/L)按比例稀釋后配成質(zhì)量濃度分別為0.2、1、2、5、10、20、50、100μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,于4℃下保存;
S2:繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:
用甲醇配制質(zhì)量濃度分別為0.2,1,2,5,10,20,50和100μg/L的12種OPEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,以峰面積(y)對(duì)目標(biāo)物的質(zhì)量濃度(x)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線;
S3:樣品采集:
在采樣點(diǎn)采集土壤樣品,去除雜物,置于不銹鋼盒中,冷凍干燥,研磨過(guò)60目篩,-20℃保存待測(cè);
S4:樣品前處理:
將上述土壤樣品經(jīng)冷凍干燥研磨過(guò)60目篩后,分別稱取5g土壤樣品于100mL離心管中,加入30mL有機(jī)溶劑作為萃取劑,超聲萃取30min后,以8000r/min離心5min,將上清液置于雞心瓶,重復(fù)上述步驟1次,合并上清液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至10mL以下,用超純水稀釋到100mL,經(jīng)0.45μm玻璃纖維濾膜過(guò)濾,以4mL/min的流速通過(guò)Oasis HLB小柱。上樣前,依次用5mL乙酸乙酯、5mL甲醇、5mL超純水活化小柱。上樣后,用5mL去離子水淋洗,棄去淋洗液,負(fù)壓抽干10min,再用5mL乙酸乙酯洗脫2次,且保持洗脫流速為1mL/min。收集的洗脫液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干,用甲醇定容至1mL,待HPLC-MS/MS分析;
S5:高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀MRM監(jiān)測(cè)離子模式分析:
a.高效液相色譜條件:色譜柱:Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(150mm×2.1mm,3.5um);流動(dòng)相:0.2%(V/V)甲酸(A)和甲醇(B);流速為0.3mL/min;柱溫:30℃;進(jìn)樣體積:5uL;梯度洗脫程序:0~8min時(shí),流動(dòng)相為甲酸30%、甲醇70%;8~8.1min時(shí),流動(dòng)相為甲酸5%、甲醇95%;8.1~16min時(shí),流動(dòng)相為甲酸5%、甲醇95%;16~20min時(shí),流動(dòng)相為甲酸30%、甲醇70%;
b.質(zhì)譜條件:選擇電噴霧離子(ESI)源正離子模式掃描,采用半自動(dòng)進(jìn)樣方式,以5μL/min的流速將500μg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液分別注入離子源;監(jiān)測(cè)模式為多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)(MRM);離子源溫度:500℃,離子噴霧電壓:5500V;氣簾氣(curtain gas,CUR)壓力為206851.8Pa;噴霧氣(ion source gas 1,GS1)壓力為241327.1Pa;輔助加熱氣(ion source gas 2,GS2)壓力為275802.4Pa。選取對(duì)應(yīng)的母離子峰,對(duì)其子離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析,得到碎片離子信息;接著對(duì)目標(biāo)化合物二級(jí)質(zhì)譜的CE、DP、EP、CXP等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)見表2。
表2:12種OPEs的參數(shù)及其LC-MS檢測(cè)參數(shù)
*表示定量離子
S6:外標(biāo)法定量:通過(guò)高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀MRM監(jiān)測(cè)離子模式分析后,根據(jù)繪制的色譜圖計(jì)算出樣品溶液的峰面積,并通過(guò)步驟S2所述的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品溶液中的12種OPEs的濃度,目標(biāo)物在0.2~100μg/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,以信噪比S/N=3計(jì)算儀器方法檢出限(LOD),S/N=10作為儀器方法定量限(LOQ)。同時(shí)對(duì)100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定3天,每天測(cè)定3次,計(jì)算日內(nèi)和日間精密度;結(jié)果見表1。
表1:12種OPEs的線性方程、相關(guān)系數(shù)、日內(nèi)和日間精密度、檢出限和定量限
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:
1.流動(dòng)相的選擇:一般情況下,酸性條件下可提高化合物[M+H]+的正離子響應(yīng),本實(shí)驗(yàn)采用ESI+模式,分別用乙腈-水溶液、甲醇-水溶液、甲醇-0.2%甲酸水溶液作為流動(dòng)相,對(duì)12種OPEs(100μg/L)的分離效果進(jìn)行比較,其總離子流色譜圖見圖1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)以甲醇-水為流動(dòng)相時(shí)目標(biāo)物峰的質(zhì)譜響應(yīng)和分離度更好(見圖1b),而添加甲酸對(duì)目標(biāo)物的分離影響不大(見圖1c),但是可以提高部分目標(biāo)物的響應(yīng),因此選擇甲醇-0.2%甲酸水溶液為流動(dòng)相。
2.提取溶劑的選擇:5種有機(jī)溶劑(正己烷-甲醇(2:1,V/V)、甲醇-乙腈(1:4,V/V)、甲醇、乙腈和正己烷-乙酸乙酯(2:5,V/V))提取方法對(duì)TMP回收率均低于55%,這可能是由于TMP較好的水溶性及易揮發(fā)所致;TCEP回收率也相對(duì)較差,其范圍為24.14%~58.60%,可能是由于復(fù)雜的沉積物基質(zhì)對(duì)TCEP的基質(zhì)抑制效應(yīng)。此外,5種有機(jī)溶劑只有乙腈作為萃取劑時(shí),TCPP、TCrP能達(dá)到較好回收率,分別為72.82%、119.5%,而其余4種萃取溶劑對(duì)其回收率均低于5%。相比而言,乙腈作提取溶劑時(shí)的萃取效果較好。因此,后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇乙腈作為最佳的萃取溶劑。
3.回收率與精密度:
以目標(biāo)物極低的土壤作為對(duì)照組,且將其濃度作為空白控制的基線值。分別添加低(5μg/kg)、中(10μg/kg)、高(50μg/kg)3個(gè)不同濃度的目標(biāo)物,每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)平行樣,檢測(cè)結(jié)果扣除替代樣品的基線值。土壤樣品中12種OPEs的平均加標(biāo)回收率為31.24%~116.63%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。
表3:土壤樣品中12種OPEs的回收率與精密度
4.對(duì)農(nóng)田設(shè)置的25個(gè)采樣點(diǎn)的土壤樣品中12種目標(biāo)化合物的檢測(cè)分析,結(jié)果見表4。
表4:12種OPEs在農(nóng)田土壤中的暴露濃度(μg/kg)
5.nda:未檢出;b單一OPE總濃度占所有OPEs總濃度的百分比。
6.結(jié)論:本發(fā)明建立的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)同時(shí)測(cè)定農(nóng)田土壤中12種OPEs殘留的分析方法。總的來(lái)說(shuō),對(duì)于文中大部分OPEs,該方法檢出限低,穩(wěn)定性好,但對(duì)于磷酸三甲酯(TMP)因其較好的水溶性及易揮發(fā),導(dǎo)致其在土壤中的回收率偏低,對(duì)于磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)來(lái)說(shuō),可能是由于沉積物復(fù)雜的基質(zhì)產(chǎn)生的抑制效應(yīng),導(dǎo)致回收率偏低。但用于農(nóng)田土壤中OPEs的快速篩查,本方法基本能夠滿足農(nóng)田土壤中12種OPEs殘留的檢測(cè)要求。
最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。