气相色谱-质谱法测定沉积物中3，3’-二氯联苯胺

傅佳泽，张 凡，张志鹏

(中科广化检测技术服务(深圳)有限公司，广东 深圳 518107)

3，3’-二氯联苯胺(3，3’-Dichlorobenzidine，DCB)是一种重要且常用的颜料中间体，以其为重氮组分合成的颜料色泽明亮且耐碱、耐热，在颜料生产行业中属于难以取代的品种[1]。2017年10月27日世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理，3，3’-二氯联苯胺在2B类致癌物清单中。苯胺类化合物常常通过工业废水的排放迁移到沉积物中[2]，因此对3，3’-二氯联苯胺在沉积物中的监测是必要的。

现有环境样品中3，3’-二氯联苯胺的测定方法主要有紫外分光光度法[3]、高效液相色谱法[4]、超声波萃取-气相色谱/质谱法[5]等，检测对象分别为空气、饮用水和土壤，而且这些方法前处理包含风干、超声波萃取、索氏提取和固相萃取等过程，耗费时间长、回收率低、重现性差。同时，由于沉积物样品的含水率较高，常规的干燥方法较难处理，需要一种高效的除水方法。

本文通过冷冻干燥-加压流体萃取-平行浓缩-净化的方式进行前处理，气相色谱-质谱联用仪分析测试，目的是形成一套规范化的分析流程，适用于沉积物样品中3，3’-二氯联苯胺的提取和测定。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

GCMS-QP2020NX气相色谱-质谱联用仪，具电子轰击(EI)电离源，日本岛津公司；SH-Rxi-5Sil MS色谱柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)，日本岛津公司；DGJ -10C真空冷冻干燥机，上海博登生物科技有限公司；EXPEC 550加压流体萃取仪，杭州谱育科技发展有限公司；EXPEC 510减压平行浓缩仪，杭州谱育科技发展有限公司；NV622ZH电子天平，奥豪斯仪器(常州)有限公司；Classic DI纯水机，英国ELGA Labwater公司；CNW BOND Florisil SPE小柱(1 g，6 mL)，上海安谱实验科技股份有限公司。

1.1.2 试剂

3，3’ -二氯联苯胺标准溶液(1000 μg/mL)，坛墨质检科技股份有限公司；4，4’-三联苯-d14内标标准溶液(4000 μg/mL)，坛墨质检科技股份有限公司；丙酮，色谱纯；二氯甲烷，色谱纯；无水硫酸钠，优级纯；实验用水均由Classic DI纯水机制备，且对目标物及内标物的色谱峰无明显干扰。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液配制

3，3’ -二氯联苯胺标准储备液(100 μg/mL)：准确移取1.0 mL 3，3’-二氯联苯胺标准溶液(1000 μg/mL)用二氯甲烷定容至10 mL。

4，4’ -三联苯-d14内标标准储备液(200 μg/mL)：准确移取0.25 mL 4，4’ -三联苯-d14内标标准溶液(4000 μg/mL)用二氯甲烷定容至5.0 mL。

1.2.2 样品制备

将实验所用的新鲜沉积物样品置于真空冷冻干燥机中，预冻8 h，干燥24 h。

1.2.3 样品前处理

准确称取20 g冻干后的样品，使用研钵研磨成细小颗粒，转移至加压流体萃取装置的萃取池中，用1∶1的二氯甲烷∶丙酮溶剂进行萃取，萃取加热温度100 ℃，萃取压力10 MPa，加热时间5 min，萃取时间5 min，吹扫时间1 min，循环2次，萃取后经减压平行浓缩仪浓缩(必要时使用Florisil SPE小柱进行净化)至少于1.0 mL，加入50 μL 1.2.1中4，4’ -三联苯-d14内标标准储备液后定容至1.0 mL，使用气相色谱-质谱联用仪进行分析。

