固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定水中9種藥品及個(gè)人護(hù)理用品

賈妍艷， 譚建華，3， 徐 晨， 湯嘉駿， 王贏利， 解啟來＊

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州510642；2.土壤環(huán)境與廢物資源農(nóng)業(yè)利用廣東高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510642；3.廣州市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，廣東 廣州510110）

藥品與個(gè)人護(hù)理品（pharmaceuticals and personal care products，PPCPs）主要包括人用及獸用醫(yī)藥品、化妝品、消毒劑及一些添加劑等物質(zhì)［1］。近年來，隨著醫(yī)藥及洗護(hù)行業(yè)的大力發(fā)展，人們對(duì)PPCPs的使用量迅猛增長(zhǎng)，這類物質(zhì)會(huì)伴隨人類活動(dòng)直接或間接地進(jìn)入環(huán)境中。由于其具有較強(qiáng)的持久性和生態(tài)毒性，容易在水、大氣和土壤等介質(zhì)中殘留，給生態(tài)環(huán)境帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。PPCPs化合物會(huì)在生物體內(nèi)富集，干擾生物正常生長(zhǎng)，造成生物畸變或突變［2-4］；同時(shí)也對(duì)人類的健康產(chǎn)生威脅［5，6］。環(huán)境介質(zhì)中痕量PPCPs化合物的生態(tài)安全已引起了人們的廣泛關(guān)注［4-8］，因此建立一個(gè)快速、靈敏、可靠的PPCPs化合物定量分析方法是開展相關(guān)研究的重要基礎(chǔ)。

目前，環(huán)境中PPCPs的檢測(cè)主要采用固相萃取富集［2，9，10］，然后 通過高 效液相 色譜（HPLC）［11］、氣相色 譜-質(zhì) 譜（GC-MS）［10，12］、高 效 液 相 色 譜-質(zhì) 譜（HPLC-MS）［13］、氣 相 色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜（GC-MS／MS）［14］及液 相 色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜（LC-MS／MS）［15-17］等方法進(jìn)行定量分析。在各種檢測(cè)方法中，GC-MS由于具有較高的靈敏度和較強(qiáng)的定性能力而被廣泛應(yīng) 用于PPCPs的 檢 測(cè)［10，12，18-20］。本 實(shí) 驗(yàn) 參 考 文 獻(xiàn)并根據(jù)目前在我國(guó)環(huán)境中PPCPs 暴露濃度水平［21-25］，選取了4 類9 種水環(huán)境中檢出率較高的PPCPs（非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥：水楊酸（salicylic acid，SA）、萘普生（naproxen，NAX）、布洛芬（ibuprofen，IBU）、酮洛芬（ketoprofen，KET）、雙氯酚酸（diclofenac，DIC）、對(duì) 乙 酰 氨 基 酚（paracetamol，ACE）；血 脂 調(diào) 節(jié) 藥：降 固 醇 酸（clofibric acid，CLO）；殺菌劑：三氯生（triclosan，TRI）；增塑劑：雙酚A（bisphenol A，BPA））作為研究對(duì)象，利用Oasis HLB固相萃取柱富集凈化，三甲基氫氧化硫（TMSH）常溫快速衍生化，GC-MS檢測(cè)，建立了水體中多種PPCPs快速、準(zhǔn)確的定量方法，并對(duì)東莞市某農(nóng)田灌溉水中上述9種PPCPs進(jìn)行了檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品與試劑

甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙腈均為色譜純；實(shí)驗(yàn)用水為Milli-Q 超純水；鹽酸、疊氮化鈉為分析純。

9 種PPCPs 標(biāo) 準(zhǔn) 品，內(nèi) 標(biāo) 物2，4，5-涕丙酸（fenoprop，F(xiàn)EN），衍生化試劑TMSH、N，O-雙三甲基硅基三氟乙酰胺（BSTFA）、N-（叔丁基二甲基硅）-N-甲基三氟乙酰胺（MTBSTFA）均購(gòu)自德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：取各標(biāo)準(zhǔn)品適量，溶于甲醇，分別配制成500 mg／L 的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；取上述溶液配制成10 mg／L的9種PPCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于-20 ℃冰箱中避光保存，使用時(shí)稀釋成所需的濃度。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A-5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；24孔固相萃取裝置（美國(guó)Supelco公司）；24位氮吹儀（上海安譜科學(xué)儀器有限公司）；玻璃纖維濾膜（GF／F，直徑142 mm，0.7μm孔徑，Whatman公司）；Oasis HLB 固相萃取柱（200 mg／6 mL，美國(guó)Waters公司）。

1.3 GC-MS條件

GC 條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為高純He，恒流模式，流速1 mL／min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL；色譜柱為DB-17MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱升溫程序：初始溫度70 ℃，以20 ℃／min的速率升溫至150 ℃，以5 ℃／min的速率升溫至200℃，再以60 ℃／min的速率升溫至260 ℃，最后以5℃／min的速率升溫至280 ℃，保持3 min。

