鹽酸甲醇溶液提取氣相色譜質譜法測定水生動植物樣品丁基錫

肖小雨+賀根和+尹麗+黃翔峰

摘要采用四乙基硼酸鈉（NaBEt4）為衍生劑，建立簡單、高效的生物樣品有機錫氣相質譜（GCMS）分析方法。結果表明，冷凍干燥生物樣品粉末0.1 g經15 mL 0.035 mol/L鹽酸甲醇振蕩提取1 h，定量提取液加入乙酸鹽緩沖溶液（pH 4.8） 調節溶液酸度，用含內標物正己烷2 mL和0.5 mL 2%（m/V）NaBEt4水溶液衍生萃取30 min后，GCMS同時測定一丁基錫（ MBT）、二丁基錫（DBT）、三丁基錫（TBT）。在0.5～50 μg/L范圍內，線性良好，3種有機錫加標回收率均在80%以上。此方法能快速簡單對復雜生物樣品中的有機錫進行分析，其檢出限約為0.01 μg/L，3個平行樣測量值標準偏差都在10%以內。

關鍵詞鹽酸甲醇溶液； 丁基錫； 氣相色譜質譜； 水生動植物

1引言

有機錫化合物（OTCs）作為聚氯乙烯（PVC）穩定劑，農業殺蟲劑，船體、海洋建筑以及鉆井平臺等的防污涂料已經在全世界范圍得到廣泛使用＼[1＼]。然而，OTCs在防污防害的同時，也對環境中的非目標生物造成急性或者潛在的危害，尤其以生物殺滅劑三丁基錫（TBT）危害最為嚴重＼[1～3＼]。研究發現，TBT不僅毒性大，而且能干擾生物體內荷爾蒙的合成、分泌、輸送等過程，進而影響生物體的正常生長、發育和繁殖等生命活動＼[4～7＼]，給人類的健康生活帶來潛在的危害。

目前，生物樣品有機錫分析的方法已經有較多報道＼[8～12＼]，且主要以氣相色譜技術為主，但是該分析方法要經過一個復雜的前處理過程，主要包括提取、凈化、衍生和萃取等4個過程＼[1，2＼]，該復雜過程不僅耗時而且容易造成較大誤差。為了更加有效地減小誤差，使整個分析操作過程更加簡單和快捷化，本實驗以鹽酸甲醇溶液為提取劑，提取凍干生物樣品OTCs，然后直接用NaBEt4衍生劑和正己烷萃取劑對提取液同時衍生萃取，省去了傳統方法的中凈化步驟，建立水生植物樣品中丁基錫化合物GCMS測定方法。

2實驗方法

2.1儀器、試劑與材料

5975C質譜儀（配EI源）、7890A氣相色譜儀（美國Agilent 公司）；6870液氮冷凍研磨機（美國TKISPEX 公司）； FD2C真空冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器有限公司）； KQ2200 B 超聲清洗器（ 上海昆山公司）； pHS3C酸度計（上海雷磁儀器廠）； BS224S電子分析天平（賽多利斯科學儀器有限公司）； 聚四氟乙烯試管。所有玻璃儀器及試管在使用前都經過10%HNO3浸泡過夜，然后流水洗凈，最后再用蒸餾水或純凈水洗干凈，烘干備用。

三丁基錫 （TBT），二丁基錫 （DBT），一丁基錫（MBT）和四丁基錫（TEBT），均購自上海SigmaAldrich公司，純度均大于96%；甲醇、正己烷（HPLC級，美國Tedia公司）；四乙基硼化鈉（NaBEt4，純度>98%，上海百靈威科技有限公司）；其它試劑均為國產分析純。

小鯉魚購自吉安花鳥市場，沉水植物金魚藻取自贛江吉安段某支流，兩種生物樣品用去離子水和超純水沖洗干凈，在超低溫冰箱中冷凍24 h，冷凍干燥72 h。碾磨粉碎，過100目孔徑篩，標記后放干燥器備用。

2.2溶液配制

用甲醇溶液分別配制濃度為1.0 g/L的TBT，DBT，MBT標準儲備液（TEBT使用正己烷配制），濃度以無機錫元素濃度計。根據需要，分別移取上述有機錫標準儲備液配制相應濃度的有機錫標準工作溶液，并于冰箱中4 ℃黑暗保存不超過1星期。

配制0.035 mol/L HCl甲醇溶液、2%（m/V）NaBEt4溶液、3%（m/V）KOH溶液及相關緩沖溶液，其中NaBEt4溶液新鮮配制，并且在24 h內使用。

