水環境中EDC與POPs檢測技術進展與要點分析

雷 萍，朱 佳

（1. 深圳市水質檢測中心，廣東 深圳 518055； 2. 深圳職業技術學院 建筑與環境工程學院， 廣東 深圳 518055）

分析測試

水環境中EDC與POPs檢測技術進展與要點分析

雷 萍1，朱 佳2*

（1. 深圳市水質檢測中心，廣東 深圳 518055； 2. 深圳職業技術學院 建筑與環境工程學院， 廣東 深圳 518055）

介紹了水環境中環境激素和持久性有機物的檢測技術發展現狀和檢測中運用的重要技術手段， 包括高分辯氣相色譜/質譜聯用或多重質譜（HSGC/MS/MS）、柱后衍生、大體積富集濃縮、固相萃取、凈化柱等，并對他們的應用要點進行分析，以利環境研究工作者參考和借鑒。

環境激素；持久性有機物；高分辨GC/MS/MS；柱后衍生

環境激素（Endocrine disrupting chemicals，又稱內分泌干擾物，簡稱EDCs）是一些由于人類生產和生活而釋放到環境中的有害化學物質，這些物質在人體和動物體內發揮著類似于雌性激素的作用，通常稱為“外因性內分泌干擾物質”，干擾體內正常分泌激素的作用，包括雙酚A、多氯聯苯工業合成物質、鄰苯二甲酸脂類、乙草胺、阿特拉津等農藥物質[1]。持久性有機污染物（Persistent organic pollutant，POPs)。對于自然環境下的生物代謝、光降解、化學分解等具有很強的抵抗能力，可以在水體、土壤和底泥等環境介質中存留數年甚至數十年或更長時間。2001年5月UNEP通過的《斯德哥爾摩公約》規定需要采取國際行動的首批12種（類）PoPs，包括艾氏劑等有機氯農藥、多氯聯苯等工業化學品和二噁英等副產物[2]。

EDC和POPs對生態環境和人體健康造成的不良影響，危害人類的生殖能力，誘發腫瘤、影響人類神經系統，成為繼溫室效應、臭氧層破壞之后的第三大環境問題，引起全球廣泛關注，其分析檢測技術和方法的相關研究也得到廣泛關注。

EDC和POPs多有交叉，多數環境激素屬于持久性有機污染物，而持久性有機物幾乎都直接或間接地具有環境激素作用。我國從2004年開始開展水環境中持久性有機物和環境激素的檢測，目前已有多個研究機構發展了EDC和Pops的分析能力，并應用于水環境污染與評價研究；國外對該類有機污染物的檢測更是超過30年，如對水環境中多氯聯苯（PCBs），多氯代烷烴（PCAS），多溴聯苯醚（PBDEs）等的轉化和遷徙均進行了大量的研究工作[3]。

當前水環境中持久性有機物和環境激素的檢測技術仍隨著檢測新技術的發展而不斷改進與提高。本文一方面介紹水環境中環境激素和持久性有機物的檢測技術發展現狀，另一方面對檢測技術中運用的重要技術特點，包括高分辯氣相色譜/質譜聯用或多重質譜（HSGC/MS/MS）、柱后衍生、大體積富集濃縮等技術的要點進行分析，以利廣大環境研究工作者參考和借鑒。

1 儀器分析技術

1.1 色譜與質譜分析

在水環境中，EDC和POPs具有分布廣泛、殘留濃度低的特點，因此，對水環境中的POPs進行分析時，要求分析手段必須具有靈敏、準確、快速和自動化程度高等特點。氣相色譜法（GC）、氣相色譜/質譜法（GC/MS）等是常用的分析方法。

采用氣相色譜進行分離分析時，配合電子捕獲檢測器（ECD）可以提高靈敏度。采用大容量注射（如編程的溫度汽化器，或柱上進樣）注入幾十微升的樣本提取，可以提高檢測限[4]。采用GC/MS，須針對環境激素的質譜裂解特征，確定各個化合物的靈敏度高、抗干擾能力強的準分子離子和子離子，優化質譜檢測模式，各個化合物的檢測條件，使每個組分均可獲得高的專一性和高靈敏度，使同時快速檢測痕量多組分成為可能。同時，用程序升溫方法，優化氣相色譜方法，盡可能的提高分離度，為質譜分析提供基礎。薛南東等采用GC-ECD檢測、GC-MSD定性證實的農藥類內分泌干擾物檢測方法,實現31種目標物同時檢測[5]。常愛敏等采用GC-ECD定量檢測, GC-MS定性驗證, 建立了同時分析水中31種農藥類環境激素的檢測方法[6]。

