《地球化學土壤樣品 6 種鄰苯二甲酸酯 類的測定 超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法 編制說明》

地球化學土壤樣品6種鄰苯二甲酸酯類的測定

超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法

編制說明

第一章工作簡況

1.1任務來源

通過“地質(zhì)調(diào)查實驗測試方法系列標準研究與修訂”工作，可以形成鄰

苯二甲酸酯類的測定技術標準，從而使測試分析工作更加科學化、規(guī)范化，

更好的、及時的、有效的為地質(zhì)調(diào)查行業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展服務，獲得良好的

調(diào)查成果轉(zhuǎn)化和社會化效益。

2010年1月，中國地質(zhì)大學（北京）承擔了中國地質(zhì)調(diào)查局的“地質(zhì)調(diào)

查實驗測試方法系列標準研究與修訂”工作任務。項目承擔單位組織相關技

術人員在收集國內(nèi)外相關資料基礎上，根據(jù)任務書，編寫《土壤中6種鄰苯

二甲酸酯類的測定氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法》。

2011年12月，本標準列入標準制修訂計劃，文件名稱：國土資源部辦

公廳關于印發(fā)《2011年度國土資源行業(yè)標準制修訂計劃的通知》，文號：國

土資廳發(fā)〔2011〕61號，標準計劃號：2011020。

1.2起草單位和起草人分工

本標準負責起草單位：中國地質(zhì)大學（北京）、中國石油集團安全環(huán)保技

術研究院有限公司、國家地質(zhì)實驗測試中心。

本文件主要起草人員：羅錫明，劉玉龍，劉菲，李燁，馬晗宇，付佳妮，

閻妮，董洪忠。

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本標準編制組人員及工作內(nèi)容見表1。

表1主要編制人員情況

序號姓名學歷專業(yè)職稱對本標準的具體貢獻

項目負責人，資料收集、主要方

1羅錫明博士環(huán)境工程教授

法驗證、標準及編制說明編寫

2劉玉龍博士環(huán)境工程高級工程師標準的起草及方法驗證

水文學與項目負責人，技術負責，主持項

3劉菲博士教授

水資源目實施，標準起草

正高級工程

4李燁博士環(huán)境工程資料收集、方法的建立

師

地下水科

5馬晗宇碩士工程師標準及主要編制說明的編寫

學與工程

環(huán)境科學

6付佳妮碩士高級工程師方法的建立

與工程

7閻妮博士水文學副教授方法的建立

地下水科

8董洪忠碩士高級工程師方法的建立

學與工程

參加精密度協(xié)作試驗的單位：

（1）國家標準物質(zhì)中心（2組，不同的人員、時間和儀器）

（2）中國地質(zhì)大學（北京）

（3）國土資源部地下水礦泉水及環(huán)境監(jiān)測中心

（4）國家環(huán)境分析測試中心

（5）國家地質(zhì)實驗測試中心。

1.3主要工作過程

1.3.1標準起草階段

2010年1月，成立了本標準方法研究工作小組，召開第一次會議，確定

了本標準的制訂方案和研制計劃。

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2010年2月-12月，在對國內(nèi)外相關分析方法文獻、分析方法標準等廣

泛調(diào)研、認真研究的基礎上，以美國EPA分析方法為指導，追蹤國內(nèi)外最新

進展，結合國內(nèi)地調(diào)行業(yè)的實情，以國內(nèi)外現(xiàn)有的土壤/沉積物中鄰苯二甲酸

酯類分析方法標準為基礎，收集整理現(xiàn)有分析方法和有關標準，總結以往工

作經(jīng)驗，結合地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)狀和需求，開展了本標準方法驗證試驗和實驗

室內(nèi)的方法檢出限、正確度、精密度試驗，共計6家實驗室參加本標準方法

的實驗室協(xié)作試驗。

2011年1月-6月，組織相關人員參加標準編寫的培訓，由專人負責編寫

分析標準，并由顧問組經(jīng)驗豐富的專家進行指導和監(jiān)督，起草《土壤中6種

鄰苯二甲酸酯類的測定氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法（草案）》。

2011年7月-12月，修改完善《土壤中6種鄰苯二甲酸酯類的測定氣相

色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法（草案）》及編制說明，形成《土壤中6種鄰苯二甲酸

酯類的測定氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法（征求意見稿）》及編制說明。

1.3.2標準征求意見稿階段

2012年1月-3月，對《土壤中6種鄰苯二甲酸酯類的測定氣相色譜-質(zhì)

譜（GC-MS）法（征求意見稿）》及編制說明進行廣泛征求意見。

2012年4月-8月，匯總修改意見并修改完善《土壤中6種鄰苯二甲酸酯

類的測定氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法（征求意見稿）》及編制說明。

2012年9月，在北京召開論證會，專家建議將標準名稱修改為《土壤6

種鄰苯二甲酸酯類的測定超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法》。

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1.3.3標準送審稿階段

2012年10月-2015年11月，標準編制組集中精力根據(jù)各有關方面的意

見對文本進一步完善，最終形成《土壤6種鄰苯二甲酸酯類的測定超聲提

取-氣相色譜-質(zhì)譜法》（送審稿）、編制說明及征求意見匯總處理表。

2015年12月13日-14日，全國國土資源標準化技術委員會地質(zhì)礦產(chǎn)實

驗測試分技術委員會（SAC/TC93/SC4）組織委員在西安召開標準審查會，對

《土壤6種鄰苯二甲酸酯類的測定超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法》（送審稿）

進行了審查。專家一致同意通過審查，建議修改完善后作為推薦性行業(yè)標準

上報。

1.3.4標準報批稿階段

2016年1月至2022年8月，標準編制組依據(jù)全國國土資源標準化技術

委員會地質(zhì)礦產(chǎn)實驗測試分技術委員會（SAC/TC93/SC4）的審查意見，結合

專家所提出建議，對本標準方法送審材料進行了認真的歸納、總結并修改完

善形成《地球化學土壤樣品6種鄰苯二甲酸酯類的測定超聲提取-氣相色

譜-質(zhì)譜法》（報批稿）及相關報批材料。

2022年9月，在系統(tǒng)中進行該標準報批。

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第二章標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