2.3樣品前處理

2.3.1生物樣品加標萃取準確稱取0.1 g干燥生物樣品于30 mL的特氟龍樣品管中，分別加入25 ng和50 ng丁基錫混合標準工作液50 μL，樣品管加蓋密封吸附平衡后，分別用10 mL 0.035 mol/L鹽酸甲醇溶液和5 mL 3% （m/V）KOH溶液，振蕩萃取60 min，轉速300 r/min，以6500 r/min離心15 min，取上清液，用0.45 μm聚四氟乙烯濾膜（空白及前期研究結果＼[13＼]表明該材質對有機錫不吸附）過濾后備用。同時增加OTCs的空白樣品，所有樣品做3組平行。

2.3.2生物樣品萃取取在實驗室富集初始濃度為3 μg/L TBT 5天的小鯉魚和金魚藻。3組平行生物樣進行有機錫含量測定。

.4OTCs的衍生和萃取

參考文獻＼[11＼]關于OTCs在植物樣品的衍生和萃取方法及文獻＼[8＼]關于OTCs在魚類生物樣品的衍生和萃取方法。本實驗選取NaBEt4為衍生劑，正己烷為萃取劑，具體步驟為：5 mL OTCs提取液加入到裝有40 mL 緩沖溶液的100 mL容量瓶中，然后再加入0.5 mL 2% NaBEt4溶液和2 mL含50 ng TEBT內標物的正己烷，加蓋密封搖勻后恒溫25 ℃條件下機械振蕩 30 min，轉速為300 r/min，取出后加純凈水至容量瓶瓶頸（不溢出），靜置分層后取上層有機相進入GCMS分析。OTCs水樣的衍生萃取步驟與生物樣類似。

2.5GCMS測定

色譜柱：DB5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度為 250 ℃； 進樣模式為不分流進樣，速度為100 mL/min，載氣為氦氣，EI=70 eV； 柱溫箱升溫程序為：60 ℃（2 min）25 ℃/min230 ℃（2 min）； 柱流速控制模式為恒流，流速1 mL/min ； 初始壓力為71.85 kPa； 進樣量為1.0 μL。質譜離子

[FQ（92＼.292，Y-WZ][HJ*4]表1GCMS分析丁基錫的保留時間與SIM選擇條件

Table 1Retention time and SIM factors of butyltin compounds by GCMS

[HT6SS][BG（][BHDFG4，WK14，WK8，WK16W]丁基錫Butyltin保留時間Retention time

（min）定量與定性離子Qualitative ion and quantitative ion

（m/z）三丁基錫 Tributyltin， TBT10.20263*， 207， 291二丁基錫 Dibutyltin， DBT8.92263*， 207， 261一丁基錫 Monobutyltin， MBT7.41179*， 235， 233四丁基錫 Tetrabutyltin， TEBT11.28179*， 177， 233[BHDFG12，WKZQ0W]* 定量離子（Quanlitative ion）。[BG）W][HT5][HJ]

源溫度：250 ℃； 接口溫度：280 ℃； 溶劑延遲時間為6 min； 質譜檢測模式為選擇離子模式（SIM），各丁基錫的保留時間和定量、定性離子見表1。

3結果與討論

3.1衍生化條件的優化

3.1.1pH對OTCs衍生化的影響NaBEt4是大多數研究者首選的OTCs衍生試劑，它已成功用于水樣、生物樣、沉積物、土壤、木材以及其它物質中不同形態甲基錫、丁基錫、苯基錫、環己基錫等有機錫化合物的測定＼[6，10，12，14，15＼]。為了解pH值（pH 2.0，4.8，7.0，8.0和10.0）＼[12＼]對NaBEt4衍生劑的衍生效果的影響， 0.5 mL 2% NaBEt4溶液＼[9＼]分別對含10 ng丁基錫混標物的水溶液衍生效率，各種OTCs在不同pH值下經衍生萃取分析所得的GCMS峰面積強度如圖1所示。從圖1可見，所有水樣中加標OTCs的最大峰面積均發生在pH 4.8，但是內標物TEBT在兩組混標物中峰面積響應值相當，而且幾乎不隨pH值變化， 這主要是因為其不需衍生化就可以直接被GCMS檢測。這些結果表明，pH值對OTCs的衍生效率的影響較大，衍生和萃取效果整體上是隨pH值的增大而先增大后減小，這與文獻[1，9，16]的結果一致。因此，綜合考慮各OTCs的衍生效率，本實驗選擇1 mol/L醋酸鹽緩沖溶液（pH 4.8）作為生物樣品中有機錫化合物萃取衍生緩沖溶液。

