分散液液微萃取/氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定地表水中苯并三唑類紫外線過濾劑

王金成,張海軍,陳吉平

(中國科學院大連化學物理研究所,遼寧　大連　116023)

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分散液液微萃取/氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定地表水中苯并三唑類紫外線過濾劑

王金成*,張海軍,陳吉平*

(中國科學院大連化學物理研究所,遼寧大連116023)

建立了地表水中6種苯并三唑類紫外線過濾劑：2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)、2-(5-叔丁基-2-羥苯基)苯并三唑(UV-PS)、2-(5-氯-2-苯并三唑)-6-叔丁基對甲酚(UV-326)、2-(3，5-二叔丁基-2-羥苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)、2-(3，5-二叔戊基-2-羥基苯基)苯并三唑(UV-328)及2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(UV-329)的分散液液微萃取/氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。以50 μL氯仿為萃取溶劑，600 μL乙醇為分散溶劑，樣品pH值為3.0。目標化合物經(jīng)Rtx?-5MS色譜柱結(jié)合程序升溫分離后，用多重反應監(jiān)測模式進行質(zhì)譜分析，外標法定量。結(jié)果表明，6種化合物的基質(zhì)加標回收率為83.5%～104.5%，相對標準偏差為5.1%～10.1%，方法的檢出限為0.002～0.03 μg/L，定量下限為0.008～0.1 μg/L。

苯并三唑類紫外線過濾劑；分散液液微萃取(DLLME)；氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)；水

有機紫外線過濾劑對280～400 nm范圍內(nèi)的紫外線具有強烈的吸收作用，因此常被添加到個人護理品及工業(yè)產(chǎn)品中以防止或降低紫外線照射帶來的損害[1-2]。其中，苯并三唑類紫外線過濾劑(BUVSs)是世界上消費量最大的一類紫外線吸收型光穩(wěn)定劑[3]。 隨著苯并三唑類紫外線過濾劑的大量生產(chǎn)和使用，其對環(huán)境的污染也日益引起人們關注。有關這類化合物對人類和野生動物的毒性研究報道非常少，但已有文獻報道2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)對皮膚有過敏作用[4]，也有研究證明苯并三唑類紫外線過濾劑能導致細菌突變以及對植物有毒性作用[5]。UV-320因具有生物累積作用及對哺乳動物的肝臟和其它組織具有毒性作用，自2007年起在日本禁止生產(chǎn)、使用和進口[6]。而2-(3，5-二叔丁基-2-羥苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)由于具有和UV-320類似的生物累積作用，已被日本政府列為Ⅰ類化學污染物檢測對象[7]。近年來在日本東南海岸的貽貝、海洋哺乳動物的脂肪及海洋食物鏈頂端鯊魚和鳥類的肝臟中檢測到2-(5-氯-2-苯并三唑)-6-叔丁基對甲酚(UV-326)、 UV-327和2-(3，5-二叔戊基-2-羥基苯基)苯并三唑(UV-328)[8-9]。

苯并三唑類紫外線過濾劑屬親脂類化合物，在水中的濃度非常低，因此測定前需對樣品進行富集濃縮。目前測定環(huán)境水樣中苯并三唑類紫外線過濾劑的方法有攪拌棒吸附萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法[10]、頂空固相微萃取/氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[11]、攪拌棒吸附萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[12]和在線固相萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[13]等。分散液液微萃取(DLLME)是2006年由Rezaee和Assadi[14]等提出的一種集采樣、富集、分離于一體的樣品前處理技術。DLLME方法以操作簡單、快速、分析成本低等優(yōu)點已成功應用于環(huán)境中多種污染物的分離分析[15-19]。本文嘗試采用分散液液微萃取結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術建立了地表水中苯并三唑類紫外線過濾劑的分析方法。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

Trace GC Ultra氣相色譜儀、TSQ Quantum XLS三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher公司)；飛鴿牌TDL-4013離心機(上海安亭科學儀器廠)；Vortex Genie 2渦旋振蕩器(美國Scientific Industries)；氯仿、氯苯、四氯化碳(分析純，天津科密歐化學試劑有限公司)；甲醇、乙腈(LC-MS級，美國 Honeywell公司)；乙醇(色譜純，天津科密歐化學試劑有限公司)；實驗用水為經(jīng)Milli-Q凈化系統(tǒng)制備的去離子水。2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)、2-(5-叔丁基-2-羥苯基)苯并三唑(UV-PS)、2-(5-氯-2-苯并三唑)-6-叔丁基對甲酚(UV-326)、2-(3，5-二叔丁基-2-羥苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)、2-(3，5-二叔戊基-2-羥基苯基)苯并三唑(UV-328)、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(UV-329)購于日本東京化成工業(yè)株式會社，純度均大于98%。

