高效液相色譜 - 串聯(lián)質譜法測定環(huán)境水體中雙酚A - 辛基酚

1、高效液相色譜2串聯(lián)質譜法測定環(huán)境水體中雙酚A、辛基酚、壬基酚張奎文1,2,葉賽1,3,那廣水1,姚子偉1,關道明1(1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心國家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點實驗室,大連116023;2.大連水產(chǎn)學院生命科學與技術學院,大連116023;3.大連海事大學環(huán)境科學與工程學院,大連116026摘要:建立了高效液相色譜2串聯(lián)質譜測量水環(huán)境中的雙酚A(BPA、辛基酚(OP、壬基酚(NP的方法。提取方法基于液2液萃取,流動相為V(甲醇V(水=9010,流速200Lmin,運行時間為5min。質譜用來定量的碎片離子分別為:BPA,21213;BPA2d16,22314;OP,10613;NP,

2、10613,定量采用內標法。儀器的檢出限均為017pg,方法檢出限均為0107ngL。對同一環(huán)境樣品進行3個不同濃度(10、100、500ngL的加標來測得回收率:BPA7914%8413%,RS D217%314%;NP7819%11215%,RS D119%510%;OP6914%12217%,RS D314%1113%?；谠摲椒?對大連旅順地區(qū)主要河流和排污口水體中的BPA、NP和OP進行了檢測,濃度范圍為35167753192ngL,與國內其他調查區(qū)域比酚類物質污染處于中等水平,而低于國外類似調查區(qū)域。關鍵詞:高效液相色譜2串聯(lián)質譜法;雙酚A;辛基酚;壬基酚中圖分類號:O657.63

3、文獻標識碼:A文章編號:100020720(2008082062205烷基酚聚氧乙烯醚作為非離子表面活性劑在20世紀70年代得到了廣泛應用1。20世紀80年代研究發(fā)現(xiàn)烷基酚聚氧乙烯醚的降解產(chǎn)物(如: OP、NP、42tert2Octylphenol等具有比母體化合物更強的毒性2。雙酚A(BPA主要是用于生產(chǎn)環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等的材料3,現(xiàn)在許多研究已經(jīng)將OP、NP和BPA定為內分泌干擾物,該類物質能影響生物體的內分泌系統(tǒng)46。它們的危害日益引起人們的關注,為了更好地評價該類物質對生態(tài)系統(tǒng)的影響,建立這些物質的快速、靈敏和高效的分析方法就顯得比較重要。目前測定該類化合物的方法主要有氣

4、相色譜和氣質聯(lián)用等,但是環(huán)境樣品中基質復雜、干擾物多,且該類方法需要進行衍生等繁雜的預處理,而采用HP LC2MSMS能更有效的排除干擾,快速、準確的測定。因此,本文建立了高效液相色譜2串聯(lián)質譜測定水體中BPA、OP和NP的方法,并對大連旅順地區(qū)主要入海河流和主要近海排污口水體中的BPA、OP和NP進行了研究調查。1實驗部分1.1試劑壬基酚(N onylphenol,99.0%、辛基酚(Octyl2 phenol,99.5%、雙酚A(BPA,98.5%均購自Dr.Ehrenstorfer G mbH。BPA2d16(98%,IS OTEC,水經(jīng)Milli2Q系統(tǒng)凈化得到。甲醇(HP LC光譜級

5、、CH2Cl2(農(nóng)殘級均購自美國T edia。標準溶液(200gm L:準確稱取BPA、OP和NP各10mg,用甲醇定容到50m L的棕色容量瓶中,超聲混勻,即為儲備液,4下避光儲存。1.2儀器HP LC2MSMS:Finnigan Survey or液相色譜系統(tǒng)(Therm o E lectron,US A和Finnigan TS Q Quantum收稿日期:2007204217;修訂日期:2007208202作者簡介:張奎文(1980-,男,碩士研究生;E2mail:kuiwenzhDiscovery MAX 三重四極桿質譜分析儀;液相色譜柱:BonChrom C 18柱(150mm &#

6、215;2.1mm i.d.,5m ,Agela T echnolegies Inc.,US A ;K Q5200B 超聲清洗器(昆山市超聲儀器公司、RE 252C 旋轉蒸發(fā)儀(鞏義市予華儀器公司。1.3樣品萃取萃取采用液-液萃取法,萃取溶劑選用CH 2Cl 2。具體步驟如下:將水樣過0145m 濾膜,并用6m ol L 的HCl 調整pH 約為210310,量取1L 倒入2L 的分液漏斗中,加入30m L CH 2Cl 2,用搖床搖勻,靜置約20min 使兩相完全分層,用120m L 旋轉蒸餾瓶取下層CH 2Cl 2液,再分別用30m L 和20m L CH 2Cl 2按上述步驟萃取兩遍,將