3.1.2衍生和萃取時間的影響在上述選出的pH緩沖溶液（pH 4.8）條件下，繼而研究衍生和萃取時間對NaBEt4衍生效率的影響，10 mL 1 μg/L的丁基錫混合標準溶液加入40 mL pH 4.8緩沖溶液中，然后再分別加入0.5 mL 2% NaBEt4溶液和1 mL含10 ng內標TEBT的正己烷溶液同時進行衍生和萃取。依據文獻＼[8＼]報道，當衍生萃取反應超過60 min，所有OTCs的電信號強度能基本維持不變，因此，本實驗條件下，分別考察了反應10，30，60 和120 min時有機錫的衍生萃取回收效率，結果如圖2所示。從圖2發現，當反應時間為30 min時，所有OTCs的回收率都能達到80%以上，尤其是TBT和DBT，其回收率基本達到100%。但是當反應時間增加到60 min，甚至120 min，各OTCs回收率增加量不超過2%，因此，在保證分析準確的情況下，為了減少操作時間，本實驗最終選取衍生化時間為3.2酸堿提取法對添加OTCs樣品回收率比較

生物樣品中OTCs常用的方法是酸提取法＼[10～12＼]和堿提取法＼[9＼]，并通常以超聲、機械振蕩等輔助手段增加提取效率。因此，本研究結合文獻報道，首先選取對魚和植物樣均有良好提取效果的鹽酸甲醇溶液對凍干樣品加標OTCs進行提取，然后依據前面獲得的衍生和萃取條件進行分析，結果列于表2。從表2可知，當0.1g生物樣品中分別添加25和50 ng的OTCs，3組平行樣中各OTCs加標回收率的平均值都能達到80.0%以上，而且OTCs兩個濃度水平的加標回收率基本一致。但是，不同OTCs之間，其回收率略有差別，其中以一取代有機錫的回收率最低。如在魚樣中，TBT和DBT的回收率平均值在96.4%～105.0%，而MBT僅在81.0%左右； 相同的變化規律也能在金魚藻樣品中發現。這些結果與Carlierpinasseau等關于OTCs在淡水白鮭＼[10＼]和Simon等關于OTCs在水生植物伊樂藻＼[11＼]的研究結果基

6.2[BHDFG1*2，WKZQ0W][BG）W][HT5][HJ]

本一致，而化合物本身的理化特性差異（如其在水中的溶解度以及疏水性等）可能是造成OTCs回收率差別的主要原因，其中MBT的溶解度最大，回收率最低。

其次，Tang等＼[9＼]認為，富集在魚體上OTCs往往是與魚體各組織強烈結合在一起，采用強堿溶液將魚類等生物體完全消解，對測定生物體OTCs含量可能更加準確，他們的研究結果表明，以KOH溶液提取標準參考魚樣中TBT，其回收率能達到83%以上。因此，本實驗在上述文獻的基礎上，采用3% KOH溶液對上述加標OTCs的魚樣進行提取，然后經過同樣的萃取衍生和測定步驟，最后所得結果見表3。從表3可見，KOH溶液對魚樣中的加標OTCs具有很好的回收效果，OTCs兩個濃度的加標回收率均達80%以上。對于加標為50 ng的凍干魚粉樣品（0.1g），其3組平行樣中TBT，DBT和MBT的加標平均回收率分別為103.0%，102.5%和80.7%。這些結果與酸性提取液的效果類似，因此，兩種方法都可以

[FQ（14＼.272，Y-WZ][HJ*4]表3堿性KOH提取魚粉樣品中丁基錫化合物的加標回收率和精密度

生物體直接從水環境富集OTCs應該具有本質的差別，而采用這兩種方法同時對同一實際環境生物樣品有機錫含量分析的對比研究還沒有報道。因此，本實驗分別采用HCl甲醇溶液和KOH對同一魚樣（0.1 g凍干魚樣）中富集的TBT進行提取對比，并分別依據本實驗和Tang等＼[9＼]獲得的最佳衍生和萃取條件進行衍生和萃取，最后經過GCMS分析。結果表明，兩種方法都能提取出生物體內富集的TBT及其相應代謝產物DBT和MBT，但是提取效率不一樣。通過計算發現，對于TBT來說，鹽酸甲醇提取后的平均值為2.63 μg/g（干重），而KOH提取后的平均值為2.43 μg/g（干重），兩種方法的檢測結果相當（p>0.05）；但是降解產物DBT和MBT在酸性條件下檢出結果卻是堿性條件下檢出結果的兩倍或者兩倍以上的關系，其中DBT平均值分別為0.12和0.043 μg/g（干重），MBT平均值分別為0.029和0.011 μg/g（干重），檢測結果存在顯著性差異（0.01

