超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定肥料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑
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趙雨薇，馬 明，馬騰洲
（上海出入境檢驗(yàn)檢疫局，上海200135）
摘要：通過對(duì)肥料中8種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的超聲波提取方法、色譜及質(zhì)譜條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了超聲提取-氣相色7 8譜法測定肥料中8種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測方法。結(jié)果表明，目標(biāo)物在線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，加標(biāo)回收率為76.8%~ 102. 6%，測定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為2. 1%~9.6%。利用該方法研究了多種肥料中鄰苯二甲酸酯含量的分布情況，并對(duì)其來源進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：肥料；鄰苯二甲酸酯；超聲提��；氣相色譜-質(zhì)譜法
中圖分類號(hào)：0657. 63 文章編號(hào)：0253 - 4320( 2016) 06 - 0187 - 04
DOI:IO. 16606/j. cnki. issn 0253 - 4320. 2016. 06. 046
肥料作為一種重要的農(nóng)用生產(chǎn)資料，其安全性直接影響著農(nóng)產(chǎn)品的安全…。據(jù)報(bào)道，蔬菜可以通過根系吸收運(yùn)移來吸收累積肥料中的鄰苯二甲酸酯( PAEs)。鄰苯二甲酸酯是一種增塑劑，廣泛應(yīng)用于塑料包裝袋、大棚覆膜、農(nóng)田地膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。鄰苯二甲酸酯一旦進(jìn)入體內(nèi)會(huì)干擾動(dòng)物和人體正常的內(nèi)分泌功能，發(fā)揮著類似雌性激素的作用，長期積累會(huì)導(dǎo)致畸形、癌變和致突變。肥料在生產(chǎn)加工過程中，因大量接觸塑料制品而增加了引入鄰苯二甲酸酯類增塑劑的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要針對(duì)肥料建立鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測方法。
1試驗(yàn)部分
1.1 儀器與試劑
( 7890A)氣相色譜-( 5975C)質(zhì)譜儀，美國Agilent公司生產(chǎn)；氮吹儀，日本Eyela公司生產(chǎn)；超聲波發(fā)生器，德國Elma公司生產(chǎn)；PSA固相萃取小柱，北京Dikma生產(chǎn)。
鄰苯二甲酸二甲酯( DMP)，純度≥99%；鄰苯二甲酸二乙酯( DEP)，純度≥99%；鄰苯二甲酸二丁酯( DBP)，純度≥99%：鄰苯二甲酸丁基芐酯( BBP)，純度≥98%；鄰苯二甲酸二（2-乙基）己基酯( DEHP)，純度≥99%；鄰苯二甲酸二正辛酯( DNOP)，純度≥98%；鄰苯二甲酸二異壬酯( DINP)，純度≥99%；鄰苯二甲酸二異癸酯( DIDP)，純度≥99%；正己烷、二氯甲烷，色譜純；所選試劑應(yīng)排除鄰苯二甲酸酯類增塑劑的干擾。
鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：分別準(zhǔn)確稱取適量的鄰苯二甲酸酯，用正己烷配制成標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。其中，DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP質(zhì)量濃度均為1mg/m L，DINP、DIDP質(zhì)量濃度均為5 mg/m L。使用時(shí)用正己烷稀釋至所需質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
1.2儀器工作條件
1.2.1 色譜條件
色譜柱：HP-5 ms，30 m×0.25 mm×0.25μm;載氣：氦氣；色譜柱箱升溫程序：初始溫度為40℃，保持2 min，然后以15℃/min的速率升至325℃，保持10 min；進(jìn)樣口溫度：250C；進(jìn)樣方式：30 psi脈沖不分流。
1.2.2質(zhì)譜條件
色譜-質(zhì)譜接口溫度：280℃；四級(jí)桿溫度：150℃；載氣：氦氣，純度≥99.999%；電離方式：電子轟擊電離( El)；電離能量：70 e V；質(zhì)量掃描范圍：50~ 450amu；溶劑延遲：4min。選擇離子監(jiān)測( SIM)的定量掃描離子見表1。
1.3樣品預(yù)處理