2.1標準編制原則

以國內(nèi)外現(xiàn)有的土壤/沉積物中鄰苯二甲酸酯類分析方法標準為基礎，淘

汰復雜的分析方法和前處理方法，吸納先進的、成熟的、簡便的、易于推廣

的分析方法和前處理方法。采用文獻調(diào)研、實驗室實驗、數(shù)理統(tǒng)計分析相結

合的方法開展項目工作，編寫《地球化學土壤樣品6種鄰苯二甲酸酯類的測

定超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法》（報批稿）與編制說明，以適應目前土壤/

沉積物測試技術發(fā)展的需要，為地質(zhì)調(diào)查的需要提供技術支持。

2.2確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

2.2.1樣品提取

樣品采集和前處理是目前環(huán)境分析化學的瓶頸，制約著環(huán)境分析化學的

發(fā)展，而且往往是測定誤差的主要來源。有鑒于此，樣品前處理技術是目前

環(huán)境分析化學研究的難點和熱點之一。PAEs雖是環(huán)境污染物，但是它在自然

環(huán)境中含量比較低，對環(huán)境中PAEs的分析大都涉及痕量檢測，故應考慮不同

基體和大量共存物等復雜因素，其中前處理技術是關鍵。

目前，國內(nèi)外分析鄰苯二甲酸酯類化合物的基體主要集中在大氣、水體、

土壤/沉積物等環(huán)境樣品及塑料制品，本文件總結了近年來國內(nèi)外塑料樣品基

體中PAEs的樣品前處理方法。首先要提取塑料樣品中的待測組分，目前常用

的提取方法有索氏提?。⊿E）、超聲波提取（UE）、超臨界流體萃取(SFE)、加

速溶劑萃取(ASE)以及溶劑直接液液萃??；之后對提取溶液采取合適的方法進

行富集或凈化，以滿足儀器分析的要求。

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2.2.1.1超聲波提取

（1）超聲波輔助萃取的原理

超聲波是指頻率為20千赫～50兆赫左右的機械波，需要能量載體—介

質(zhì)來進行傳播。超聲波并不能使樣品內(nèi)的分子產(chǎn)生極化，而是在溶劑和樣品

之間產(chǎn)生聲波空化作用，導致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長和爆破壓縮，從而使

固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標物從固相轉(zhuǎn)

移到液相的傳質(zhì)速率。

我國塑料血袋中鄰苯二甲酸酯類環(huán)境激素的測定，采用氯仿輔助超聲提

取20分鐘，再用氯仿定容，過濾后用氣相色譜質(zhì)譜（GC-MS）測試?！妒称匪?/p>

料包裝材料中鄰苯二甲酸酯的測定》（GB/T21928-2008）規(guī)定了食品塑料包

裝材料中PAEs的測定方法，采用正己烷輔助超聲提取，提取時間90分鐘，

正己烷定容后用氣相色譜質(zhì)譜（GC-MS）測試?！都徔椘粪彵蕉姿狨サ臏y定

四氫呋喃法》（GB/T20388-2006）規(guī)定了紡織品中PAEs的測定方法，以三氯

甲烷為超聲輔助提取溶劑，提取時間為25分鐘。

超聲波提取具有操作簡單方便，無需高溫，能耗小，常壓萃取，安全性

好，萃取效率高，適用性廣等優(yōu)點，不僅適用于鄰苯二甲酸酯類的提取，在

農(nóng)藥殘留分析的樣品前處理中也有廣泛的應用，如EPA3550方法。

超聲波提取可以有利用超聲波清洗器提取，也可采用專門針式提取器。

無論是哪種提取設備，都是利用了超聲波的“空化”作用。目前實驗室使用

較多的是超聲波清洗器。一般在超聲波提取之前，應該將待提取樣品置于提

取溶劑中浸泡一段時間，使之相互充分地接觸、滲透。在超聲波提取中，最

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好使用混合提取溶劑，分步驟提取，以提高目標物的提取效率。

