气相色谱-质谱联用同时测定饮用水中辛基酚和壬基酚.pdf

理工实践气相色谱质谱联用同时测定饮用水中辛基酚和壬基酚吉顺峰，胡 苹，王志文（黎明职业大学 新材料与鞋服工程学院，福建 泉州 362000）摘要：气相色谱质谱联用，同时测定饮用水中辛基酚和壬基酚。以甲苯为萃取溶剂液液萃取，浓缩定容后，内标法定量。辛基酚和壬基酚在0.012.00mg/L浓度范围内线性关系良好，其相关系数（r2）都大于0.995。二者方法检出限分别为0.007g/L和0.033g/L，回收率（3个加标水平条件下）为83.9%104.9%，相对标准偏差（RSD，n=6）为2.0%8.4%。该方法能够简单准确地同时测定饮用水中的辛基酚和壬基酚。关键词：气相色谱质谱法；内标；饮用水；辛基酚；壬基酚中图分类号：O657.7文献标识码：B文章编号：1674-6198（2024）02-0105-04辛 基 酚（octylphenol，简 称 OP）和 壬 基 酚（nonylphenol，简称NP）均属于烷基酚类化合物，是重要的化工原料和中间产物，广泛应用于表面活性剂生产、石油开采、农药、医药等多个行业领域1，它是具有毒性、持久性和生物累积性的有机污染物，同时具有雌激素活性，能干扰生物体内分泌、免疫、泌尿和生殖系统，进而对生物体产生严重影响。目前辛基酚和壬基酚已被证实为环境内分泌干扰物质2-3。随着工农业的发展，辛基酚和壬基酚污染越来越严重，虽然人类食用饮用水中的辛基酚和壬基酚一般是低含量的，但其具有的生物累积性会使得该类物质在人体内逐渐积累，长时间的接触会引起一定的健康风险4。目前未发现辛基酚和壬基酚的国家、行业或地方检测标准，因此，有必要进行饮用水中辛基酚和壬基酚检测方法的研究。对于辛基酚和壬基酚的检测方法一般为气相色谱法5、气相色谱-质谱联用法6-7、高效液相色谱法8、高效液相色谱-质谱联用法9-10等。这些方法中气相色谱法和高效液相色谱法定性手段单一，且测定时结果容易出现假阳性，另外，高效液相色谱-质谱联用仪由于价格昂贵，不利于普及，因此，本研究采用气相色谱-质谱联用法对水样中辛基酚和壬基酚进行检测。对于样品的前处理，固相萃取技术的萃取柱价格昂贵、不可重复操作，不易满足大批量水样的测定。全程采用内标法进行定量，在很大程度上可降低前处理损失、仪器不稳定等影响所带来的误差。因此，本文以下谈论甲苯为萃取剂进行液液萃取，以DB-5毛细管色谱柱气相色谱-质谱法同时测定水中辛基酚和壬基酚。1材料与方法1.1仪器与试剂气相色谱-质谱仪（型号：7890A-5975C，美国Agilent 公司）；分液漏斗振荡器（型号：MMV-收稿日期：2022-11-16基金项目：2021年度福建省中青年教师教育科研项目（科技类）“重油临氢减粘过程中氢气的活化机制研究”（JAT210882）作者简介：吉顺峰（1987），男，江苏省南通市人，讲师，博士，研究方向：环境中有害化学物质的检测。延安职业技术学院学报Journal of Yanan Vocational&Technical College第38卷第2期Vol.38No.22024年4月Apr.2024-1051000W，东京理化器械株式会社）；自动浓缩仪，带1.0mL 刻 度 浓 缩 管（型 号：Turbovap BHA-9050A，美国Caliper Life Sciences公司）；电子天平（型号：BSA223S，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）；聚四氟乙烯滤膜（PTFE）（孔径：0.45m，天津市津腾实验设备有限公司）；超纯水系统（型号：Milli-Q，美国Millipore公司）。OP，纯度大于98.5%（标准物质，CAS号：140-66-9，德国 Dr.Ehrenstorfer 公司）；NP，浓度为 2500mg/L（标 准 溶 液，CAS 号：84852-15-3，美 国Accstandard公司）；4-n-nonylphenol，纯度大于99.3%（内标物，CAS号：104-40-5，德国Dr.Ehrenstorfer公司）；甲醇、甲苯为色谱纯（美国Tedia公司）；无水硫酸钠为分析纯（国药集团化学试剂有限公司），实验前需经高温灼烧2h，再置于干燥器内，密封备用；盐酸为优级纯（国药集团化学试剂有限公司）。1.2色谱-质谱条件Agilent DB-5MS 型超高惰性毛细管色谱柱（20m0.18mm0.18m）；进样口温度设定为280；进样量为1L；进样方式：选择脉冲不分流进样，进样过程中脉冲压力设定为138kpa，脉冲时间设定为0.75min；载气：选用高纯氦气，恒定流速0.72mL/min；升温程序：起始温度为 70，保持0.50min，以30/min的升温速率升温至300，以320后运行2min。离子源为电子轰击离子源（EI）；电离能量为70eV；离子源、四极杆温度分别设定为 230 和150；溶剂延迟时间为5.0min；色谱-质谱的接口温度设定为300；质量扫描范围为质荷比（m/z）50-550amu；选择离子监测模式（SIM），保留时间、定量离子、定性离子见表1。1.3标准工作溶液配制准确称取（移取）适量OP和NP标准物质，分别放入一个100mL棕色容量瓶中，利用丙酮定容，得到1mg/L浓度的标准溶液，作为储备液，并放置于4以下环境避光保存。