采用GC/MS進行EDC的檢測，對樣品進行衍生化處理，可提高質譜檢測靈敏度。普遍采用的方法為三甲基硅烷（TMS）衍生化，如加入100 μ L 吡啶，200 μ L含有1% 三甲基氯硅烷（TMCS）的雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺（BSTFA），混勻，密封，在70 ℃下水浴1 h。

1.2 GC或LC與串聯質譜聯用

POPs干擾物質多、組成復雜，且毒殺芬、多氯聯苯、二惡英等包含多種同系物或異構體，普通的低分辨質譜難于達到上述要求。高分辨質譜或多級質譜，借助其高靈敏度和高選擇性、高特異性，能達到對POPs定性和定量的要求，因此，成為目前的發展趨勢[7]。

采用氣相色譜/ 質譜/質譜( GC/MS/M S) 法測定多氯聯苯(PCB ), 具有良好的靈敏度和選擇性, 在地表水樣品檢測時, 樣品只需進行簡單的液液萃取一濃縮, 無須任何凈化過程即可上機分析, 方法檢出限低于ng/L級[8]。

液相色譜—串聯質譜技術(LC-MS/MS), 顏流水等建立了基于時間分段技術的高效液相色譜—串聯質譜技術測定飲用水中9種環境激素殘留的方法，利用多反應監測( MRM) 和掃描時間分段檢測技術實現正、負離子不同掃描模式一次完成雙酚A 和鄰苯二甲酸二丁酯的檢測，研究并建立了飲用水中環境激素的多組分快速檢測方法[9]。

2 預處理技術

在應用氣相色譜法(簡稱GC)或高效液相色譜法(簡稱HPLC)進行有機物分析，尤其是環境中EDC、POPs、PCB、Dionex 等超痕量、多組分物質的分析時，由于特異性、選擇性和靈敏度的要求極高，各種樣品的預處理技術被予以重視并得到充分應用[10]。

2.1 大體積富集濃縮技術

無論是EDCs還是POPs的水環境樣品檢測，都需要對大體積樣品進行富集、提取、濃縮，降低被測定物質的檢測限，提高檢測靈敏度，實現痕量檢測。在EDC和POPs的檢測中，一般情況下，每個樣品都采集10 L至20 L水樣，經過萃取濃縮，最后達到1 mL甚至0.1 mL的進樣體積，以滿足超痕量分析的需要。

在POPs水樣預處理中，采用丙酮和正己烷等有機溶劑，對12 L水樣進行液-液萃取分離。對這樣大容量樣品進行萃取，可以巧妙地利用磁力攪拌，充分混合水相和有機相，使水相中POPs最大限度地轉移至有機相中。

2.2 固相萃取技術

固相萃取技術(Solid Phase Extraction，SPE) 是一種吸附劑萃取技術，樣品通過填充吸附劑萃取柱，分析物和部分雜質被保留在柱上，然后用選擇性溶劑除去雜質，洗脫出分析物，從而達到分離和富集目的。EDCs分析中，普遍采用SPE技術進行EDC樣品的前處理。比如處理水樣體積為10 L水樣。采用oasis HLB 5cc萃取柱（玻璃壁）進行固相萃取，采用二氯甲烷和丙酮混合溶劑（70%二氯甲烷/30%丙酮）進行洗脫。

不同固相萃取吸附劑適用于不同環境激素的富集、凈化，這方面的優化研究對象包括硅藻土吸附劑、氧化鋁吸附劑、活性炭吸附劑、鍵合硅膠基吸附劑、有機聚合物吸附劑。經過優化篩選出回收率高，凈化能力強的高效固相萃取劑，為痕量多組分同時檢測提供樣品處理方法。

2.3 濾膜技術的廣泛應用

濾膜技術廣泛應用于EDCs分析中，對大體積樣品進行SPE之前，往往采用Millipore玻璃纖維濾膜（孔徑1 μ m）對水樣進行初步過濾，以去除雜質、固液分離、膜萃取有機物。在EDCs和POPs的分析技術，廣泛應用各種濾膜。在POPs分析中，采用高通量濾膜將水樣中的固體和液體部分過濾分離，分別處理后進行檢測分析。