在使用超聲波提取時，對玻璃容器有一定的要求，若玻璃容器的質(zhì)地不

好、有裂隙等，在提取過程中容易破裂，因此在選擇玻璃器皿時應特別注意；

另外，需注意在整個超聲容器中超聲波場的分布是不均勻的，類似在波場的

分布中有死角，這會使得部分樣品的提取效率顯著下降，從而導致重現(xiàn)性較

差；同時，有機溶劑揮發(fā)性會增強，所以要注意提取容器不能密閉，應有一

定的空間，且所需要的溶劑量較大，一般都采用分步提取、過濾。

（2）超聲波輔助萃取的特點

與常規(guī)萃取技術相比，超聲波輔助萃取快速、價廉、高效，在某些情況

下，甚至優(yōu)于超臨界流體萃取和微波輔助萃取。

與索氏萃取相比，主要優(yōu)點有：①成穴作用增強了系統(tǒng)的極性，包括萃

取劑、分析物和基體，這些都會提高萃取效率，使之達到或超過索氏萃取的

效率；②超聲萃取允許添加共萃取劑，以進一步增大液相的極性；③適合不

耐熱的目標成分的萃取，這些成分在索氏萃取的工作條件下要改變狀態(tài)；④

操作時間比索氏萃取短。

與SFE相比，在以下兩個方面具有優(yōu)勢：①儀器設備簡單，萃取成本低

得多；②可提取很多化合物，無論其極性如何，因為超聲萃取可用任何一種

溶劑。SFE事實上只能用CO2作萃取劑，因此僅適合非極性物質(zhì)的萃取。

與微波輔助萃取相比，超聲萃取的優(yōu)勢體現(xiàn)在：①在某些情況下，比微

波輔助萃取速度快；②酸消解中，超聲萃取比常規(guī)微波輔助萃取安全；③多

數(shù)情況下，超聲萃取操作步驟少，萃取過程簡單，不易對萃取物造成污染。

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與所有聲波一樣，超聲波在不均勻介質(zhì)中傳播也會發(fā)生散射衰減。超聲

提取時，樣品整體作為一種介質(zhì)是各向異性的，即在各個方向上都不均勻，

造成超聲波的散射。因此，到達樣品內(nèi)部的超聲波能量會有一定程度的衰減，

影響提取效果。當樣品量大時，到達樣品內(nèi)部的超聲波能量衰減越嚴重，提

取效果越差。另一個顯而易見的原因是，樣品用量多，堆積厚度增大，試劑

對樣品內(nèi)部的浸提作用就不充分，同樣影響提取效果。

樣品粒度對超聲提取效率有較大影響。一方面，在較大顆粒的內(nèi)部，溶

劑的浸提作用會明顯降低，顆粒細小時，浸提作用會增強；另一方面，超聲

波不僅在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生反射和折射，而且在較粗糙的界面上還發(fā)生

散射，引起能量的衰減。資料表明，當顆粒直徑與超聲波長的比值為1%或更

小時，這種散射可以忽略不計；但當比值增大時，散射也增大，造成超聲波

能量大幅衰減。

對于超聲提取來說，提取前樣品的浸泡時間、超聲波強度、超聲波頻率

及提取時間等也是影響目標成分提取率的重要因素；另外，超聲提取對提取

瓶放置的位置和提取瓶壁厚要求較高，這兩個因素也直接影響提取效果。

將萃取液注射到氣相或液相色譜儀中會出現(xiàn)無關的色譜峰，導致分辨率

低和柱效的惡化，及檢測器靈敏度的下降，并嚴重地縮短昂貴的色譜柱的壽

命。下述技術已應用于萃取液的凈化：在不相混溶的溶劑之問的分配；吸附

色譜法；凝膠滲透色譜法（GPC）；用酸、堿或氧化劑進行干擾物質(zhì)的化學破

壞；以及蒸餾法。根據(jù)共萃取物的性質(zhì)和范圍可以單獨地使用或以不同的組

合方式使用這些技術。

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土壤/沉積物提取液經(jīng)常需要幾個凈化方法的組合。例如當分析有機氯農(nóng)

藥和PCBs時，就有必要使用凝膠滲透色譜除去高沸點物質(zhì)，使用微型氧化鋁

柱或硅酸鎂載體（Florisil）柱以消除在GC（ECD）上待測物色譜峰的干擾。

美國EPA許多測定方法規(guī)定了當測定特定分析物時應使用的凈化方法（表1）。

例如EPA8060方法（鄰苯二甲酸酯的氣相色譜法）若干擾物妨礙分析時，推

薦使用EPA3610方法（氧化鋁柱凈化）或EPA3620方法（硅酸鎂載體柱凈

化）。

表1美國EPA推薦用于各種化合物組的凈化技術

分析物組測試方法供選擇的凈化方法

酚類EPA8040EPA3630、EPA3640、EPA3650、

EPA8040

鄰苯二甲酸酯類EPA8060EPA3610、EPA3620、EPA3640

亞硝胺類EPA8070EPA3610、EPA3620、EPA3640

有機氯農(nóng)藥和PCBsEPA8080EPA3620、EPA3640、EPA3660

硝基芳族類和環(huán)酮類EPA8090EPA3620、EPA3640

多環(huán)芳烴類EPA8100EPA3611、EPA3630、EPA3640

氯化烴類EPA8120EPA3620、EPA3640

有機磷農(nóng)藥類EPA8140EPA3620、EPA3640

氯化除草類EPA8150EPA8150

優(yōu)先考慮的半揮發(fā)性污染物EPA8250、EPA8270EPA3640、EPA3650、EPA3660

石油廢棄物EPA8250、EPA8270EPA3611、EPA3650

2.2.1.2柱層析凈化

柱層析分離，也叫柱色譜，是吸附色譜的一種，利用吸附劑對不同物質(zhì)

吸附能力的差異，用溶劑將混合物的組分逐一洗脫分離的一種分離方法，實

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驗室常用硅膠或氧化鋁作固定相。盡管目前已有各種規(guī)格的商品化固相萃取