分别移取这两种标准溶液储备液0.01、0.05、0.2、0.5、2.0mL置于5个500mL纯水水样中，再分别加入50L的4-n-nonylphenol内标溶液（质量浓度：10mg/L），按样品前处理步骤进行萃取，得到的浓缩液即为标准工作溶液，浓度分别为0.01、0.05、0.2、0.5、2.0mg/L，内标浓度为0.5 mg/L。1.4样品前处理水样采用棕色玻璃瓶采集，随后采用浓盐酸调节水样pH值约为2。将水样放置于4的冰箱内保存，并尽快分析。每批次同时进行两个试剂的空白纯水样品测定。量取500mL饮用水水样置于分液漏斗中，再加入50L质量浓度为10mg/L的4-n-nonylphenol内标溶液以及20mL甲苯，置于振荡器中振荡30min至两相充分混合。静置分层后，弃去水相，如果两相间形成乳浊液，需通过离心作用或加入无水硫酸钠促使两相分层。将甲苯萃取液转移至浓缩管内，利用无水硫酸钠进行脱水，氮吹（40）浓缩至1.0mL后，再经孔径0.45m聚四氟乙烯滤膜过滤到样品瓶中，供后续GC-MS测试。表1烷基酚保留时间及定量、定性离子、线性方程、相关系数及检出限序号123化合物OPNP4-n-nonylphenol（IS）保留时间/min5.5176.0706.570定量/定性离子（m/z）135/136,107135/136,107107/220线性方程y=0.8185x+0.016y=0.4554x+0.073/相关系数0.99970.9998/检出限/（gL-1）0.0070.033/2结果与讨论2.1色谱-质谱条件的优化合适的色谱柱、升温程序有利于获得优质的色谱图。试验表明，选用的DB-5MS超高惰性色谱柱具有柱流失低以及弱极性等特点，能够适应较高的温度，且运行时间短，检测效率大幅提升。优化升温程序，确保水样中OP和NP的色谱峰彼此之间的分离度满足检测的要求。同时选择3个丰度较高、背景干扰较少的碎片离子作为特征离子，其中1个丰度最高的特征离子作为定量离子，其他2个特征离子为定性离子。随后在优化了的色谱-质谱条件下，对目标物进行选择离子（SIM）扫描，结果如图1所示，由图中可以看出，OP为单峰，能够由定量离子峰面积准确地进行定量，而NP为簇峰11，优化各种色谱条件均不能使其完全分离。因此，本实验选择定量特征离子m/z135，再对NP化延安职业技术学院学报2024年4月-106合物峰面积进行整体积分，积分事件面积加和的起止时间设置为5.85min-6.15min，最终得到总峰面积从而进行NP定量分析。图1烷基酚选择离子扫描色谱图（0.5 mg/L）（图中各编号如表1所示）2.2前处理条件的优化考察了不同溶剂对OP和NP回收率的影响，分别采用正己烷、环己烷、乙酸乙酯、甲苯4种溶剂提取饮用水中的OP和NP。结果发现，使用甲苯作为萃取剂回收率较高，原因可能是甲苯、OP和NP均为极性物质，且甲苯具有苯环结构，根据相似相容原理，OP和NP更易溶于甲苯溶剂。水样pH预先调节约为2，这是因为酚类物质在酸性环境中，羟基上的氢原子离解作用受到抑制，烷基酚会以中性分子的形态存在水样中，更易被有机溶剂萃取12。而碱性条件使得酚类物质容易电离，易溶于水，不易被有机溶剂萃取。2.3线性关系和检出限配制 OP 和 NP 标准工作溶液，浓度区间为0.01mg/L2.0mg/L，按照气相色谱-质谱条件进行仪器分析测定。以目标物与内标物色谱峰面积比（y）为纵坐标，目标物与内标物质量浓度比（x）为横坐标，绘制标准工作曲线，线性方程和线性相关系数见表 1。从表 1 可以看出，在质量浓度为 140g/L内OP和NP目标物峰面积与其质量浓度呈良好的线性关系，相关系数（r2）均大于0.995。利用低浓度的标准溶液与空白饮用水水样制备成浓度为0.02g/L和0.10g/L的OP、NP样品溶液，按实验步骤重复试验11次，求11次的标准偏差。该试验的方法检出限定义为3倍标准偏差对应的浓度值，随后得到OP和NP的方法检出限分别为0.007g/L和0.033g/L，具体结果见表1。2.4回收率和精密度移取500mL空白饮用水水样，分别添加3个不同含量（OP：0.02、0.10、0.40g/L；NP：0.10、0.40、2.00g/L）的烷基酚混合标准溶液进行回收率试验，每个含量水平平行试验6次，气相色谱-质谱检测，内标法定量，求得回收率和RSD，具体结果见表2。由表2可知，饮用水样品中OP和NP目标物的平均回收率为83.9%104.9%，RSD为2.0%8.4%，均小于10%。由此说明本文方法检测结果准确可靠且精密度好。表2方法的回收率和RSD（n=6）化合物OPNP加标浓度/(gL-1)0.020.100.400.100.402.00平均浓度/(gL-1)0.0200.0880.370.0840.362.10回收率/%100.188.291.683.989.9104.9RSD/%8.04.72.07.78.46.82.5实际饮用水样品分析应用该方法对饮用水样品中辛基酚和壬基酚化合物进行分析测定，15个水样取自泉州地区自来水，结果未检测出辛基酚，壬基酚检出1次，含量为1.77g L-1。