基于SFE-GC/MS檢測烷基酚（OP）的前處理方法研究

周小鋒， 何 藝， 童國通

（杭州職業技術學院臨江學院，浙江 杭州 310018）

環境內分泌干擾素也稱為環境激素，是指外因性干擾生物體內分泌的化學物質，它可使生物體內分泌系統失調，進而影響生殖發育機能，并存在引發惡性腫瘤及生物種群退化滅絕的可能，因而環境激素已成為所有生物的天敵［1-3］。烷基酚中的辛基苯酚（OP）在美國環境保護署（EPA）1997年提出的70種環境激素中榜上有名，它是辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）的代謝產物［4-5］。OPEO作為質優價廉的非離子表面活性劑曾被大量生產和使用，導致其在自然界普遍存在而成為人類的潛在殺手之一。因此，對環境樣品中烷基酚（OP）的檢測及生態修復已刻不容緩。

本研究基于超臨界技術（SFE）-氣質聯用技術（GC/MS）開展對環境樣品中環境激素烷基酚（AP）的檢測方法研究。環境激素在環境中廣泛存在，基體復雜、含量低但危害極大，烷基酚也不例外。對于環境樣品中微量物質的分析，樣品前處理往往是決定檢測成敗的關鍵。研究高效、簡便的樣品提取、濃縮、凈化的前處理技術成為環境激素檢測方法建立首先要解決的課題［6-9］。

二氧化碳超臨界流體萃取（SFE-CO2）是非溶劑提取技術。本文以二氧化碳超臨界萃取法（SFECO2）作為環境樣品前處理方法，研究表明，用SFE技術對環境樣品進行預處理具有提取效率高、耗時短、且不需使用有機溶劑等優點［10］。

在環境樣品（如土壤或農產品）中除含有極少量的檢測目標物（環境激素AP）外，還含有大量各種可能干擾分析檢測的物質。為了減少干擾，提高檢測的靈敏度，樣品須經過必要的預處理之后才可用儀器（GC/MS）檢測。因此，環境樣品前處理研究是烷基酚（AP）檢測方法研究的重點。本實驗擬重點進行環境樣品中烷基酚提取的超臨界萃取條件優化研究，采用正交實驗確定最優的萃取溫度、萃取壓力、靜態萃取時間、動態萃取時間等二氧化碳超臨界萃取工藝條件。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

1.1.1 儀器

二氧化碳超臨界萃取儀，美國Applied Separations，SFE-2；7890GC-5975CMSD，美國安捷倫科技有限公司。

1.1.2 儀器工作條件

二氧化碳超臨界萃取條件：萃取溫度與壓力控制在在二氧化碳臨界溫度（31.06℃）與臨界壓力（7.14MPa）以上。通過單因素使用及正交實驗獲得最佳萃取工藝條件。

GC條件：色譜柱為 HP-5，5%phenyl methyl siloxane，19091J-433（30m×250μm×0.25μm）；載氣為高純氦氣，進樣口溫度為250℃；程序升溫：初始70℃，保持2min，然后以20℃/min升至240℃，再以3℃/min升至300℃，并保持2min；不分流進樣，進樣體積2.0μL。

MS條件：接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃；EI源，電子轟擊能量70eV；溶劑延遲3min；全掃描范圍25m/z～550m/z。

1.1.3 試劑

對特辛基苯酚（OP），標準品，阿拉丁；乙酸乙酯，色譜純，天津市四友精細化學品有限公司；二甲基亞砜，A.R.，無錫海碩生物有限公司；六甲基二硅胺烷，A.R.，98.0%，阿拉丁；三甲基氯硅烷，A.R.98.0%，阿拉丁。

OP標準品用乙酸乙酯配成1.00mg/mL的標準貯備液，于0℃以下保存，臨用前用乙酸乙酯逐級稀釋配制成OP標準使用液。

1.1.4 空白土樣及標準土樣

空白土樣制備：取適量經干燥、粉碎、過篩、混勻的土樣若干份，分別裝入萃取釜，在待萃取條件下進行充分萃取處理后備用。

標準土樣（模擬土樣）的制備：準確稱取適量空白土樣加入準確量的辛基酚標準使用液，混合均勻，備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 超臨界萃取劑及萃取物的檢測

土樣的二氧化碳超臨界萃取：將準確量的標準土樣（模擬土樣）裝入萃取釜，將萃取溫度、萃取壓力控制在二氧化碳超臨界條件（31.06℃、7.14MPa）以上，將二氧化碳超臨界流體通入萃取釜，進行靜態萃取一定時間，打開接收閥并調節固定的超臨界流體流速進行動態萃取一定時間，用接收瓶持續接收萃取物。

萃取物中辛基酚的GC/MS檢測：用乙酸乙酯溶解、轉移、定容萃取物，通過氣質聯用技術（GC/MS）檢測萃取物中辛基酚（OP），計算萃取率。GC/MS檢測土樣萃取物中OP的總離子流圖（TIC）如圖1，GC/MS檢測土樣萃取物中辛基酚（OP）的質譜圖如圖2。

1.2.2 二氧化碳超臨界萃取工藝優化

通過單因素實驗及正交實驗法確定二氧化碳超臨界萃取的優化工藝條件。以辛基酚（OP）萃取率為考查指標，以萃取溫度A（℃）、萃取壓力B（MPa）、靜態萃取時間C（min）、動態萃取時間D（min）為考查變量，借助正交設計助手Ⅱv3.1進行五因素四水平L16（45）正交實驗設計，實驗結果結合正交設計助手Ⅱv3.1統計分析的直觀分析和方差分析進行顯著性判定，從而快速建立相對優化的土壤中OP檢測分析的SFE-CO2超臨界提取的前處理工藝。