小柱，用于痕量分析或基體復雜樣品的富集和凈化預處理，但由于固相萃取

小柱價格昂貴,不適宜于基層單位的推廣應用。對于基層實驗室，許多食品樣

品、環(huán)境樣品和生物樣品的檢測分析的預處理，往往依然需要自己動手填裝

各種層析柱，來滿足實際分析工作對樣品預處理的需求。

（1）柱層析操作方法的選擇

目前，柱色譜分離的操作方式，主要包括常壓分離、減壓分離和加壓分

離3種模式。常壓分離是最簡單的分離模式，方便、簡單，但是洗脫時間長。

減壓分離盡管能節(jié)省填料的使用量，但是由于大量的空氣通過填料會使溶劑

揮發(fā)，并且有時在柱子外面會有水汽凝結，以及有些易分解的化合物也難以

得到，而且還必須同時使用水泵或真空泵抽氣。加壓分離可以加快淋洗劑的

流動速度，縮短樣品的洗脫時間，是一種比較好的方法，與常壓柱類似，只

不過外加壓力使淋洗液更快洗脫。壓力的提供可以是壓縮空氣、雙連球或者

小氣泵等。

注意：加正壓力或者用真空泵抽氣，不得省略凈化過程，否則基質(zhì)會影

響被測物的響應以及靈敏度變化。

（2）柱規(guī)格的選擇

市場上有各種規(guī)格的柱層析分離柱。分離柱越長，相應的塔板數(shù)越高，

分離效果越好。在實際使用時，填料量一般是樣品量的30～40倍，具體的選

擇要根據(jù)樣品的性質(zhì)和含量進行具體分析。如果所需組分和雜質(zhì)的分離度較

大，就可以減少填料量，使用內(nèi)徑相對較小的柱子。

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（3）裝柱

柱層析分離柱的填裝主要有濕法和干法兩種，濕法相對易于操作，一般

用淋洗劑溶解樣品，也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等，但溶劑越少越好，不

然溶劑就成了淋洗劑了。柱底端的活塞一定不要涂潤滑劑，否則會被淋洗劑

帶到淋洗液中，可以采用聚四氟乙烯材料的閥門。干法和濕法裝柱無實質(zhì)性

差別，保證將柱裝實即可。裝好的分離柱應該緊密適度（太密會導致淋洗劑

流速太慢），且要均勻，否則樣品就會從一側(cè)斜著流動。同時柱中不能有大氣

泡，大多數(shù)情況下，小氣泡加壓即可消失，影響不大。但分離柱不得開裂，

開裂會影響分離效果，甚至報廢。

（4）溶劑的選擇

選擇合適的溶劑系統(tǒng)是柱層析分離的關鍵。在選用柱層析洗脫劑時要考

慮3個方面的因素；溶解性（Solubility）、親合性（Affinity）和分離度

（Resolution）。溶劑選擇依據(jù)是價廉、安全、環(huán)保，通?？梢钥紤]石油醚、

乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚、甲醇和正己烷等，但同時需要注意，乙醚極易

揮發(fā)，二氯甲烷和甲醇與硅膠的吸附是一個放熱過程，易使柱子產(chǎn)生氣泡。

另外，由于進行的是痕量分析，必須關注淋洗劑的純度，一般使用農(nóng)藥殘留

級或HPLC級的，如果是分析純，必須進行精制。同時在過柱后，溶劑最好回

收使用，環(huán)保的同時也能節(jié)省部分經(jīng)費。

2.2.1.3氧化鋁柱凈化

氧化鋁是一種高度多孔的粒狀物?？稍诓煌琾H范圍（堿性、中性、酸性）

應用于柱色譜法中，用于從不同化學極性的干擾化合物中分離出待測物。

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（1）一般應用（Gordon和Ford）

堿性（B）：pH（9～10）。用途：堿性和中性化合物，對于堿、醇類、烴

類、自族化合物類、生物堿類、天然顏料等相對穩(wěn)定；缺點：可引起聚合、

縮合和脫水反應；不能用丙酮或乙酸乙酯作為洗脫液。

中性（N）。用途：醛類、酮類、醌類、酯類、內(nèi)酯類、配糖物；缺點：

比堿性形式活性小很多。

酸性（A）：pH（4～5）。用途：酸性顏料（天然的和合成的）、強酸類（在

不同情況下對中性和堿性氧化鋁有化學吸附）；活性等級：酸性、堿性或中性

氧化鋁根據(jù)Brockmann標準，通過向第I級中（在400～450℃加熱至不再

失水來制備）加水可以制備成不同的活性等級（Ⅰ～Ⅴ）。

Brockmann標準（Gordon和Ford，p374）：

①加入水量（重量%）；0、3、6、10、15；

②活性等級；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；

③RF（對氨基偶氮苯）；0.0、0.13、0.25、0.45、0.55。

（2）方法

用所需量的吸附劑裝填柱，上部裝填吸水劑，然后負載待分析的樣品；

待測物的洗脫用合適的溶劑以實現(xiàn)，使干擾化合物留于柱上，然后濃縮洗脫

液。

（3）干擾

在使用此方法之前，對待測化合物應作試劑空白試驗；使用此方法測定

實際樣品之前，干擾物含量必須低于方法檢測限。

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除本法中所述之外，其它對試劑純化的方法可能是需要的。

2.2.2PAEs儀器分析方法

自1970年首次在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)PAEs化合物以來，人們就開始利用各種