稱取經(jīng)粉碎的肥料試樣0.5 g（精確至0.0001 g）于玻璃具塞離心管中，加入10 m L正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）混合液并加塞密封，在50℃下超聲提取30 min后冷卻，并以不低于3 000 r/min離心5 min，移取上清液至另一玻璃試管中。殘?jiān)屑尤?0 m L正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）混合液，按上述方法再提取1次，合并上清液于同一玻璃試管中。在40℃下用氮?dú)鈱⑷芤捍抵?mL以下，用正己烷定容至1.0 m L后作為待測液。若氮吹過程沉淀析出，應(yīng)過濾沉淀物后再氮吹定容。
2結(jié)果與討論
2.1影響鄰苯二甲酸酯提取效果的因素
2.1.1提取溶劑
分別考察甲醇、正己烷、二氯甲烷、正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）的混合液對(duì)肥料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的提取效果，結(jié)果如表2所示。選取陽性樣品（以DEHP、DBP、DINP、DIDP為目標(biāo)物），準(zhǔn)確稱量0.5g樣品4份（精確至0.0001g），用同等體積不同溶劑在室溫下超聲提取30 min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4種溶劑中，甲醇的提取效率最低，正己烷次之，二氯甲烷、正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）的提取效果較好，且差異不大。
實(shí)際肥料樣品中常常夾雜塑料成分，因此在肥料中加入PVC塑料模擬實(shí)際樣品，再用二氯甲烷、正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）進(jìn)行提取試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氯甲烷可將PVC成分的塑料完全溶解，但在后續(xù)氮吹濃縮過程中，溶解在二氯甲烷中的PVC會(huì)凝聚析出，將目標(biāo)物包裹，導(dǎo)致提取效率大大降低。而選用正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）混合液中，二氯甲烷作為輔助提取劑能使PVC快速的溶脹但不溶解，有效地提取出目標(biāo)物，提取效果較好。因此，選取提取劑為正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）。
2.1.2提取溫度
選取某陽性樣品，準(zhǔn)確稱量0.5 g樣品4份，用10 m L正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）溶劑超聲提取30 min，分別考察了在25、30、40、50℃條件下提取目標(biāo)物的峰面積，結(jié)果如圖1所示。由于二氯甲烷沸點(diǎn)為39.8℃，而正己烷沸點(diǎn)為69℃，因此，最高考察提取溫度為50℃。結(jié)果表明，隨著提取溫度的增加，目標(biāo)物的峰響應(yīng)面積也會(huì)隨著增加，選取的提取溫度為50℃。
2.1.3提取時(shí)間
稱取0.5 g肥料樣品若干份，以正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）混合液為提取液，考察提取時(shí)間(10～45 min)對(duì)肥料中鄰苯二甲酸酯提取效率的影響。超聲時(shí)間為10~ 30min時(shí)，提取效率隨著時(shí)間的增加而提高，隨著時(shí)間的進(jìn)一步延長，提取效率反而有所下降，這是由于超聲產(chǎn)生的局部高溫使目標(biāo)物揮發(fā)。因此，選擇提取時(shí)間為30min。
2.1.4提取次數(shù)
稱取0.5 g肥料樣品，加入10 m L正己烷一二氯甲烷（體積比為5:1）混合液，50℃下超聲提取30 min，將提取液倒出。然后，第2次加入10 m L提取液提取，50℃下再次超聲提取30 min后，將提取液倒出。根據(jù)上述方法提取第3次。3次提取液分別進(jìn)樣進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，第1次、第2次提取液均含有目標(biāo)物，但第2次提取物峰面積遠(yuǎn)低于第1次峰面積，而第3次提取液目標(biāo)物峰僅占3次目標(biāo)物峰面積總和的1%左右。因此，可確定在此提取條件下，提取2次可將樣品中目標(biāo)物基本完全提取。
2.1.5 濃縮
選擇溫和的氮?dú)饬魉俅祾�，并�?0C溫度加熱氮吹管，加標(biāo)溶液濃縮。分別考察3種方式下的回收率：①將溶液完全吹干后，以正己烷定容至1.0 m L進(jìn)樣；②將溶液吹至近干，以正己烷定容至1.0mL進(jìn)樣；③將溶液吹掃濃縮至1mL液面以下，以正己烷定容至1.0mL進(jìn)樣。結(jié)果表明，除DMP、DEP外，其他增塑劑的回收率無明顯差別。但是，DMP、DEP的回收率隨著氮吹程度的變化而變化，剩余溶液越少，回收率越低，如表4所示。這是由于DMP、DEP較容易揮發(fā)，尤其是當(dāng)溶劑近干時(shí)，氮吹更易引起其大量揮發(fā)；而當(dāng)其溶解于溶液時(shí)，揮發(fā)損失很少。因此，選擇氮吹至1mL下，用正己烷定容至1.0 m L。對(duì)于實(shí)際肥料提取液，在其濃縮過程中會(huì)出現(xiàn)沉淀物析出，導(dǎo)致定容體積不準(zhǔn)。因此，當(dāng)濃縮至1m L左右時(shí)，如有沉淀物析出，則將上清液移至另一玻璃管中，以正己烷淋洗沉淀物并合并溶液，再氮吹并定容至1.0 m L后進(jìn)樣。
2.2色譜條件的選擇