1.2色譜-質(zhì)譜條件

色譜條件：Rtx?-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,美國 Restek 公司)；載氣：氦氣(純度99.999%)；恒流模式，流速：1.0 mL/min；進樣口溫度：260 ℃；程序升溫：初始70 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升至200 ℃，再以3 ℃/min升至280 ℃，保持 6 min；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1 μL。

表1　目標化合物的質(zhì)譜分析參數(shù)Table 1　GC-MS/MS parameters for target compounds

*quantitative ion

質(zhì)譜條件：離子源溫度：200 ℃；電子轟擊電離(EI)模式，轟擊能量：70 eV；以多重反應監(jiān)測(SRM)模式分析。定量、定性離子對、碰撞能見表1。

1.3分散液液微萃取

精密量取5.0 mL水樣 于10 mL 具塞玻璃離心管中，加入0.4 g NaCl，振蕩使其溶解；將50 μL氯仿溶于600 μL乙醇，然后用1 mL注射器迅速注入水樣中，渦旋振蕩2 min后以4 000 r/min離心 5 min，移取底部氯仿1 μL，供氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定。

1.4標準溶液制備

準確稱取6種目標化合物各10 mg以甲醇溶解，并定容于100 mL 容量瓶中，得100 μg/mL的苯并三唑類紫外線過濾劑混標儲備液。準確移取0.50 mL 該儲備液于100 mL容量瓶中，用甲醇定容，得500 ng/mL混標溶液。將此混標溶液用水稀釋成0.01，0.10，1.00，10.00，50.00 ng/mL 系列標準溶液，準確移取5.0 mL，按“1.3”方法進行萃取，用于標準曲線的測定。

2　結(jié)果與討論

2.1儀器條件的優(yōu)化

為使目標化合物在較短時間內(nèi)獲得最佳分離效果，嘗試了不同的程序升溫條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用“1.2”色譜條件可使目標化合物獲得良好的分離。質(zhì)譜條件是選擇豐度最大的碎片離子作為目標化合物的母離子，然后通過改變不同碰撞電壓(10，20，30，40，50 V)進行子離子掃描，初步確定碰撞電壓為20 V，再進一步詳細優(yōu)化碰撞電壓(15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25 V)，以確定最佳碰撞電壓及定量定性子離子，質(zhì)譜分析參數(shù)見表1。

2.2萃取條件的優(yōu)化

以5.00 mL 1.00 ng/mL 的6種目標化合物混標溶液為工作液，以目標化合物的峰面積為萃取效率指標，對萃取條件進行優(yōu)化。

圖1　SRM模式下6種目標化合物的選擇離子流色譜圖Fig.1　SRM chromatograms of 6 target compounds1.UV-P；2.UV-PS；3.UV-326；4.UV-329；5.UV-328；6.UV-327

2.2.1萃取劑的選擇及用量分散液液微萃取的萃取溶劑應具有密度比水大，難溶于水，易溶于分散溶劑,對目標化合物有良好的萃取容量等特性。實驗考察了氯苯、氯仿和四氯化碳3種溶劑的萃取效率，結(jié)果表明氯仿的萃取效率最大，因此選擇氯仿為萃取溶劑。

考察了氯仿用量對萃取效率的影響，結(jié)果顯示萃取效率隨氯仿用量的增加而增大，氯仿用量為50 μL時萃取效率達最大值，此后隨氯仿用量的增大，萃取效率開始下降。雖然增加萃取溶劑的用量可使更多的目標化合物被萃取出，但同時目標化合物在萃取相中的濃度開始下降，進而導致檢測信號的下降。因此實驗選擇氯仿的最佳用量為50 μL。

2.2.2分散劑的選擇和用量分散劑必須與水相和有機相(萃取溶劑)均能互溶，以增加萃取溶劑與水相的接觸面積，從而增大萃取效率。實驗考察了甲醇、乙醇及乙腈為分散溶劑時對萃取效率的影響，結(jié)果表明乙腈為分散劑時的萃取效率最低，而以甲醇和乙醇為分散劑時目標化合物的萃取效率差別不大，由于乙醇的毒性相對較低，因此實驗選擇乙醇為分散劑，并進一步考察了乙醇用量對萃取效率的影響。結(jié)果顯示，隨著乙醇體積(300～500 μL)的增加，萃取效率變化不大；當乙醇用量大于500 μL時，萃取效率顯著增大，乙醇用量大于600 μL后萃取效率基本保持恒定。因此實驗選擇乙醇用量為600 μL。