2.4 微波萃取技術

在利用液-液萃取分離富集固形物質中的POPs時，濾膜中固體物質可采用微波萃取進行分離。微波萃取時，為提高萃取效率，可將每張濾膜撕成條狀，放入50 mL具有螺旋蓋的圓底離心管，每瓶加入溶劑，采用微波進行多次提取，保證了提取效率。最后一次離心后擠壓濾紙，收集殘留的萃取液，保證提取完全。

2.5 大容量和分步濃縮技術

無論是EDC檢測中SPE處理后的洗脫液，還是POPs檢測中反復液-液萃取處理之后的丙酮層，均可使用濃縮儀進行濃縮。POPs分析中還采用了分步濃縮技術，先將萃取液濃縮至5 mL，進行凈化處理，之后再濃縮至0.1 mL進行GC/MS分析。高效濃縮技術能保證富集效率，滿足GC/MS的檢測要求，有效降低方法的檢測限。

2.6 凈化柱技術

在EDC分析中，采用硅凈化柱（5% aqueous Silica gel column）過濾，或者在固相萃取小柱之后連接凈化柱，在SPE的洗脫步驟之后，連續實現樣品的脫水和凈化。對POPs分析中濃縮至5 mL的初步濃縮液，也同樣使用凈化柱，實現樣品的脫水和凈化。與采用無機物凈化相比，凈化柱能大大提高樣品的凈化程度，減少進入GC/MS的樣品中的雜質，有利于后續GC/MS的高效分析工作。

3 快速檢測方法的應用

EDC分析中，除了使用高分辨分析儀器，還可利用生物對POPs的某些特征反應進行檢測，以實現對環境中POPs的檢測，主要包括:生物傳感器檢測法、表面胞質團共振(SPR)檢測法和以Ah受體為基礎的生物測試方法等。

例如采用特異性核受體檢測技術——Nuclear Ligand Assay的CoA-BaP系統（共激活劑－細菌堿性磷酸酶）進行EDC的生物分析。這是一種快速的生物配體篩選方法，易于使用，敏感度高，適用于大多數核受體。特異性核受體檢測技術使用器材為ERα雌激素試劑盒（Microsystem Company），應用96孔板，具有高效、高通量篩選的特征[11]。

4 結束語

在EDC和POPs檢測中，嚴密的工作方案是十分重要的，比如，對一個樣品進行反復萃取，能提高POPs和其他目標物質的萃取效率。

實驗過程中必須嚴格避免交叉污染，避免有毒物質對實驗室環境的沾污。實驗室操作中，非常注意器具和材料不能直接接觸桌面。分離的濾膜如果不能立即分析，用無塵紙包覆，并置于錫箔內，嚴格避光保存于4 ℃以下。

另外，在EDC和POPs分析中的各個環節，使用高等級藥劑（農殘級、PCB檢測專用實際等），以保證精確的試驗效果。專用藥劑在高精度有機分析中非常重要，也是保證分析檢測成敗的關鍵因素之一。POPs分析使用的去離子水，覆蓋一層Hexane進行保存，避免實驗室環境中有機物的污染。

綜上所述，EDC和POPs的分析結合了豐富的技術和手段，在EDC和POPs檢測需要非常注重技術細節，才能保證分析結果的準確性和穩定性。希望通過本文的介紹，對環境激素、POPs的研究和檢測有所裨益，不足之處還望商榷。

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Research Progress and Characteristic Analysis of the Determination Technology of EDC and POPs in Water Environment

LEI Ping1， ZHU Jia2*
（1. Shenzhen Water Quality Center, Guangdong Shenzhen 518055，China；2. Department of Building and Environmental Engineering, Shenzhen Polytechnic, Guangdong Shenzhen 518055，China)

Development status of the determination technology of environmental hormone and persistent organic pollutants was introduced as well as technical means during the determination, such as HSGC/MS, post-column derivatization, collecting and condensation from large volume sample, solid phase extraction, purifying column and so on. Then their technological characteristics were analyzed briefly, which can provide the reference for environmental research.

EDC; POPs; HSGS/MS; Post-column derivatization

O 657

A

1671-0460（2012）02-0214-03

國家自然科學基金項目，項目號：50978170。

2011-12-12

雷萍（1968-），女，陜西西安人，高級工程師，博士，2005年畢業于西安交通大學生命科學院，研究方向：環境污染治理和環境監測。E-m ail：leiping83071705@163.com，電話：0755-26701669。

朱佳（1965-），女，副教授，博士，研究方向，污水資源化與環境監測。E-m ail：zhujia65@163.net，電話：0755-26731027。