土壤中邻苯二甲酸酯类的高效液相色谱测定方法研究

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1、 土壤中邻苯二甲酸酯类的高效液相色谱测 定方法研究 编写单位 浙江省地质矿产研究所 项目负责人 曹攽 编写人 曹攽 项目组员 刘清辉 马军 李云木子 王雯妮 单位负责人 胡勇平 总工程师 周乐尧 提交单位 浙江省地质矿产研究所 提交时间 2011 年 2 月 1 目目 录录 第一部分 项目概况 3 第二部分 高效液相色谱测定土壤中邻苯二甲酸酯类 3 导言导言 3 第一章 实验部分 4 1 仪器与试剂 4 2 实验过程 5 第二章 结果与讨论 6 1 空白试验 6 2 不同萃取溶剂对回收率的影响 7 3 条件优化 8 4 方法的线性关系 11 5 方法的精密度 准确度和检出限 11 6 标准物质

2、色谱图 12 第三部分 应用 13 第四部分 项目总结 14 参考文献 14 2 第一部分第一部分 项目概况项目概况 项目名称 土壤中邻苯二甲酸酯类的高效液相色谱测定方法研究 项目合同书编号 2009F70062 承担单位 浙江省地质矿产研究所 项目所属的计划项目类别 浙江省分析测试科技计划项目 实施单位 浙江省地质矿产研究所 第二部分第二部分 高效液相色谱测定土壤中邻苯二甲酸酯类高效液相色谱测定土壤中邻苯二甲酸酯类 导言导言 邻苯二甲酸酯类 phthalate esters PAEs 又称酞酸酯 是环境激素 类物质中的一类化合物 它们主要用作可用作农药载体 驱虫剂 化 妆品 香味品 润滑剂和

3、去污剂的生产原料 其中用量最大为增塑剂 以增大塑料的可塑性和强度 近年来 随着工业生产和塑料制品的使 用 邻苯二甲酸酯类不断进入环境 普遍存在于土壤 底泥 生物等 环境样品中 其毒性除已知的致畸性 致癌和致突变性外 科研表明 其作为环境激素将影响人体内分泌 产生慢性危害 1 5 由于邻苯二 甲酸酯类的大量使用对生态环境造成了污染 国内外已将此类化合物 列为优先控制污染物 其中 邻苯二甲酸酯类物质中有6种被美国EPA 列入 优先监测污染物名单 它们分别是 邻苯二甲酸二甲酯 DMP 二乙酯 DEP 二丁酯 DBP 邻苯二甲酸二 2 乙基己基 酯 3 DEHP 二辛酯 DOP 丁基苄基酯 BBP 我

4、国将邻苯二甲酸酯类 中的DMP DBP和DOP列入优先控制污染物黑名单 目前国内外已建立了邻苯二甲酸酯类有机物的分析方法 主要有 气相色谱法 气相色谱质谱联用法和高效液相色谱法 我国国家环保 局行业标准HJ T72 2001 采用高效液相色谱法测定水中的邻苯二甲 酸二甲酯 二丁酯 二辛酯 6 样品前处理采用正己烷液 液萃取法 色谱柱为氰基柱 单波长紫外检测 由于土壤样品的基体复杂 所含 干扰物质较多 土壤中邻苯二甲酸酯类需经过萃取和净化 7 8 后才能 进行色谱分析 所以在测定前能否有效提取样品中的邻苯二甲酸酯类 是至关重要的 本项目以六种邻苯二甲酸酯为研究对象 采用高效液相色谱法 9 14

5、研究超声波萃取 15 及索氏提取法对土壤中邻苯二甲酸酯的预分 离方法 比较这两种前处理方法对邻苯二甲酸酯的分离效率 以EPA 方法和现在方法为基础 结合土壤样品数量较多的实际情况 突出快 速批量的检测特点 提高方法重现性及回收率 以快速有效的检测特 色来满足地质调查项目及日常工作的要求 第一章第一章 实验部分实验部分 1 仪器与试剂 高效液相色谱 920 LC 带二极管阵列 PDA 检测器 HPLC 美国 varian 公司 LABOROTA 4000 旋转蒸发仪 德国海道尔夫公 司 LBM 1J 氮吹仪 北京莱伯曼公司 固相萃取小柱 Cleanert 4 ODS SPE C18 封端 1g