3结论采用液液萃取-气相色谱-质谱法同时测定水样中辛基酚和壬基酚，优化了仪器和前处理条件，该方法线性范围宽，灵敏度高，操作简单，定量准确，精密度好，为我国水环境中辛基酚和壬基酚有害化学物质的监测提供了有效的技术支持。参考文献：1 XUJ，LIJM，FENGZ，etal.Neurotoxiceffects of nonylphenol：a review J .WienerKlinischeWochenschrift，2013，125（3/4）：61-70.2刘敏，张彩香，廖小平，等.污灌区地表水中辛基酚、壬基酚及其前体的分布特征 J.环境化学，2014，33（7）：1101-1106.气相色谱质谱联用同时测定饮用水中辛基酚和壬基酚第38卷第2期-1073 XU J，WANG Y，YU J，et al.Immune effectsofnonylphenolonoffspringofratsexposedduringpregnancyJ.HumanandEcological Risk Assessment，2010，16（2）：444-4524王世玉，刘菲，吴文勇，等.影响12种壬基酚同分异构体液液萃取效率的因素研究 J.岩矿测试，2014，33（4）：570-577.5赵铖铖，王欣泽，鲁佳铭，等.固相微萃取-气相色谱法测定生活污水中壬基酚 J.环境监测管理与技术，2009，21（5）：39-42.6吕刚，王利兵，刘军，等.包装材料中的酚类环境雌激素的测定-固相微萃取/气相色谱质谱法 J.分析试验室，2008，27（9）：73-75.7施嵘，倪红妹.婴幼儿配方乳粉中壬基酚检测J.食品工业，2019，40（8）：266-269.8周杰，杨雪松，杨静，等.西南某市两城区自来水壬基酚浓度调查 J.现代预防医学，2017，44（9）：1714-1717.9朱华蓉，郝鹏鹏.液相色谱-质谱法检测包装饮用水中壬基酚 J.食品科技，2017，42（1）：263-266.10 林奕云，郑家概，付强，等.DSPE-UPLC-MS/MS测定畜禽产品中壬基酚和双酚A J.食品工业，2016，37（6）：279-284.11 马贺伟，程飞，张丹云，等.壬基酚的GC-MS定量测试及影响因素 J.中国皮革，2009，38（3）：33-35.12 金铎，麦锦欢，彭旭辉，等.固相膜萃取/气相色谱-质谱法检测水体中痕量酚类化合物 J.分析测试学报，2015，34（1）：80-85.责任编辑：南小英延安职业技术学院学报2024年4月Simultaneous Determination of Octylphenol and Nonylphenol in Drinking Water by GasChromatography-Mass Spectrometry with Internal StandardJI Shunfeng,HU Ping,WANG Zhiwen（School of New Materials and Shoes&Clothing Engineering，Liming Vocational UniversityQuanzhou Fujian 362000，China）Abstract：Methodtodetermineoctylphenolandnonylphenolindrinkingwatersimultaneouslywasestablished by gas chromatography-mass spectrometry with internal standard.Samples were extracted withtoluenethroughtheliquid-liquidextractionmethod,andwereconcentratedandmeteredvolume.Quantificationwascarriedoutbyaninternalstandard.Thecalibrationcurvesofoctylphenolandnonylphenolwerebothlinearintheconcentrationrangeof0.01-2.00mg/L.Andthecorrelationcoefficients(r2)were both greater than 0.995.The detection limits for octylphenol and nonylphenol were0.007 and 0.033 g/L separately.The recoveries at three spiked levels were 83.9%-104.9%and therelative standard deviations(RSD,n=6)were 2.0%-8.4%.This method can simultaneously determine theoctylphenol and nonylphenol accurately in drinking water.Key words：gas chromatography-mass spectrometry；internal standard；drinking water；octylphenol；nonylphenol-108