7、萃取液收集到同一個旋轉蒸餾瓶中,后用旋轉蒸發(fā)儀濃縮到約015m L ,用恒流的氮氣吹干。加入50L 1192g L 的BPA 2d16(內標,用甲醇定容到1m L ,混勻,用進樣小瓶收集,4下保存?zhèn)錅y。1.4儀器條件液相色譜條件:色譜分離采用等梯度洗脫,流動相為V (甲醇V (水=9010,流速為012m L min ,進樣量為10L ,運行時間為5min 。質譜條件:采用電噴霧離子源(ESI 負離子模式進行檢測,監(jiān)測模式為選擇反應性監(jiān)測模式(SRM 。具體儀器參數(shù):噴射電壓3500V ;鞘氣壓力25Arb ;輔助氣壓力12Arb ;離子傳輸管溫度320;真空透鏡補償電壓-85V ;源內碰撞誘

8、導解離電壓(CI D 5V ,參數(shù)見表1。表1SRM 監(jiān)測模式參數(shù)T ab .1P arameters in SR M mode目標化合物母離子碎片離子碰撞電壓eV定量離子保留時間t minNP 219.00106.30171.20-22-21106.30 3.15OP 205. 40106.30-21106.30 2.88BPA227.10212.30133.30117.10-20-24-45212.301.91BPA 2d 16241.15223.40142.30122.20-24-35-45223.40 1.902結果與討論2.1HP LC 2MS MS 的條件優(yōu)化反相液相色譜的流動相多

9、選用甲醇、乙腈、水等。雖然乙腈的洗脫能力最佳,但考慮到其毒性較大,所以選用了甲醇和水。選擇了幾種不同混合比的V (甲醇V (水=5050、7030、8020、8515、9010、1000作為流動相,通過比較其峰形、靈敏度,最終選擇V (甲醇V (水=9010作為流動相峰形較好(圖1。Aldo Lagana 7發(fā)現(xiàn)流動相中加入011%的氨水會提高酚類物質的靈敏度,本試驗中也發(fā)現(xiàn)BPA 、BPA 2d 16有一定的提高,但OP 和NP 的靈敏度則降低,在流動相中加入氨(011%會提高目標化物的離子化效率,提高質譜對目標化合物的靈敏度。但會影響反相色譜柱的保留和分離,使峰拖尾,從而影響了整個方法的圖

10、1OP (a 、NP (b 、BPA (c 和BPA 2d 16(d 色譜圖Fig .1Chrom atograms of OP (a ,NP (b ,BPA (c andBPA 2d 16(d 靈敏度。質譜條件的優(yōu)化:將標準溶液利用流動注射泵分別注入離子源,對其進行全掃描,確定各自的母離子,通過優(yōu)化離子傳輸管電壓、噴射電壓、鞘氣壓力、輔助氣壓力使母離子豐度及穩(wěn)定性最佳;然后對每種化合物進行子離子掃描,得到碎片信息,并對二級質譜碰撞氣能量(CE 進行優(yōu)化,使特征碎片離子的強度達到最大。本試驗優(yōu)化后的參數(shù)如1.4所述。目標化合物的定性在色譜分析中主要是靠化合物在色譜柱上的保留時間,而在有質譜的情

11、況下,通過化合物的碎片離子及它們的豐度比定性會更加準確。主要通過后者來定性。目標化合物的質譜圖見圖2。在選取定量碎片離子時,主要考慮的因素是分辨率和靈敏度,本實驗選擇的定量碎片離子為:BPA ,212.30;BPA 2d 16,223.40;OP ,106.30;NP ,106.30。 圖2OP (a 、NP (b 、BPA (c 和BPA 2d 16(d 質譜圖Fig .2Mass spectra of OP (a ,NP (b ,BPA (c and BPA 2d 16(d 2.2回收率和精密度2.2.1線性范圍將標準貯備液用流動相梯度稀釋成6種不同濃度的標準液(500、100、50、10

12、、5、2g L ,在各種濃度的標準液中分別加入50L 1.92mg L 的BPA 2d 16做為內標。將這6種標準液用上面的方法上機測定,并做出內標標準曲線。該方法的線性范圍3種化合物均為2500g L ,線性范圍較寬,相關性較好。2.2.2方法回收率方法回收率通過基質加標來計算,具體方法是將已過0145m 濾膜的環(huán)境水樣,用上述方法測出其中BPA 、NP 和OP 量,然后對同一水樣進行3個不同濃度(10、100、500ng L 的加標,測定其BPA 、OP 和NP 的總量,樣品本底量為BPA 21140ng L 、NP 2108ng L 和OP 2137ng L ,扣除水樣本底量,計算方法的

13、回收率,結果見表2。表2方法的回收率(n=3T ab.2The recoveries of analytes in this method目標化合物平均回收率%(相對標準偏差10ngL100ngL500ngLBPA79140(3140%84127(2177%84130(2170% OP7819(2186%93112(1190%11215(510%NP6914(11130%89155(3140%12217(6171%2.2.3質量控制(QAQC儀器的檢出限(LOD定義為SN=3時進樣的濃度,該方法的儀器檢出限為BPA:0172pg;OP:0170pg;NP:0170pg。方法檢出限基于LOD計算