MS 條件：電子轟擊電離（EI）源，離子源溫度230 ℃，接口溫度280 ℃，質(zhì)量分析器溫度150 ℃，選擇離子監(jiān)測(cè)（SIM）模式。9 種PPCPs的保留時(shí)間、監(jiān)測(cè)離子見表1。

表1 9種PPCPs的GC-MS保留時(shí)間、定量及定性離子Table 1 Retention times and quantitative ions and qualitative ions of the nine PPCPs

1.4 樣品預(yù)處理

在東莞市某農(nóng)田采集灌溉水（污水處理廠出水為灌溉水）樣品10份，分別置于4 L棕色玻璃瓶中，立即加入2 g疊氮化鈉以抑制微生物活動(dòng)，于4 ℃下保存，48 h內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理。取500 mL 由玻璃纖維濾膜過濾后的水樣，用5%鹽酸溶液調(diào)pH＝3。將Oasis HLB 固相萃取柱依次經(jīng)過5 mL 甲醇、5 mL去離子水淋洗活化后，以3～6 mL／min的流速將水樣過柱，真空干燥30 min后用10 mL 甲醇洗脫，收集洗脫液，于35℃水浴中用氮?dú)獯祾咧两?；加?00 ng內(nèi)標(biāo)物2，4，5-涕丙酸，加入1 mL甲醇復(fù)溶；取上述復(fù)溶溶液100μL，加入20μL衍生化試劑TMSH，于常溫下衍生化5 min，待GC-MS分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 固相萃取柱的選擇

萃取水樣中PPCPs化合物的常用固相萃取柱有Oasis HLB、Oasis MCX、Strata X、C18和強(qiáng)陰離子交換柱等［10，26，27］。其中Oasis HLB萃取柱的填料是親水-親脂聚合物，在較寬的pH 值范圍內(nèi)對(duì)酸性、中性和堿性化合物都有較好的萃取效果。本實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究了Strata X（Phenomenex 公司）、Oasis HLB（Waters公司）、C18（Waters公司）3 種固相萃取柱對(duì)空白水樣加標(biāo)的萃取回收率。結(jié)果（見圖1）表明，Strata X 柱和C18柱對(duì)9種目標(biāo)物的萃取回收率為52%～90%，而Oasis HLB 柱對(duì)9種PPCPs的萃取回收率為83%～100%，萃取效果較好。同時(shí)，由于采用C18柱提取，若柱中的液體流干會(huì)嚴(yán)重影響提取效率，對(duì)操作要求較高；而Oasis HLB柱操作較為簡(jiǎn)單，故選擇Oasis HLB 柱為本實(shí)驗(yàn)的固相萃取柱。

圖1 不同固相萃取柱對(duì)9種PPCPs的萃取回收率Fig.1 Extraction recoveries of the nine PPCPs with different SPE columns

2.1.2 洗脫溶劑及洗脫體積的確定

實(shí)驗(yàn)對(duì)比了在不同洗脫溶劑（乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯）條件下，Oasis HLB柱對(duì)9種PPCPs的萃取效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙酸乙酯對(duì)BPA 和TRI的洗脫效果較好，對(duì)其他目標(biāo)物的洗脫能力較差；而甲醇、乙腈和丙酮對(duì)9種目標(biāo)物的洗脫能力基本相當(dāng)。但以甲醇為洗脫溶劑時(shí)，目標(biāo)物SA、CLO 和ACE 的回收率更好（見表2），故本實(shí)驗(yàn)以甲醇為洗脫溶劑。

表2 4種不同洗脫溶劑下9種PPCPs的萃取回收率Table 2 Extraction recoveries of the nine PPCPs with four elution solvents

本實(shí)驗(yàn)還考察了洗脫溶劑的體積對(duì)洗脫效果的影響。分別以6、8、10、12 mL 甲醇為洗脫溶劑，比較9 種PPCPs 的萃取回收率（加標(biāo)水平為100 μg／L）。結(jié)果顯示，ACE在以6 mL和8 mL甲醇為洗脫溶劑時(shí)回收率偏低；以10 mL甲醇為洗脫溶劑時(shí)各目標(biāo)物的回收率最好（見表3）；用12 mL 甲醇洗脫時(shí)，目標(biāo)物的回收率沒有顯著增加。故本實(shí)驗(yàn)選擇10 mL為洗脫體積。

表3 洗脫溶劑體積對(duì)9種PPCPs的萃取回收率的影響Table 3 Effect of elution volume of the elution solvent on the extraction recoveries of the nine PPCPs