圖1 GC/MS檢測標準土樣萃取物的總離子流圖

圖2 GC/MS檢測土樣萃取物的辛基酚質譜圖

運用正交設計助手Ⅱv3.1軟件進行正交實驗設計（見表1），共需進行16項實驗，每項實驗均進行3次平行實驗，經數據處理后獲得實驗結果，取每項實驗的平行實驗結果的均值輸入正交設計助手Ⅱv3.1軟件進行正交實驗的直觀分析及方差分析。

表1 超臨界萃取工藝優化因素水平表

2 結果與分析

2.1 實驗結果及分析

根據正交實驗的實驗結果進行直觀分析和方差分析，見表2和表3。

表2 超臨界萃取工藝正交實驗結果直觀分析

表3 超臨界萃取工藝正交實驗結果方差分析

通過正交實驗的直觀分析和方差分析表，我們進行如下實驗結果分析：

主次因子分析：從直觀分析表（表2）中各因素的極差項R分析及通過方表分析表（表3）方差分析進行顯著性判定，可以看出，實驗因子A、B、C、D對實驗結果均有不同影響，其中，實驗因子C（靜態萃取時間）對萃取率的影響最為明顯，其他因子的影響大小依次為：D（動態萃取時間）＞A（萃取溫度）＞B（萃取壓力）。

優化水平分析：通過表2可以看出，在各實驗因子中，A（萃取溫度）以水平2為最優，B（萃取壓力）以水平3為最優，C（靜態萃取時間）以水平4為最優，D（動態萃取時間）以水平4為最優。因此，A2B3C4D4是優化的超臨界萃取工藝條件。

從實驗數據可以看出，靜態萃取時間C3（30min）與C4（60min）萃取率（均值）比較接近，表明物料中的辛基酚在二氧化碳超臨界流體中經過30min的“浸泡”已基本浸出，在實際工作中，選用A2B3C3D4作為萃取條件獲得的萃取率也比較理想，同時較A2B3C4D4大大提高了時間效率。所以，在實際檢測中A2B3C3D4的萃取條件也可酌情選用。

2.2 驗證性實驗

對優選萃取條件A2B3C4D4進行3次平行實驗，實驗結果分別為89.07%、89.83%、87.28%，平均結果為88.73%，結果滿意。驗證了A2B3C4D4為本研究的優化超臨界萃取（前處理）工藝條件，即優化萃取溫度45℃，萃取壓力30MPa，靜態萃取時間60min，動態萃取時間90min。在優化條件下對土壤樣品中微量辛基酚的提取率可以達到88%以上。

3 結論

研究表明，用二氧化碳超臨界萃取法（SFE）作為環境樣品中微量環境激素辛基酚GC/MS檢測的前處理方法是可行的，該前處理方法操作簡單，提取效率高，其萃取方法不需要消耗有機溶劑，是一種環境友好的提取手段。以正交實驗法優化了二氧化碳超臨界萃取法提取土壤中微量辛基酚的工藝條件，優化萃取溫度45℃，萃取壓力30MPa，靜態萃取時間60min，動態萃取時間90min。在優化條件下對土壤樣品中微量辛基酚的提取率可以達到88%以上。本研究為環境樣品（土壤、植物）中微量環境激素辛基酚（OP）的GC/MS分析檢測提供了有效的樣品前處理方法，也為環境樣品中其他微量環境激素的檢測及其他樣品（紡織品、食品等）中烷基酚的檢測的前處理提供借鑒，是進一步有效檢測環境激素從而合理規避環境激素危害及控制環境環境激素污染的前提。

［1］ Lu L L，Snell T W，Yang J X，et al.Effects of fenitrothion on life history parameters of the rotifer Brachionus calyciflorus［J］.Journal of Fresh water Ecology，2010，25：589-598.

［2］ Balaram K A，Siva Rava R T，Sreedhar Bojja.Photocatalytic degradation of monocrotophos pesticide-an endo-crine disruptor by magnesium doped titania［J］.Journal of Hazardous Materials，2011，186：1234-1240.

［3］ Wang Y，Hu W，Cao Z，et al.Occurrence of endocrine disrupting compounds in reclaimed water from Tianjin，China［J］.Analytical and Bioanalytical Chemistry，2005，383（5）：857-863.

［4］ 程燕，譚麗超，王蕾，等.國外環境激素類農藥優先名錄篩選研究［J］.農藥科學與管理，2014，35（4）：28-35.

［5］ 裴鈺鑫.水中典型內分泌干擾素的分析方法及風險評價研究［D］.南京：南京理工大學，2013.

［6］ 常薇，郁翠花，周娟.單液滴薇萃取-氣相色譜/質譜法檢測水中多環芳烴［J］.環境污染與防治，2009，31（5）：54-56.

［7］ 嚴龍，盧鴦，郭偉強.固相萃取-氣相色譜-質譜-選擇離子法測定紡織助劑中壬基酚［J］.浙江大學學報（理學版），2010，37（6）：675-679.

［8］ 張鶴小.固相微萃取高效液相色譜法測定工業污水中酚類環境激素［D］.沈陽：沈陽師范大學，2013.

［9］ Gathitu B B，Chen W Y，Mcclure M.Effects of coal interaction with supercritical CO2：physical structure［J］.Industrial and Engineering Chemistry Research，2009，48：5024-5034.

［10］劉同舉，杜志國，郭瑩.超臨界流體技術在石油化工中的應用［J］.化工進展，2011，30（8）：1678-1680.