除1.2所述的色譜條件外，對(duì)進(jìn)樣方式進(jìn)行了優(yōu)化，旨在進(jìn)一步提高增塑劑在GC -MS上的靈敏度，特別是DINP及DIDP 2個(gè)五指峰。由于DIDP與DINP為2個(gè)交叉的五指峰，峰形較寬，而且由于沸點(diǎn)相對(duì)其他鄰苯二甲酸酯要高，出峰晚，擴(kuò)散較為嚴(yán)重，這會(huì)降低其靈敏度。比較了同等濃度的鄰苯二甲酸酯溶液在常規(guī)不分流進(jìn)樣和脈沖不分流進(jìn)樣條件下的響應(yīng)值，結(jié)果表明，脈沖不分流進(jìn)樣會(huì)明顯提高其靈敏度，峰形也更窄。這是因?yàn)橥ㄟ^脈沖進(jìn)樣，增加了樣品的進(jìn)樣速度，從而降低了樣品特別是高沸點(diǎn)樣品的譜帶擴(kuò)散效應(yīng)。
2.3質(zhì)譜條件
標(biāo)準(zhǔn)樣品全掃描質(zhì)譜圖如圖2所示。上述8種增塑劑質(zhì)譜特征離子及定量離子如表1所示。
由于離子源對(duì)優(yōu)化化合物特別是高沸點(diǎn)化合物及峰擴(kuò)散性化合物的峰形及靈敏度有所幫助，筆者對(duì)離子源溫度進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，考察了230、250、280℃3種離子源溫度對(duì)8種增塑劑的色譜峰的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度越高，增塑劑特別是DIDP、DINP的峰寬變窄，峰高變高，能提高靈敏度。這是因?yàn)殡x子源溫度提高有利于提高離子化效率及離子化速度。因此，選擇離子源溫度為280℃。
2.4 方法的線性關(guān)系和檢出限
選擇不含目標(biāo)化合物的樣品為空白基質(zhì)，添加DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP、DIDP，以信噪比( S/N)為3確定各目標(biāo)化合物的檢出限：DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP方法檢出限為0. 02 mg/kg，DINP、DIDP方法檢出限為0.1 mg/kg；以信噪比( S/N)為10確定各目標(biāo)化合物的檢出限：DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP方法定量限為0. 05 mg/kg，DINP、DIDP方法檢出限為0.3 mg/kg。采用外標(biāo)法定量分別配制一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在選定的色譜和質(zhì)譜條件下進(jìn)行測定，線性方程、相關(guān)系數(shù)及線性范圍如表5所示。
2.5方法的回收率和精密度
利用空白肥料樣品分別進(jìn)行添加回收率和精密度實(shí)驗(yàn)，樣品添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在0.5、1.0 mg/kg和2.5 mg/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平范圍內(nèi)的平均回收率（每個(gè)添加濃度平行測定6次）為76. 8%~102. 6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%~9. 6%，結(jié)果如表6所示。
2.6肥料中增塑劑的分布情況
對(duì)市面上采購的52種肥料包括有機(jī)肥、無機(jī)肥、復(fù)合肥、緩釋肥等進(jìn)行了測試。52種肥料中19種可檢出DBP、DEHP，其中1種有機(jī)肥中檢出了DINP和DIDP，1種有機(jī)肥中檢出了BBP，結(jié)果如表7所示。由表7中可以看出：①在8種增塑劑中，DEHP為檢出頻次最高的鄰苯二甲酸酯；②無機(jī)肥中的鄰苯二甲酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常較低，且種類較為單一，檢出率為23%；③有機(jī)肥、復(fù)合肥中增塑劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)相較于無機(jī)肥明顯增高，且常常含有2種以上的增塑劑，有機(jī)肥、復(fù)合肥、緩釋肥的檢出率分別為53%、29%、50%。
3結(jié)論
建立了超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定肥料中8種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的方法。結(jié)果表明，該方法適用于無機(jī)肥、有機(jī)肥、復(fù)合肥、緩釋肥等肥料中8種鄰苯二甲酸酯的檢測，DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP方法檢出限為0.02 mg/kg，DINP、DIDP方法檢出限為0.1 mg/kg，加標(biāo)回收率為76. 8%~102. 6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為2.1~9.6%，可應(yīng)用于肥料中PAEs的實(shí)際檢測。同時(shí)，研究了不同肥料中鄰苯二甲酸酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布情況，并分析了污染來源，為肥料安全監(jiān)管提供了數(shù)據(jù)支持。