分析方法對其進行檢測。先后出現(xiàn)的PAEs的檢測方法包括滴定法、比色法、

分光光度法、薄層色譜法、氣相色譜法（GC）、氣相色譜/質(zhì)譜法（GC/MS）、

高效液相色譜法（HPLC）、熒光分析法等。滴定法和比色法靈敏度較差，僅限

于PAEs總量的測定；分光光度法和薄層色譜法較以上兩種方法靈敏且選擇性

好，可采用紫外225nm波長分光光度法，也可采用阻抑動力學光度法。熒光

分析法則是利用PAEs堿性水解得到鈉鹽，與Fenton試劑反應，產(chǎn)生具有熒

光的羥基鄰苯二甲酸鈉的原理進行分析。

目前，常用PAEs測定方法為氣相色譜法（GC），高效液相色譜法（HPLC）。

美國環(huán)保局（EPA）的標準方法是氣相色譜/電子捕獲檢測/質(zhì)譜（GC/ECD/MS），

我國目前主要參照美國的方法。

隨著分析技術的發(fā)展，聯(lián)用技術具有靈敏、準確、選擇性強的特點，尤

其是固相萃取和高端色譜技術的綜合運用，成為分析PAEs的主要手段。這些

高端的色譜技術，如電噴霧離子化LC/MS技術解決了異構體之間低分辨率、

保留時間重疊的問題，使得對于PAEs的檢測限大大降低，精確度顯著提高。

部分聯(lián)用分析技術研究PAEs的情況如表2。

表2PAEs色譜聯(lián)用分析方法

分析方法PAEsLOD（g/L）

SPE-HPLC-UVDMP，DEP，DBP，BBP0.38～0.43

DLLME-GC-MSDMP，DEP，DiBP，DnBP，BBP，DCHP，DEHP0.02～0.05

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HPLC-MSDMP，DEP，DiBP，DnOP，BBP，DEHP0.012～0.069

SPME-GC-FIDDMP，DEP，DBP，DAP，DnOP，DEHP，DNP，DDP0.006～0.084

HS-SPME-GC-MSDMP，DEH，BBP0.31～0.33a

HPLC-ES-MSDMP，DEH，DBP，BBP0.6～3.4

SPME-GC-ECDDMP，DEH，DBP，BBP，DnOP，DEHP0.001～0.050

SPE-HPLCDnPP，DnBP，DiCP，DnOP0.019～0.039

DLLME-HPLCDMP，DEP，DnBP0.64～1.8

ESy-GC-FIDDMP，DEP，DBP，BBP，DnOP，DEHP0.2～10

SPE-HPLC-MSBBP，DBP，DEHP0.007～0.016

LLE-GC-FIDDMP，DEH，DBP，BBP，DnOP，DEHP0.18～0.39

注：a——單位為ng/g

編制組以美國EPA分析方法為指導，追蹤國內(nèi)外最新進展，結合國內(nèi)地

調(diào)行業(yè)的實情，以國內(nèi)外現(xiàn)有的鄰苯二甲酸酯類分析方法標準為基礎，收集

整理現(xiàn)有分析方法和有關標準，總結以往工作經(jīng)驗，結合地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)狀

和需求，研制《土壤中6種鄰苯二甲酸酯類的測定氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）

法（送審稿）》，從而使測試分析工作更加科學化、規(guī)范化，更好的、及時的、

有效的為地質(zhì)調(diào)查行業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展服務，獲得良好的調(diào)查成果轉(zhuǎn)化和社

會化效益。

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第三章主要試驗分析和技術論證

3.1主要儀器和試劑

3.1.1主要儀器

（1）Agilent6890/5975N氣相色譜-質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）。