6、6mL Agela Technologies 公司 天津 六种邻苯二甲酸酯混合标准溶液 浓度均为 1000mg L 购于美 国 AccuStandard 公司 替代物 邻苯二甲酸二苯酯 浓度 100mg L 购于 AccuStandard 公司 六种邻苯二甲酸酯单标 国家标物中心 正 己烷 乙腈 甲醇 丙酮 二氯甲烷均为农残级 购于 TEDIA 公司 无水硫酸钠和氯化钠 450 马弗炉烘 4 h 冷却后存放在干燥器中备 用 2 实验过程 2 1 样品前处理 样品处理 将采集的土壤样品自然风干 磨碎 过 0 25 mm 筛 储于干净的棕色瓶中 置于 4 冰箱中待试 超声萃取 准确称取 10 00

7、 g土壤样品 研磨后 加入 5 00 g无水 Na2SO4 混合均匀 放置超声提取容器中 加入 5 g替代物 邻苯二 甲酸二苯酯 DPP 60 mL正己烷 丙酮混合液 体积比 1 1 作溶剂 置于超声波发生器中超声提取 20 min收集提取液 重复提取三次 合 并提取液并浓缩至 5 mL 待柱层析净化 索氏萃取 称取10 00g土壤样品 研磨后 加入5 00g无水硫酸 钠 混合均匀 用净化过的滤纸封好 放置索氏提取容器中 加入5 g 替代物 邻苯二甲酸二苯酯 DPP 80mL 正己烷 丙酮混合液 体 积比1 1 作溶剂置于平底烧瓶中 抽提到设定的时间 收集提取液 旋转蒸发 氮吹至5ml 待柱层

8、析净化 净化 用 5ml 含10 丙酮的正已烷溶液和 5 ml 正已烷淋洗净 5 化柱并弃去该溶液 将样品浓缩液转移到小柱上 用 8mL 正已烷淋 洗液分四次洗涤烧瓶 将洗涤液转移到净化柱上 用 10mL 正已烷 溶液淋洗小柱 淋洗液收集于平底烧瓶中 浓缩至 2mL 左右 换成 甲醇相 用氮气吹至 1mL 定容 供高效液相色谱测定 2 2 色谱条件 反相分析柱 Pursuit XRs C18 50mm 2 0mm 2 8 m 不锈钢柱 流动相为 A 水 B 乙腈 梯度洗脱程序见表 1 流速 0 2mL min 柱温 35 紫外波长 225nm 进样量 2 L 表 1 梯度洗脱程序 Table

9、1 Gradient elution procedure Time min A B 0 30 70 3 0 30 70 4 0 0 100 10 0 0 100 第二章第二章 结果与讨论结果与讨论 1 空白试验 由于塑料大量的使用 邻苯二甲酸酯类化合物污染普遍存在 在 整个试验中 很容易造成外界邻苯二甲酸酯类的干扰 对溶剂 器皿 和试剂等从贮存到使用要严格控制外界邻苯二甲酸酯类的污染 1 1 试剂空白 取 30 mL 正已烷 丙酮 体积比 1 1 农残级 用高纯氮气吹至 1 0 mL 后进行液相色谱测定 6 种邻苯二甲酸酯类均未有检出 1 2 全过程空白 6 取空白土壤做全过程空白试验 结果见

10、表 2 结果表明 6 种邻苯 二甲酸酯类化合物浓度均低于最低检测浓度 满足分析要求 表 2 空白实验结果 折算到土壤中浓度 Table 2 The results of blank experiments transforming the concentration of soils 化合物 DMP DEP BBP DBP DEHP DOP 浓度 g g 1 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 2 不同萃取溶剂对回收率的影响 文献中报道萃取邻苯二甲酸酯一般选用二氯甲烷 正己烷等溶 剂 在 EPA3500 方法中采用正已烷 丙酮混合溶剂和二氯甲烷 丙酮混 合溶剂提取固体样品中的邻苯二

11、甲酸酯 效果较好 本文选择了五种 不同的萃取剂 分别为正已烷 丙酮 体积比 1 1 二氯甲烷 乙酸乙 酯 正己烷和甲醇 考察萃取剂种类的不同对回收率的影响 结果见 表 3 表 3 萃取溶剂对回收率的影响 Table 3 Effect of extraction solvent on recoveries of seven analytes 回收率 化合物 正已烷 丙酮 二氯甲烷 甲醇 乙酸乙酯 正已烷 DMP DEP BBP DBP DEHP DOP 66 6 85 2 79 3 85 5 99 2 90 2 60 4 35 5 74 1 82 3 98 5 81 9 59 5 71 5 65