2.2.3pH值對萃取效率的影響目標化合物在水相中的形態(tài)對萃取效率也有影響，分子形態(tài)有利于萃取到有機相，而離子形態(tài)則會降低萃取效率。苯并三唑類紫外線過濾劑的分子中含有酚羥基，一定條件下會解離，因此分別考察了pH 3.0，6.0，9.0時的萃取效率。結(jié)果表明pH 3.0時的萃取效率最高，pH 9.0時的萃取效率最低，因此選擇樣品的最佳pH值為3.0。這是由于苯并三唑類紫外線過濾劑在酸性條件下主要以分子形態(tài)存在，有利于萃??；而在堿性條件下酚羥基發(fā)生解離，使得萃取效率下降。

在上述優(yōu)化萃取條件下，SRM模式下苯并三唑類紫外線過濾劑的選擇離子流色譜圖見圖1。

2.3線性范圍、回收率、精密度、檢出限及定量下限

在優(yōu)化萃取條件下，對5 mL 6種目標化合物系列混標溶液進行液液微萃取，并采用GC-MS/MS測定，得相應的線性回歸方程、相關系數(shù)及線性范圍(表2)；并以目標化合物3倍信噪比(S/N=3)時的標準溶液濃度為方法的檢出限(LOD)，S/N=10時的標準溶液濃度為定量下限(LOQ)；以空白海水為基質(zhì)添加兩個濃度水平的混標溶液進行回收率測定，每個濃度平行測定3次，結(jié)果見表2。實驗結(jié)果表明，6種化合物的線性范圍為0.01～10 μg/L(UV-PS,UV-329)；0.1～10 μg/L(UV-P,UV-326, UV-327,UV-328)；線性相關系數(shù)均大于0.99；基質(zhì)加標回收率為83.5%～104.5%，相對標準偏差(RSD)為5.1%～10.1%；方法的LOD為0.002～0.03 μg/L，LOQ為0.008～0.1 μg/L。

表2　目標化合物的線性范圍、相關系數(shù)、回收率、精密度、檢出限及定量下限Table 2　Linear ranges,correlation coefficients(r2),recoveries,precisions，limits of detection(LOD) and limits of quantitation(LOQ) of six target compounds

*A:peak area；C：concentration of analyte(μg/L)

2.4實際樣品的測定

采用本文建立的分析方法對實驗室自來水、大連西山水庫及星海灣海水進行了測定。樣品采于2015年5月10日,測定前于冰箱中4 ℃避光保存。西山水庫及實驗室自來水中未檢測到6種目標化合物；星海灣海水中檢出UV-PS(0.08 μg/L)。

3　結(jié)　論

本文建立了分散液液微萃取結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術測定水中6種苯并三唑類紫外線過濾劑(UV-P，UV-PS，UV-326，UV-327，UV-328及UV-329)的分析方法。該方法簡便、快速、環(huán)境友好、靈敏度高，可用于水中苯并三唑類紫外線過濾劑的分析檢測。

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Determination of Benzotriazole UV Stabilizers in Water Samples by Dispersive Liquid-Liquid Microextraction Combined with Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

WANG Jin-cheng*,ZHANG Hai-jun,CHEN Ji-ping*

(Dalian Institute of Chemical Physics,The Chinese Academy of Sciences,Dalian116023,China)

A novel dispersive liquid-liquid microextraction method was developed for the determination of six kinds of benzotriazole UV stabilizers:UV-P,UV-PS,UV-326,UV-327,UV-328 and UV-329 in water samples by gas chromatography with tandem mass spectrometry(GC-MS/MS).The optimal liquid-liquid microextraction experiment conditions were as follows:50 μL chloroform as extractant solvent，600 μL ethanol as dispersive solvent，pH value of sample:3.0．The target compounds were separated on a Rtx?-5MS column(30 m×0.25 mm×0.25 μm) and subsequently determined by triple quadruple mass spectrometry in multiple reaction monitoring mode.Quantitative determination was achieved by the external standard method.The average recoveries of target compounds were in the range of 83.5%-104.5%,with relative standard deviations(RSD,n=5) of 5.1%-10.1%.The method detection limits(LOD) for the six target compounds were in the range of 0.002-0.03 μg/L and the quantitation limits(LOQ) were 0.008-0.1 μg/L.

benzotriazole UV stabilizers;dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME)；gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS);water

2016-02-23；

2016-04-29

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃項目)(2009CB421602)

王金成，博士，副研究員，研究方向：綠色樣品前處理技術，Tel：0411-84379972，E-mail：wangjincheng@dicp.ac.cn

陳吉平，研究員，研究方向：分離材料、復雜樣品分離分析，Tel：0411-84379562，E-mail：chenjp@dicp.ac.cn

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.018

O657.63；TQ314.2452

A

1004-4957(2016)09-1172-04