改良QuEChERS-气相色谱-串联质谱法同时测定土壤中17种邻苯二甲酸酯

孙文闪， 董叶箐， 钟寒辉， 俞 婕， 刘 静， 郑剑峰， 林 婷

(绿城农科检测技术有限公司，浙江杭州 310051)

邻苯二甲酸酯(Phthalate Acid Esters，PAEs)是一类人工合成的有机化合物，被作为增塑剂广泛应用在塑料工业，由于其具有亲脂性和难降解的特性，已经成为世界上最广泛存在的环境污染物之一[1]。人类的大量生产和使用塑料制品，导致PAEs进入到环境中，在环境中迁移、转化并在土壤中积累，通过土壤-植物等食物链的富集进入人体，在人体内发挥着类似雌性激素的功能，扰乱人体内分泌系统，从而引起胚胎发育异常、男童女性化，女孩子性早熟等问题[2]，且对人类有不同程度的急慢性毒性、生态毒性、致畸、致突变毒性[3]。因此，建立土壤中PAEs快速、准确、灵敏的检测方法有着重要的意义。

目前，土壤中PAEs的前处理方法有超声萃取[4,5]、加速溶剂萃取[6]、索氏提取[7]等，净化方法主要为固相萃取净化[4 - 6,8]。检测方法主要为气相色谱-质谱法[4,7 - 10]、高效液相色谱法[11]。目前QuEChERS方法在粮谷、果蔬和环境中农药残留的检测中已普遍应用[12 - 16]。本文采用改进的QuEChERS前处理技术，结合气相色谱-串联质谱对土壤中17种PAEs进行测定。通过磁性氧化石墨烯(Fe3O4-GO)的特性改进QuEChERS前处理，对杂质具有更强的去除能力和对目标物更有效的保留，净化完成后，通过外部磁场作用使吸附剂与净化液快速分离，而三重四极杆质谱的多反应监测模式具有更低的背景噪音和更强大的定性定量功能。本方法具有有机溶剂消耗量小，操作简便、效率高、准确、灵敏，抗干扰能力强，可以实现土壤中17种PAEs的快速检测。

1.1 仪器与试剂

Agilent7890B气相色谱仪，7000C三重四极杆质谱仪(美国,Agilent公司)；
ST16R高速冷冻离心机(美国，热电公司)；
T18高速组织匀浆机(德国,IKA)；
BSA224S电子天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)。

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)，邻苯二甲酸二乙酯(DEP)，邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)，邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)，邻苯二甲酸二-4-甲基-2-戊酯(BMPP)，邻苯二甲酸双-2-乙氧基乙酯(DEEP)，邻苯二甲酸二戊酯(DPP)，邻苯二甲酸二己酯(DHXP)，邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)，邻苯二甲酸二丁氧基乙酯(DBEP)，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)，邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)，邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)，邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)，邻苯二甲酸二壬酯(DNP)。17种邻苯二甲酸酯混合标准品溶液(1 000 mg/L)，购自上海安谱实验科技股份有限公司。准确吸取1.00 mL，用色谱纯乙腈定容至10.00 mL，得到100 mg/L中间储备溶液；
准确吸取中间储备溶液1.00 mL，用乙腈定容到100.0 mL得到1.0 mg/L中间溶液。将1.0 mg/L中间溶液用乙腈稀释到0.5、1.0、2.5、5、10、50、100、250、500 μg/L等浓度进样分析，得到不同邻苯二甲酸酯的标准曲线。乙腈(色谱纯，美国赛默飞世尔科技有限公司；
NaCl、无水MgSO4购自国药集团化学试剂有限公司；
磁性氧化石墨烯(Fe3O4-GO)、N-丙基乙二胺(PSA)购自天津博纳艾杰尔科技有限公司。实验所用水由Milli-Q型超纯水仪(美国密理博公司)制备。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件HP-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；
进样口温度：310 ℃；
载气：高纯氦气；
碰撞气：高纯氮气，纯度≥99.999%；
柱流量：1.20 mL/min；
进样方式：不分流进样，1.0 min后分流；
进样体积：1 μL；
程序升温：50 ℃保持1 min，以20 ℃/min升至230 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至310 ℃，保持5.00 min。

1.2.2 质谱条件色谱-质谱接口温度：300 ℃；
溶剂延迟：6.0 min，电离源：EI；
电离能量：70 eV；
离子源温度：300 ℃；
检测器电压：1.00 kV(+0.5 kV)；
扫描模式：多重反应监测模式(MRM)；
定性离子对、定量离子对、碰撞能量等参数见表1。

表1 17种邻苯二甲酸酯质谱参数

优化后的气相色谱-质谱条件采集的17种PAEs化合物的MRM色谱如图1所示。

图1 17种PAEs化合物MRM色谱图

1.3 样品前处理

称取土壤样品5 g(精确到0.01 g)于50 mL玻璃离心管中，加入7 mL超纯水和10 mL乙腈，高速匀浆1 min，再加入5 g NaCl，剧烈振荡30 s，4 000 r/min离心6 min，取上清液2 mL至15 mL玻璃离心管中，加入0.040 g Fe3O4-GO,0.030 g PSA和0.15 g无水MgSO4，剧烈振荡30 s，通过外加磁场分离，上清液待上机测定。