12、 2 69 1 76 3 70 7 58 5 73 2 76 3 93 5 93 3 85 2 67 0 76 8 78 8 83 6 83 9 77 8 每组实验平行做 3 次 且每组均设空白试验 从表中回收率数据 看 对于 DBP 来说 乙酸乙酯作为溶剂的效果好些 而另外五种邻 苯二甲酸酯在正已烷 丙酮 体积比 1 1 作为溶剂时 回收率较好 土 壤基体比较复杂 有较多的干扰物质 并且体系中邻苯二甲酸酯种类 7 多 溶剂正已烷 丙酮 体积比 1 1 比乙酸乙酯更适合于土壤中邻苯 二甲酸酯的提取 因此 选择正已烷 丙酮 体积比为 1 1 作为实验萃 取剂 3 条件优化 3 1 超声波萃取 P

13、AEs 的条件优化 以正已烷 丙酮为萃取溶剂 室温下 采用四因素三水平正交设 计实验方法 考察了萃取时间 萃取溶剂比例 萃取次数和萃取溶剂 用量四个因素对超声波萃取 6 种邻苯二甲酸酯效率的影响 每个因素 均取三个水平 萃取时间分别为 5 0 min 10 0 min 20 0 min 萃取 溶剂比例分别为正已烷 丙酮 体积比 1 1 正已烷 丙酮 体积比 1 3 正已烷 丙酮 体积比 3 1 萃取次数选取 1 2 3 次 萃取溶剂用 量分别是 20 0 mL 40 0 mL 60 0 mL 实验结果见表 4 表 5 和表 6 表 4 PAEs 正交实验方案 Table 4 Orthogona

14、l design of PAEs 序号 萃取时间 t min 萃取溶剂比例 萃取次数 萃取溶剂用量 V ml 1 5 1 1 1 20 2 5 1 3 2 40 3 5 3 1 3 60 4 10 1 1 2 60 5 10 1 3 3 20 6 10 3 1 1 40 7 20 1 1 3 40 8 20 1 3 1 60 9 20 3 1 2 20 表 5 PAEs 正交实验的回收率 Table 5 Recovery of PAEs in Orthogonal test 回收率 序号 DMP DEP BBP DBP DEHP DOP 8 1 41 8 83 3 93 8 94 0 98 1

15、 96 1 2 65 3 78 8 97 0 99 0 101 3 99 1 3 26 6 47 6 86 0 85 3 93 5 90 0 4 72 4 78 1 86 4 91 2 98 3 92 5 5 69 0 79 1 90 6 93 4 97 2 91 2 6 50 3 75 1 83 7 88 2 90 9 84 2 7 100 7 87 2 102 1 105 1 109 8 100 3 8 95 3 69 3 91 5 96 7 98 7 96 2 9 63 2 83 6 92 3 102 6 103 0 94 4 表 6 PAEs 回收率的极差分析结果 Table 6 An

16、alytical results of PAEs recovery 项目 DMP DEP BBP DBP DEHP DOP 萃取时间 t min 125 5 30 4 25 2 31 6 25 1 23 0 萃取溶剂比例 89 5 42 3 20 3 14 2 18 8 20 3 萃取次数 13 5 26 6 9 7 13 9 14 9 9 5 萃取溶剂用量 V ml 42 3 51 0 18 7 19 1 11 5 3 0 从表 5 和表 6 中数据可知 超声波萃取的最佳条件是 萃取时间 20 min 萃取溶剂正已烷 丙酮的比例为 1 1 萃取次数 3 次 萃取溶 剂用量 40 mL 萃取时间对萃取效率的影响最明显 DMP 和 DEP 的 回收率随萃取时间增长而增大 萃取溶剂比例影响次之 回收率随丙 酮比例增加而增大 但再增大丙酮比例后 回收率下降 因此 选择 正己烷 丙酮 体积比 1 1 萃取溶剂用量影响程度较小 减少溶剂对 环境的污染 采用萃取溶剂用量为 40 mL 3 2 索氏萃取 PAEs 的条件优化 以正已烷 丙酮为萃取剂 采用三因素三水平正交设计实验方法 考察了萃取温度