（2）DB-5ms毛細管色譜柱（30m×0.32mm×0.25μm，美國安捷倫公司）。

（3）BL22-600C型超聲清洗機（上海比朗儀器有限公司），超聲波頻率：

59KHz。加熱功率：440W-1000W；控溫范圍：室溫-80℃。

（4）L-420型臺式低速自動平衡離心機（湘儀離心機儀器有限公司）。

（5）XT-NS1型全自動氮吹儀（上海新拓分析儀器科技有限公司），在氮

氣進口前加裝活性炭凈化氮氣裝置。

（6）定量濃縮管：150mL，可精確定容至1.00mL。

（7）層析柱：500mm長×10mm內(nèi)徑，底部有硬質(zhì)玻璃棉和聚四氟乙烯

活塞。

注：燒結的玻璃圓盤在通過嚴重污染的提取物之后是很難去污?？少徺I無

燒結盤柱，用硬質(zhì)玻璃棉小墊來保持承托吸附劑。在用吸附劑填充柱之前，

先用50mL丙酮，然后用50mL的洗脫溶劑預洗玻璃棉墊。

（8）巴氏玻璃吸管：1.00mL，長230mm。使用前用正己烷潤洗，于200℃

烘4h后備用。一次性使用。

（9）微量注射器：10μL、50μL、100μL、250μL和1000μL。

（10）棕色樣品瓶：60mL，具聚四氟乙烯襯墊的線型螺紋瓶蓋。

（11）棕色樣品瓶：2mL，具聚四氟乙烯襯墊的線型螺紋瓶蓋。

15

（12）鋁箔紙：使用前200℃烘4h備用。

3.1.2主要試劑

（1）中性氧化鋁：農(nóng)殘級，層析用。使用前在400℃馬弗爐中灼燒16

小時，冷卻后轉(zhuǎn)入廣口玻璃試劑瓶中密封備用。

（2）無水硫酸鈉：分析純。使用前在450℃馬弗爐中灼燒4小時，冷卻

后放置干燥器中備用。

（3）二氯甲烷：農(nóng)殘級，使用前需經(jīng)空白檢查合格。

（4）正己烷：農(nóng)殘級，使用前需經(jīng)空白檢查合格。

（5）丙酮：農(nóng)殘級，使用前需經(jīng)空白檢查合格。

（6）實驗用水：millipore超純水，使用前需經(jīng)空白檢查合格。

（7）正己烷中的6種PAEs標準溶液：PPP-6RPM，Phthlate

Esters-Mixture，100μg/mLInHexane（ChemService,Inc.）。

（8）鄰苯二甲酸酯類標準中間液：取鄰苯二甲酸酯類標準溶液，采用體

積稀釋法稀釋至10mg/L。用襯聚四氟乙烯墊的密封蓋密封，存放于冰箱中

冷凍（-18℃）保存。有效期限7天。

（9）替代物溶液：CLP-2RPM，Base-NeutralsSurrogateStd

Mix-8250/8270/CLP，1000μg/mLInMethyleneChloride（ChemService,

Inc.）。

（10）替代物（SS）標準中間液：取替代物標準溶液，采用體積稀釋法稀

釋至100mg/L。用襯聚四氟乙烯墊的密封蓋密封，存放于冰箱中冷凍（-18℃）

保存。有效期限30天。

16

（11）EPA525.5內(nèi)標溶液；CDGG-110345-01，Method525.5Internal

StandardSolution，1000μg/mLInAcetone；（o2si,Inc.）。

（12）內(nèi)標（IS）標準中間液：取內(nèi)標標準溶液，采用體積稀釋法稀釋至

100mg/L。用襯聚四氟乙烯墊的密封蓋密封，存放于冰箱中冷凍（-18℃）

保存。有效期限30天。

（13）土壤中鄰苯二甲酸酯類有證標準物質(zhì)：CRM136-100，美國RTC公司。

（14）氦氣：純度99.999%（北京華元氣體有限公司）。

（15）氮氣：純度99.999%（北京華元氣體有限公司）。

3.2儀器參考條件

（1）GC條件

載氣：He；柱流速：恒流模式1.00mL/min；進樣口溫度：270℃；接

口溫度：280℃；柱溫：初始80℃保持3min，以20℃/min的速度升溫至150℃，

再以15℃/min的速度升至270℃保持3min。

（2）MS條件

EI離子源，70eV；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；掃描

方式：SIM；溶劑延遲：6.50min。

采用SIM法對目標化合物進行定性、定量分析，特征定量離子見表3，

每一個內(nèi)標物下為對應的定量化合物。

表36種PAEs、內(nèi)標、替代物的SIM定量離子

組分主定量離子輔助定量離子

Acenaphthene-d10(IS)164162

17

鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）163194

鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）149177,150

Phenanthrene-d10(IS)18894

鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）149150,104

p-Terphenyl-d14（SS）244122

鄰苯二甲酸丁基芐基酯（BBP）14991,206

Chrysene-d12(IS)240120

鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）149167,279

鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）149167,43

參考條件下的6種鄰苯二甲酸酯及內(nèi)標和替代物的氣相色譜-質(zhì)譜色譜

圖見圖1。

1—鄰苯二甲酸二甲酯、2—二氫苊-d10（IS）、3—鄰苯二甲酸二乙酯、4—菲-d10（IS）、

5—鄰苯二甲酸二丁酯、6—對三聯(lián)苯-d14（SS）、7—鄰苯二甲酸丁基芐基酯、8—屈-d12（IS）、

9—鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、10—鄰苯二甲酸二辛酯

圖1目標物的總離子流色譜圖

18

3.3樣品提取和凈化

3.3.1凈化方法以及洗脫溶劑的選擇

超聲提取法廣泛用于土壤/沉積物中半揮發(fā)性有機污染物，如OCPs、PAHs

的提取，因此本方法不對超聲提取的條件進行進一步優(yōu)化，重點研究PAEs的

凈化和實驗室空白的控制。

對于凈化方法和洗脫溶劑的選擇，進行了兩批次的實驗，其中第一批為

改進EPA凈化方法進行的中性氧化鋁層析柱凈化實驗，第二批為利用分析化

學文獻的硅膠和中性氧化鋁層析柱復合凈化實驗。改進EPA方法主要是把最

終洗脫液進行了改進，由乙醚/正己烷混合液改為丙酮/正己烷混合液（1+4），

洗脫量為140mL。實驗室的復合凈化方法主要考察之前發(fā)現(xiàn)的2-氟聯(lián)苯替代

物異常的問題，該方法中要洗脫兩次，第一次是80mL二氯甲烷/正己烷（3+7）

洗脫，主要洗脫OCP，第二次為40mL丙酮正己烷（1+4）洗脫，主要洗脫PAEs

（表4）。

表4改進的中性氧化鋁層析柱凈化實驗回收率（%）

