分散液液微萃取-上浮溶剂固化高效液相色谱法测定沉积物中的十溴联苯醚

1、分散液液微萃取-上浮溶剂固化/高效液相色谱法测定沉积物中的十溴联苯醚         11-04-22 14:26:00     编辑：studa20                       作者：翦英红 胡艳 王婷 刘建林 张琛 李鱼【摘要】 

2、 建立了沉积物中痕量十溴联苯醚的分散液液微萃取-上浮溶剂固化-高效液相色谱-紫外法（DLLME-SFO-HPLC-UV）。以正交试验数据为训练样本，采用BP（Back propagation）神经网络模型优化了分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件：分散剂为1.00 mL甲醇、萃取剂为35.0 L十二醇、NaCl质量浓度为10.00%、萃取时间10 min和pH=5，其萃取率（ER）可达62.22%。方法的线性范围为3.51400 ng/g (r=0.9960)，检出限（LOD）和定量限（LOQ）分别为2.3 pg/g（S/N=2）和5.6 pg/g（S/N=5），实际样品的加标回收率为97.7%1

3、04.2%。本方法集萃取、富集、分离步骤于一体，简化了沉积物中十溴联苯醚的前处理过程。 【关键词】  分散液液微萃取; 上浮溶剂固化; 高效液相色谱-紫外法; 沉积物; 十溴联苯醚; 多层前馈神经网络Keywords  Dispersive liquid-liquid microextraction; Solidification of floating organic drop; High performance liquid chromatography-ultraviolet detection; Sediment; Decabrominated diphenyl e

4、ther; Back propagation artificial neural network1  引言环境基质中痕量有机物常用的萃取方法有索式提取1、固相萃取2、超声波辅助萃取3、微波辅助萃取4、加速溶剂提取5等，这些方法均具有很好的萃取效果，但为多步提取。如索式提取、超声波辅助萃取，就包括3步：有机溶剂提取、旋转蒸馏浓缩和净化。由于操作步骤较多，前处理时间长，索式提取的萃取时间甚至长达48 h以上，不利于大批量环境样品中有机物的测定和实时监测。十溴联苯醚（decaBDE）是常用的商品化多溴联苯醚之一，广泛应用于电子、电器、交通、建材等领域6。目前，decaBDE广泛分布于各种环

5、境介质中，如大气7、污泥8、土壤910、水体11及沉积物1215。由于decaBDE未全面禁止生产，今后很长一段时间里，decaBDE将在环境中继续存在。分散液液微萃取（Dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME）是2006年Rezaee等16建立的一种水样中有机物的液液微萃取方法，并得到了广泛应用16，17和改进17，18。Zhao等19将分散液液微萃取法应用到固相样品的分析，对西瓜和黄瓜中有机磷农药进行了测定，但萃取过程包括2个步骤。Leong等 20采用将萃取剂冰冻固化的方法，建立了分散液液微萃取-上浮溶剂固化（DLLME-SFO）技术，

6、将密度小于水的有机溶剂也应用于分散液液微萃取技术中。本研究采用分散液液微萃取-上浮溶剂固化技术对沉积物中痕量decaBDE进行萃取，建立了沉积物中痕量decaBDE的DLLME-SFO-HPLC分析法。由于采用了密度小于水的萃取剂，在萃取后的离心过程中，萃取剂上浮到溶液表面，而沉积物因重力作用沉淀到溶液底部，从而可将沉积物中痕量的decaBDE一次性萃取、富集、分离出来，简化了其前处理步骤。2  实验部分2.1  仪器与试剂Agilent 1200高效液相色谱仪，配备手动进样阀（20.0 L定量环）、自动脱气装置、二元泵、紫外检测器；2-16PK离心机（Sigma公司）；1

7、0 mL圆锥形玻璃离心管，使用前用马弗炉（SX-4-10，KSW，北京）500 下煅烧以去除有机物。2.2  色谱条件流动相：甲醇-水（955，V/V）；流速1.0 mL/min；Zorbax Eclipse XDB-C18色谱柱（150 mm×4.6 mm， 5 m， Agilent公司)；柱温30 ； 检测波长226 nm；进样量10 L。2.3  沉积物采集与标准样品配制采用挖式采样器于某江段沉积物表层05 cm采集样品，过0.75 mm尼龙筛网滤去除杂物，于阴凉通风处自然风干、研磨，4 冷藏保存。称取200.00 g沉积物样品，加入0.0021 g dec