2.1 提取溶剂的选择

目前QuEChERS方法最常用的提取溶剂为乙腈，它对大部分有机化合物有较好的溶解性，且在后续操作中加入NaCl，乙腈层与水层明显分层，不容易发生乳化，方便后续净化操作。同时，与丙酮、正己烷和二氯甲烷(色谱纯)等有机溶剂相比，邻苯二甲酸酯类物质在乙腈中的本底更低。因此实验选择乙腈作为提取溶剂。

2.2 净化剂用量的选择

本文以土壤(采自浙江省台州市路桥区)为基质，基质加标PAEs总量为1 000 μg/kg，在QuEChERS法净化中，通过基质效应变化考察了吸附剂PSA、无水MgSO4以及Fe3O4-GO的使用量对PAEs净化效果的影响。鉴于邻苯二甲酸类物质在土壤中是普遍存在，选择本底最低的土壤样品进行前处理条件优化，以避免对实验结果的影响。

2.2.1 无水MgSO4用量的优化无水MgSO4具有较强的吸水能力，且与有机物不发生反应，在QuEChERS法净化中主要用来去除提取液中的水分。实验比较了无水MgSO4使用量为100、150、200 mg时，对PAEs除水效果的影响。发现无水MgSO4的用量为150 mg时，提取液中的水分可以完全去除，故无水MgSO4用量选为150 mg。

2.2.2 PSA用量的优化考察不同PSA使用量对PAEs净化效果的影响。净化效果通过基质效应(ME)评价，ME=空白基质加标响应值/空白溶剂中加标响应值×100%。ME值越接近100，说明净化效果越好，基质去除率越高。按照“1.3”进行样品前处理，取2 mL土壤提取液加入无水MgSO4150 mg，再分别加入不同质量的PSA,得到净化后的基质溶液,向基质溶液和空白溶液中加入相同的标准溶液，上机测定。通过ME值评价不同吸附剂用量对17种PAEs的净化效果的影响。实验结果表明：17种PAEs的ME随着PSA用量的增加而增加，当PSA用量增加到30 mg以上时，ME值无明显变化，因此PSA用量为30 mg。图2为PSA用量对PAEs净化效果的影响。

图2 PSA用量对17种邻苯二甲酸酯基质效应的影响

2.2.3 Fe3O4-GO用量的优化比较了单独使用Fe3O4-GO进行净化和保持PSA使用量为30 mg时，不同Fe3O4-GO用量对PAEs净化效果的影响。实验结果表明：随着Fe3O4-GO使用量的增加，17种PAEs的ME值升高。单独使用Fe3O4-GO净化，Fe3O4-GO使用量为60 mg时，基质效应对测定结果的影响在可接受范围内。而保持PSA使用量为30 mg时，Fe3O4-GO使用量增加到40 mg时，净化效果可以达到接近的水平。图3为Fe3O4-GO单独使用对17种PAEs基质效应的影响；
图4为PSA和Fe3O4-GO配合使用对17种PAEs基质效应的影响。PSA与Fe3O4-GO相比成本较低，基于节约成本的考虑，采用PSA和Fe3O4-GO配合使用，最终确定PSA使用量为30 mg，Fe3O4-GO使用量为40 mg。

图3 Fe3O4-GO单独使用对17种邻苯二甲酸酯基质效应的影响

图4 PAS使用量为30 mg时Fe3O4-GO用量对17种邻苯二甲酸酯基质效应的影响

2.3 方法的检出限、定量限、线性范围

在优化的仪器条件下，将不同浓度的17种PAEs进样1 μL，以峰面积(Y)为纵坐标，浓度(X)为横坐标绘制标准曲线，其线性回归方程、线性范围及相关系数见表2。检出限和定量限的确定参考国家标准(GB/T 27417-2017)，通过加标回收色谱峰的信噪比得出，3倍信噪比(S/N)对应的浓度作为检出限，10倍信噪比(S/N)对应的浓度作为定量限，结果见表2。

表2 17种邻苯二甲酸酯的回归方程、相关系数、检出限、定量限和线性范围

2.4 方法的准确度与精密度

方法的准确度通过加入回收实验的回收率来考察,精密度通过同一浓度平行测定6次的相对标准偏差(RSD)来获得。17种PAEs的回收率和RSD结果见表3。

表3 17种PAEs的加标回收率及相对标准偏差(n=6)

2.5 实际样品测定

运用该方法对采自浙江省台州市路桥区的土壤样品进行测定。检测结果显示，DMP、DEHP、DBP等有检出,DMP含量为5.02～61.2 μg/kg，DEHP含量为6.12～92.6 μg/kg，DBP含量为2.11～63.6 μg/kg。

本文采用Fe3O4-GO改进QuEChERS前处理方法，结合气相色谱-串联质谱对土壤中17种PAEs进行测定。方法具有有机溶剂消耗量小，简单、快速、灵敏、抗干扰能力强，可以实现对土壤中17种PAEs的快速测定。