2.2 衍生化條件的優(yōu)化

2.2.1 衍生化試劑及溫度的選擇

本實(shí)驗(yàn)選取3種衍生化試劑TMSH、MTBSTFA 和BSTFA 作了對(duì)比考察。取100μL 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入20μL衍生化試劑TMSH、MTBSTFA、BSTFA，分別在常溫和75 ℃條件下衍生化60 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在常溫和75 ℃條件下，ACE的響應(yīng)面積在TMSH 與MTBSTFA 為衍生化試劑時(shí)基本一致，而其余8種目標(biāo)物的響應(yīng)面積在TMSH 為衍生化試劑時(shí)顯著大于MTBSTFA 和BSTFA 時(shí)（見圖2）?？梢?，以TMSH 為衍生化試劑各目標(biāo)物可達(dá)到最好的衍生化效果。同時(shí)對(duì)比常溫和75℃條件下各目標(biāo)物質(zhì)在TMSH 為衍生化試劑時(shí)的響應(yīng)面積，結(jié)果表明升高溫度對(duì)于目標(biāo)物的衍生反應(yīng)影響較小。綜合考慮，選擇在常溫下用TMSH 衍生化。

圖2 9種PPCPs在不同衍生化試劑條件下的衍生化效果Fig.2 Derivatization effect of the nine PPCPs with different derivatization reagents

2.2.2 衍生化反應(yīng)時(shí)間的選擇

本實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)TMSH 衍生化效果的影響。在常溫條件下，比較了不同的衍生時(shí)間（5、30、60和90 min）下9 種PPCPs衍生化的響應(yīng)面積。結(jié)果顯示，目標(biāo)物衍生化的響應(yīng)面積不隨時(shí)間增長(zhǎng)而增加，在5、30、60和90 min時(shí)間下目標(biāo)物衍生化的響應(yīng)差別較小。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在5 min時(shí)9種PPCPs的衍生化已完全。故本實(shí)驗(yàn)選取衍生化時(shí)間為5 min。

2.3 回收率、線性關(guān)系、檢出限和定量限

9種PPCPs在1～1000μg／L 范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r2）均在0.995以上。空白樣品中9 種PPCPs的加標(biāo)回收率（分別加標(biāo)10μg／L和100μg／L）見表4，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均不高于10%。在空白樣品中添加一定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照建立的方法處理和測(cè)定，以信噪比為3和信噪比為10對(duì)應(yīng)的濃度確定為方法的檢出限和定量限，9種PPCPs的檢出限和定量限分別為0.03～0.3μg／L和0.15～1.50μg／L。目標(biāo)物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子監(jiān)測(cè)譜圖見圖3。

表4 9種PPCPs的加標(biāo)回收率、線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)、方法的檢出限和定量限Table 4 Spiked recoveries，correlation coefficients（r2），limits of detection（LODs），limits of quantification（LOQs）of the nine PPCPs

圖3 9種PPCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子監(jiān)測(cè)譜圖Fig.3 SIM chromatogram of a mixed solution of the nine PPCPs standards

2.4 環(huán)境樣品分析

采用本文建立的方法對(duì)東莞市某農(nóng)田灌溉水樣品中9種PPCPs含量進(jìn)行了測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在10份水樣中，ACE、NAX、IBU、CLO 和TRI均未檢出；部分水樣中SA、BPA、KET和DIC 有檢出（見圖4）。其中SA 和BPA 的質(zhì)量濃度較高，分別為＜LOQ～0.176μg／L 和＜LOQ～0.998μg／L。該農(nóng)田灌溉水為污水處理廠出水，而污水經(jīng)過處理后可能仍含有部分未被降解或降解不徹底的PPCPs，故采集的灌溉水樣品中有一定的PPCPs殘留，這與文獻(xiàn)報(bào)道［2］相符。

圖4 某農(nóng)田灌溉水樣品的色譜圖Fig.4 Chromatogram of a farmland irrigation water sample

3 結(jié)論

本研究建立了固相萃取-衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜測(cè)定水樣品中9 種PPCPs的方法。樣品中9 種PPCPs經(jīng)HLB 柱濃縮富集，TMSH 常溫快速衍生化，GC-MS分析，內(nèi)標(biāo)法定量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法操作簡(jiǎn)便快捷，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，并已成功應(yīng)用于東莞市某農(nóng)田灌溉水的檢測(cè)，為我國(guó)水環(huán)境中多種PPCPs的研究提供了可靠的分析檢測(cè)方法。由于PPCPs在環(huán)境中的持久性和難降解性，不僅需要我們關(guān)注環(huán)境中的PPCPs化合物的濃度水平，還需要關(guān)注其在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生物毒理性質(zhì)等。因此，在藥品與個(gè)人護(hù)理品的環(huán)境污染研究領(lǐng)域中未來更應(yīng)注重其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面的研究。

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