8、aBDE标准品，研磨混匀，得10.50 g/g decaBDE标准样品。2.4  分散液液微萃取-上浮溶剂固化过程取0.10 g沉积物样品于10 mL离心管中，加入0.7778 g NaCl和7 mL去离子水，用力摇匀，用HCl调溶液的pH=5。1.00 mL甲醇与35.0 L十二醇完全混合后，用2.0 mL注射器快速注入溶液中，沉积物内的decaBDE被萃取入萃取剂小液滴中。静止10 min后，以5500 r/min离心10 min。沉积物将沉积于离心管底部，萃取剂浮于水面。快速将离心管放入冰水混合液中放置5 min，将萃取剂冰冻固化，轻轻除去附在固体表面的杂质，然后移入2 mL样

9、品瓶中融化，萃取剂的体积为（20±2）L。用25 L微型注射器移取萃取剂10 L，注入HPLC分析。2.5  分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件优化以正交试验数据为训练样本，对decaBDE的分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件建立BP神经网络模型，并利用Matlab遗传算法工具箱对萃取条件进行优化。3  结果与讨论3.1  分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件的正交试验采用正交试验，对分散液液微萃取-上浮溶剂固化过程影响沉积物中decaBDE萃取效果的因素进行分析。依据因素水平表（表1），以萃取回收率（ER）为指标，选用L27(313)正交表进行实验。表1

10、60; 正交试验因素水平表（略）Table 1  Factors and levels for interactive orthogonal array design     11-04-22 14:26:00     编辑：studa203.2  分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件的优化表2  BP神经网络模型分散液液微萃取-上浮溶剂固化decaBDE回收率预测分析（略）Table 2  Analysis of orthogonal experimental results

11、of dispersive liquid-liquid microextraction-solidification of floating organic drop (DLLME-SFO) for decabrominated diphenyl ether(decaBDE)AH同表1(A are the same as in Table 1).表3  分散液液微萃取-上浮溶剂固化条件的BP神经网络遗传算法优化及验证（略）Table 3  Optimization and verification of extraction recovery(ER) under dispe

12、rsive liquid-liquid microextraction of floating organic drop(DLLME-SFO) procedure based on back propagation(BP) artificial neural network model through Matlab softwareAH同表1(A are the same as in Table 1).3.3  方法评价在优化条件下，按照2.4的萃取步骤将沉积物中decaBDE萃取到十二醇中，在2.2的色谱条件进行高效液相色谱分析。制备的标准样品和沉积物样品中decaBDE的色谱图见

13、图1，decaBDE的保留时间为23.14 min。在3.51400 ng/g范围内，方法的线性方程为Y=101.71x+3.6996，相关系数r=0.9921。采用逐步稀释法，测得本方法decaBDE的检出限（LOD，S/N=2）为2.3 pg/g，定量限（LOQ，S/N=5）为5.6 pg/g。不同浓度下方法的加标回收率分别为104.2%、98.4%和97.7%，相对标准偏差RSD（n=3）分别为3.7%、2.2%和2.2%(表4)。  图1  ecaBDE标准样品(A，350 ng/g)和实际样品(B)的分散液液微萃取-上浮溶剂固化色谱图（略）Fig.1 

14、DecaBDE chromatogram in standard material（A，350ng/g）and in real sample (B) after DLLME-SFO方法空白和基质空白实验均未检测出decaBDE，表明实验过程和沉积物基质不会对分析过程产生干扰。表4  实际样品decaBDE加标回收率及分析（略）Table 4  Determination of decaBDE in real sediment samples before and after decaBDE spiked3.4  实际环境样品的分析应用所建方法对某江段3个排污口附近沉积物样品中decaBDE进行定量测定（表4），其中decaBDE含量范围为3.816.95 ng/g，相对标准偏差为4.8%8.4%。3.5  其它方法的比较本方法检出限与索式提取-GC-MS的检出限（520 pg/g）1、超声波辅助萃取-GC-ECD的检出限（5.49.2 pg/g）3相近，比微波辅助萃取-GC/MS/MS（290