DMPDEPDBPp-Terphenyl-d14(SS)BBPDEHPDOP

空白12.162.145.3976.986.7957.910.55

樣品184.7383.55107.2181.98117.29133.4892.93

樣品287.9486.47108.6776.90120.65139.64102.42

樣品384.2584.60109.5381.54125.58144.29100.06

樣品483.4384.57107.7380.94123.98143.37100.18

樣品570.7773.8599.0172.35114.19133.1289.87

樣品676.9882.46106.8480.54128.26149.13101.04

平均83.4184.06107.9179.04123.60142.9099.58

19

方差64.4311.015.0514.0079.33161.8156.60

RSD4.301.770.934.653.223.983.38

主要問題為三聯(lián)苯替代物回收率偏高，DEHP空白值較高，但實際平行樣

品值相對正常。原因同樣在于氮吹濃縮系統(tǒng)的污染，本批次試樣的污染引入

于樣品的濃縮階段。實驗室復合法凈化實驗洗脫回收率結果如表5和表6所

示。

表5硅膠和中性氧化鋁層析柱復合凈化第一次洗脫回收率（%）

DMPDEPDBPp-Terphenyl-d14(SS)BBPDEHPDOP

空白9.410.670.390.121.378.020.31

樣品11.480.531.402.990.5616.390.62

樣品29.352.230.546.141.295.480.25

樣品31.492.090.7412.220.868.960.57

樣品42.502.380.6628.991.047.030.13

樣品59.364.700.7852.111.233.280.09

樣品69.412.500.622.060.485.770.55

平均5.602.410.7917.420.917.820.37

表6硅膠和中性氧化鋁層析柱復合凈化第二次洗脫回收率（%）

DMPDEPDBPp-Terphenyl-d14(SS)BBPDEHPDOP

空白1.281.857.3681.300.57177.360.00

樣品180.8791.47107.6594.43116.03112.92101.59

樣品281.9992.43110.1194.10119.24113.0697.06

樣品381.2990.69111.8993.02125.16126.81104.88

樣品482.1193.34109.2990.21120.83116.30103.40

20

樣品579.2989.35107.0266.45119.79112.2296.91

樣品680.5594.35114.3396.11120.98112.1399.70

平均80.8091.66110.2089.05120.24115.43100.03

第一次洗脫液為二氯甲烷和正己烷混合液，替代物2-氟聯(lián)苯主要集中在

此次洗脫中；第二次洗脫液為丙酮正己烷混合液，PAEs和替代物氘代三聯(lián)苯

（p-Terphenyl-d14）主要在此次洗脫中?？紤]到項目僅為PAEs方法，因此

建議還是使用EPA改進方法，使替代物和PAEs組分同批次出來。實驗室復合

層析柱凈化方案可以作為今后實驗室前處理的參考。

另外，本次試驗也有DEHP空白值過高的問題，但平行樣品的值相對可以

接受，結合替代物總體回收率在70%～100%之間，替代物回收正常綜合考慮，

數(shù)據(jù)在可接受范圍內(nèi)。

3.3.2土壤標準物質(zhì)全流程實驗

取GSS-13標準土2g，加入100mg/L的PAEs標準物質(zhì)100μL，最終濃

度為10mg/L，加入1000mg/L的替代物20L，最終濃度為20mg/L。凈化濃

縮后樣品稀釋20倍上機測試，回收率結果見表7。

表7GSS-13標準土基體加標實驗回收率（%）

DMPDEPDBPp-Terphenyl-d14(SS)BBPDEHPDOP

空白10.000.832.4195.093.25717.701.33

空白21.061.179.78120.573.31160.450.82

空白30.000.842.08114.5215.850.651.35

空白40.740.681.66104.145.820.341.59

樣品124.6150.68408.77126.9760.63190.7232.86

樣品248.9659.77410.59122.0747.44221.2829.44

21

樣品344.4248.65299.20106.2038.8487.8029.83

樣品458.6645.34344.96109.6042.90312.0630.47

樣品569.1748.77427.40113.6868.492995.8640.29

樣品635.3651.18317.32101.1946.45101.8518.99

平均46.8650.73368.04113.2950.79651.6030.32

替代物三聯(lián)苯-d14的回收率在95.1%～127.0%之間，滿足美國EPA方法

規(guī)定的回收率的要求（70%～130%），證明方法可行；然而，比較棘手的是

引入污染的控制，參照數(shù)據(jù)空白1～4可以發(fā)現(xiàn)，比較嚴重的污染物為DBP、

BBP和DEHP，并且污染呈隨機分布，很難控制在相對穩(wěn)定的水平上。檢查分

析的各個環(huán)節(jié)，認為氮吹儀是導致污染的關鍵環(huán)節(jié)，采取在氮吹儀氮氣終端

頭包覆鋁箔的措施，將實驗室空白控制在可接受的水平。

實驗室空白得到控制之后，再次稱取CRM136土樣標準物質(zhì)2g進行實際

樣品測試。加入1000mg/L的替代物10L，最終濃度為10mg/L。凈化濃縮

后樣品稀釋10倍上機測試，回收率結果如表8。

表8土樣標準物質(zhì)CRM136測試回收率（%）

DMPDEPDBPp-Terphenyl-d14(SS)BBPDEHPDOP

空白10.020.010.070.250.000.080.00

空白20.050.010.100.380.000.980.00

空白30.000.010.100.140.007.420.00

空白40.030.010.090.620.000.210.00

空白50.030.010.060.440.000.130.00

樣品189.8775.1969.4839.97117.2949.4244.77

樣品297.5985.5269.0050.35128.7946.3141.17

樣品391.5876.8382.309.24123.7955.3046.21

22

樣品484.5573.7868.7738.50114.4867.3447.92

樣品596.7089.04109.8974.41133.3775.6587.73