14、得到(1L的水樣經(jīng)過萃取濃縮到1m L,進樣量10L,均為0107ngL,每批樣品在處理過程中做1個樣品空白,儀器分析過程中每1012個樣品加一個程序空白,同時加1個已知濃度的標準液。通過對同一個混合標準液(100ngm L連續(xù)進樣(n=11所得相對標準偏差來衡量儀器的穩(wěn)定性,相對標準偏差分別為BPA 613%、OP1113%和NP919%。2.3分析方法的應用2.3.1采樣樣品為表層水樣,采樣深度為表層下015m,采樣器(預先處理干凈在采集樣品前,均要用欲采集的水樣充分蕩洗。采樣區(qū)域為大連旅順開發(fā)區(qū),主要集中在河流、河流入?？诤臀鬯幚韽S。該地區(qū)工業(yè)企業(yè)較少,污染源以生活污水為主。采樣時間為

15、2006年6月份,采樣點包括旅順主要河流龍河,大西河,旅順污水處理廠(入口處,及其它入海河流。在每個采樣點采集4 L水樣,裝入帶有聚四氟乙烯蓋的棕色玻璃瓶中,用6m olL的HCl調整pH為210310。將樣品保存在裝有冰塊的保溫箱中運回實驗室,3天內完成分析。2.3.2討論旅順地區(qū)主要入海河流和重點排污口水體中3種酚類環(huán)境內分泌干擾物(E DCs總濃度范圍為35167753192ngL,其中主要的污染物為BPA,其濃度范圍為23114714170ngL。作為旅順市的主要河流龍河,其上游有棉紡廠、軸承廠、醬油釀造廠、建材廠等工業(yè)污水排放,所以水體中的酚類E DCs濃度較高,為753192ngL

16、。于河流下游入海處采樣檢測,其水體中的酚類物質濃度有所降低,濃度為90117ngL,因為河流跨度較小,自凈能力有限,且水體鹽度較大,所以主要的原因為海水的稀釋。旅順污水處理廠作為旅順及周邊地區(qū)主要污水(旅順地區(qū)排放廢水的80%,多為生活污水接納單位,其入水口處水體中的含量能反映出整個旅順地區(qū)生活排放廢水中的酚類E DCs的濃度水平,研究發(fā)現(xiàn)酚類E DCs濃度為133151ngL,可見本地區(qū)生活排放所帶來的酚類E DCs污染并不嚴重。參考文獻1Vivian,C M G Sci.T otal Environ,1986,53:52Renner R.Envrion Sci T echnol,1997,

17、31,316A3S taples C A,D omn P B,K lecka GM et al.Chem osphere,1998,36:21494Jobling S,Sheahan D,Osborn J A et al.EnvironmentalT oxicol Chemistry,1996,15:1945李延,胡雙慶,尹大強等.環(huán)境化學,2003,22(4:3856K rishnan A V,S tathis P,Permuth S F et al.Endocrinolo2gy,1993,132:22797Lagana A,Bacaloni A,Leva I D et al.Anal Ch

18、im Acta,2004,501(1:798段菁春,陳兵,麥碧嫻等.環(huán)境科學,2004,25(3:489邵兵,胡建英,楊敏.環(huán)境科學學報,2002,22(1:1210張海峰,胡建英,常紅等.環(huán)境化學,2004,23(5:58411沈鋼,張祖麟,余剛等.中國環(huán)境科學,2005,25(6:73312Blackburn M A,Waldock M J.Wat Res,1995,29(7:162313Heemken O P,Reinche H,S tachel B et al.Chem o2sphere,2001,45:24514Li D onghao,M inseon K im,Jae2Ry oun

19、g Oh et al.Chem o2sphere,2004,56:783Determination of bisphenol A,nonylphenol,octylpheonl in w ater by liquid chrom atography2tandem m ass spectrometryZH ANG Kui2wen1,2,YE Sai1,3,NA Guang2shui1,Y AO Zi2wei1and G UAN Dao2ming31(1.National Marine Environ2mental M onitoring Center,Dalian116023;2.Dalian

20、Fishery University,Dalian116023;3.Dalian Maritime Univer2 sity,Dalian116026,Fenxi Shiyanshi,2008,27(8:6266Abstract:A quantitative method for the analysis of bisphenol A,octyl2and nonylphenol was established.Extraction procedures were based on liquid2liquid extraction techniques with dichlomethane.Id

21、entification and quantitation of the analytes were done by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry.Reversed2phase column was Bon2 Chrom C18,the m obile phase was methanolwater(9010,the flow rate was200Lmin,running time was five min2 utes.Fragment ions used for quantitation of bisph

22、enol A,bisphenol A2d16,octyl2and nonylphenol were21213, 10613,10613,22314respectively.Detection limits of these com pounds were all0.7pg injected on column,which allowed method detection limits of0.07ngL.The recoveries of analytes were better than70%with about5%relative standard deviations.The method was used to analyze water from lvshun(China,where concentrations for the total com pounds ranged from35.67to753.92ngL.The pollution situation of these com pounds in this area was medium in China,com pared with the similar field domestic,but lower level com pared with the si