3.4線性關系和檢出限

配制0.5～50 μg/L的系列標準溶液，并加入10 ng內標物，按照水樣處理方法衍生萃取，最終定容至1.0 mL，然后采用相應的GCMS檢測條件分析測定，最后以有機錫和內標物的面積比（y）對有機錫

[TS（]

和內標物的濃度比（x）作線性回歸分析，各有機錫的回歸方程如表4所示。3種物質在0.5～50 μg/L范圍內線性均良好，回歸系數R2>0.998。并采用加標（10 μg/L）樣品進行平行測定，得出各丁基錫的檢出限為0. 01～0.12 μg/L，詳見表4。 4種丁機錫標準氣相色譜圖以及鯉魚和金魚藻富集三丁基錫后在酸性條件下的氣相色譜圖分別如圖3（a， b和c），其中圖3（b和c）中檢查到的MBT和DBT均為TBT在動植物體內的降解產物。

4結論

生物樣品中有機錫化合物分析方法一般要經過提取、凈化、衍生（氣相分析系統）、萃取和檢測等5個過程。本研究以0.035 mol/L HCl甲醇溶液提取并配以0.5 mL 2% NaBEt4衍生和1 mL含一定內標濃度的正己烷萃取生物樣品中有機錫化合物，最后通過GCMS進行定性和定量分析， 0.1 g凍干生物樣品粉末中各種有機錫化合物的加標回收率均能到達80%以上，最佳衍生pH=4.8，衍生時間為30 min。此方法不僅省去了傳統生物樣品中凈化的步驟，有效減小了實驗誤差，而且能將衍生和萃取步驟同時進行，使實驗操作簡單、快捷，是一種高效的有機錫化合物分析方法。實驗發現，鹽酸甲醇提取液能更加有效地將魚體內富集的有機錫化合物提取出來。

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AbstractA simple and efficient method for the determination of organotin compounds （OTCs） in biota by GCMS coupling with sodium tetraethylborate （NaBEt4） derivatization was established. The results showed that recoveries for each OTCs spiked in blank freezedryed biological samples （0.1 g） following extraction （15 mL 0.035 mol/L methanolic HCl solution for 1 h ） and derivatization （2 mL contained internal standard nhexane and 0.5 mL of 2% （m/V） NaBEt4 solution for 30 min） were above 80%. The method is fast and easy to operate for the determination of OTCs in complex biological samples. The minimum limit of detection was about 0.01 μg/L， and relative standard deviation values were within 10% for three parallel samples.

KeywordsHydrochloric acidmethanol solution； Butyltin compounds； Gas chromatographymass spectrometry； Aquatic animal and plant products

周群芳， 江桂斌， 吳迪靖. 分析化學， 2001， 29（4）： 453-456

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AbstractA simple and efficient method for the determination of organotin compounds （OTCs） in biota by GCMS coupling with sodium tetraethylborate （NaBEt4） derivatization was established. The results showed that recoveries for each OTCs spiked in blank freezedryed biological samples （0.1 g） following extraction （15 mL 0.035 mol/L methanolic HCl solution for 1 h ） and derivatization （2 mL contained internal standard nhexane and 0.5 mL of 2% （m/V） NaBEt4 solution for 30 min） were above 80%. The method is fast and easy to operate for the determination of OTCs in complex biological samples. The minimum limit of detection was about 0.01 μg/L， and relative standard deviation values were within 10% for three parallel samples.

KeywordsHydrochloric acidmethanol solution； Butyltin compounds； Gas chromatographymass spectrometry； Aquatic animal and plant products

周群芳， 江桂斌， 吳迪靖. 分析化學， 2001， 29（4）： 453-456

15QI JiaLin， YANG GuiPeng， WANG ZhaoKun， NIU ZengYuan. Chinese J. Anal. Chem.， 2013， 41（1）： 119-122

戚佳琳， 楊桂朋， 王兆錕， 牛增元. 分析化學， 2013， 41（1）： 119-122

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AbstractA simple and efficient method for the determination of organotin compounds （OTCs） in biota by GCMS coupling with sodium tetraethylborate （NaBEt4） derivatization was established. The results showed that recoveries for each OTCs spiked in blank freezedryed biological samples （0.1 g） following extraction （15 mL 0.035 mol/L methanolic HCl solution for 1 h ） and derivatization （2 mL contained internal standard nhexane and 0.5 mL of 2% （m/V） NaBEt4 solution for 30 min） were above 80%. The method is fast and easy to operate for the determination of OTCs in complex biological samples. The minimum limit of detection was about 0.01 μg/L， and relative standard deviation values were within 10% for three parallel samples.

KeywordsHydrochloric acidmethanol solution； Butyltin compounds； Gas chromatographymass spectrometry； Aquatic animal and plant products