樣品681.7173.0078.2338.48119.8953.3462.40

平均90.3378.8979.6141.83122.9457.8955.03

相比之前的實驗，DEHP的污染得到一定控制，但仍有待提高，目前的措

施是包覆鋁箔，但空白2、空白3的數(shù)據(jù)仍異常；三聯(lián)苯-d14的數(shù)據(jù)異常，

可能原因是氧化鋁放置時間過長，導致三聯(lián)苯-d14不能淋洗出來。

DMP、DEP、DBP和BBP的回收率在69.0%～133.5%之間，滿足美國EPA

方法的回收率要求（70%～130%）。而DEHP回收率在46.3%～75.6%之間，DOP

回收率在41.2%～87.8%之間，均偏低，原因是這兩種物質(zhì)容易吸附于玻璃

表面，可以通過在轉(zhuǎn)移時增加清洗次數(shù)提高回收率。

3.3.3溶劑空白的控制

由于實驗室空氣及器具可能存在PAEs污染，以及不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的

溶劑也可能存在不同程度的PAEs殘留，所以在進行實驗之前需要先對實驗所

用到的溶劑進行PAEs殘留排查。

所有樣品經(jīng)過下列方式濃縮至1mL，再加入PAEs的內(nèi)標溶液10L，表

9列出了相關數(shù)據(jù)。

A1——每個樣品為100mL的Baker的正己烷在氮吹儀示數(shù)為1的壓力下

濃縮至1mL；

A2——每個樣品為100mL的Baker的正己烷在氮吹儀示數(shù)為1的壓力下

濃縮至1mL；

B1——每個樣品為100mL的Baker的正己烷旋蒸濃縮至1mL；

23

B2——每個樣品為100mL的Baker的正己烷經(jīng)旋蒸的收集液再氮吹濃縮

至1mL；

C——每個樣品為100mL的Dikma的正己烷在氮吹儀示數(shù)為1的壓力下

濃縮至1mL；

D——每個樣品為100mL旋蒸兩次的Baker的正己烷經(jīng)氮吹濃縮至1mL；

上述氮吹濃縮采用12位氮吹儀，上機先后順序為；第一組A1，共5個

樣品；第二組A2、C，共10個樣品；第三組D，共3個樣品。

表9溶劑空白檢查數(shù)據(jù)（g/L）

樣品DMPDEPDBPBBPDEHPDOP

A1-1240.0620.30395.7216.9731338.4044.30

A1-294.1216.30100.9811.96537.683.99

A1-3140.2815.0289.8513.634765.448.09

A1-4119.3014.2189.0223.254048.4123.58

A1-5191.2913.12105.5515.8217729.308.50

A2-152.529.0844.226.66133.878.63

A2-245.1712.2660.1518.54167.573.94

A2-346.3922.1867.1712.89133.873.40

A2-426.2423.1844.5715.36186.142.47

A2-526.9716.3647.6713.60169.734.63

B1-12.332.3429.7412.4785.186.60

B1-21.613.6026.1124.6968.903.20

B1-33.071.562.7817.9180.814.36

B1-43.641.7911.6717.9679.112.52

B1-52.953.0312.237.7283.405.29

B2-12.222.112.2519.1817.048.17

24

樣品DMPDEPDBPBBPDEHPDOP

B2-2ND1.245.8312.3216.637.97

B2-32.111.284.4816.8917.0811.54

B2-42.491.081.9415.3714.8210.51

B2-5ND5.247.349.7033.1422.70

C-13.894.723.3117.0918.998.61

C-21.851.882.4311.1113.936.74

C-314.928.0970.5115.3538.782.58

C-4126.514.58102.5310.17115.108.53

C-5102.5410.1859.0813.2979.004.47

D-120.9114.8794.6914.70298.418.62

D-225.032.6948.1616.78250.937.09

D-3ND2.6457.0141.30324.0522.07

注：實驗中所使用的溶劑均是農(nóng)殘級；ND——未檢出。

對于DEHP，比較A1和A2可以發(fā)現(xiàn)A1存在非常嚴重的DEHP的污染，原

因可能是氮吹濃縮系統(tǒng)的污染隨著氮氣與溶劑表面的接觸而進入樣品中；再

比較A2和C，由于兩組試樣同時進行的實驗，但DEHP的濃度存在差別，A2

濃度約為160g/L，而C濃度約為50g/L，同時C中DMP、DEP和DBP的濃度

也明顯低于A2，說明C所使用的Dikma的農(nóng)殘級的正己烷性能優(yōu)于J.T.Baker

的同等級別產(chǎn)品，所以在以后的實驗中選擇使用Dikma的農(nóng)殘級正己烷。

比較A2、B1和B2的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，除了DOP以外，其他5種PAEs的指

標均為B2優(yōu)于B1優(yōu)于A2，可能的原因有兩個：第一，氮吹濃縮系統(tǒng)可能存

在微量其他PAEs的污染；第二，在旋蒸濃縮過程中，處于不飽和蒸汽壓下的

低濃度半揮發(fā)性PAEs產(chǎn)生了損失，再結合D的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)相對于前面3組數(shù)

據(jù)，DBP、BBP和DEHP的濃度均有所升高，原因是在整個體系中正己烷相當

25

于溶劑，旋蒸過程中正己烷有損失，相對而言，6種PAEs的濃度就有所升高，

從而可以明確，溶劑的重蒸餾無助于提高溶劑的純度。

從以上空白實驗的控制結果來看，PAEs極易被污染，且污染的水平呈隨

機分布，因此建議樣品測試至少需要雙份實驗室全程序空白實驗。

3.3.4優(yōu)化的樣品制備流程

4.1樣品提取

（1）準確稱取5g（準確至0.01g）土壤/沉積物樣品，置于60mL棕

色樣品瓶中，加入2g無水硫酸鈉，30mL丙酮/二氯甲烷（1+1）或丙酮/正

己烷（1+1）混合溶劑。用10μL的微量注射器準確加入10μL替代物標準使

用液。擰緊瓶蓋，搖動樣品瓶使土壤/沉積物樣品分散到溶劑中。

注意：如果樣品濃度偏高，可以提高替代物的添加濃度，并在樣品凈化

后對樣品進行稀釋。

（2）將樣品瓶置于超聲波清洗儀的浴槽中，于35℃超聲萃取15min。

以2000rpm離心10min，分離上部提取液，收集于定量濃縮管。

（3）再向樣品瓶中加入30mL丙酮/二氯甲烷（