在前处理过程中，若经加压流体萃取后的提取液出现分层现象，说明存在明显水分，此时需用无水硫酸钠过滤除水以保护色谱柱；提取液颜色较深时，需使用Florisil SPE小柱净化，去除干扰的同时能够保证气相色谱-质谱联用仪的状态稳定。

1.3 仪器条件

气相色谱条件：气化室温度：250 ℃；载气(He)流速：1.0 mL/min；进样量：1.0 μL；隔垫吹扫流量：3.0 mL/min；分流进样，分流比10∶1；程序升温：50 ℃保持2 min，以20 ℃/min升温至150 ℃，保持3 min，以15 ℃/min升温至300 ℃，保持2 min。

质谱条件：质谱采用电子轰击源(EI源)；离子化温度：230 ℃；传输线温度：280 ℃；溶剂延迟时间：5 min；选择性离子扫描方式(Selected Ion Monitoring，SIM)。内标和目标物标准品的质谱图及保留时间见图1。

图1 标准品的质谱图及保留时间

2 结果与讨论

2.1 工作曲线和方法检出限

用二氯甲烷稀释1.2.1中的3，3’-二氯联苯胺标准储备液配制成1、5、10、20、50 μg/mL的标准系列，以4，4’ -三联苯-d14为内标进行定量。根据1.3的仪器条件从低浓度到高浓度依次进样分析，标准曲线及相关系数见图2，在试验范围内相关系数大于0.999，线性关系良好。

图2 3，3’-二氯联苯胺标准曲线及相关系数

根据美国环保署EPA方法，方法检出限(Method Detection Limit，MDL)最适合的加标浓度为预期检出限的1～5倍，同时计算得出的检出限值必须大于加标浓度的1/10且小于加标浓度[6]。选取曲线最低点浓度水平1/4的1倍、2倍、4倍进行检出限测试，通过公式MDL=t(n-1，0.99)×S(式中：MDL为方法检出限；n为样品的平行测定次数；t为自由度为n-1，置信度为99%时的t单侧分布值，n=7时t=3.143；S为n次平行测定的标准偏差)进行计算，取4倍方法检出限为测定下限[7]，结果见表1。

表1 方法检出限测试结果

根据表1可知，加标浓度越高，方法检出限越低，当加标浓度为0.050 mg/kg时，方法检出限最低为0.002 mg/kg，但此时方法检出限小于加标浓度的1/10，不符合要求。所以最适合的加标浓度为0.025 mg/kg，此时方法检出限为0.003 mg/kg，符合“1/10加标浓度<方法检出限<加标浓度”的要求。该方法的检出限水平能达到较低的范围，符合美国环保署EPA方法关于方法检出限的要求，适合沉积物中3，3’-二氯联苯胺的测定。

2.2 精密度和正确度

对实际沉积物样品进行低、中、高三种浓度的加标，添加水平分别为0.125 mg/kg、0.250 mg/kg、1.000 mg/kg，每个浓度平行测定6次，精密度结果见表2，正确度结果见表3。

表2 精密度测试结果

表3 正确度测试结果

根据以上数据分析可知，低浓度加标(0.125 mg/kg)的相对标准偏差为7.7%，回收率在57.0%～68.0%之间；中浓度加标(0.250 mg/kg)的相对标准偏差为5.4%，回收率在60.4%～70.8%之间；高浓度加标(1.000 mg/kg)的相对标准偏差为3.3%，回收率在62.5%～68.3%之间。在线性范围内，随着加标浓度的升高，精密度的相对标准偏差也对应着降低，说明方法的重现性较好。总体的加标回收率平均值为64.9%，加标回收率中位数为66.5%，中、高浓度水平的加标回收率明显高于低浓度水平，考虑到目标物在萃取及净化过程中存在难以避免的损失，本方法的正确度能满足检测需求。该方法的精密度、正确度结果良好，适合沉积物中3，3’-二氯联苯胺的测定。

3 结 论

本文建立了气相色谱-质谱法测定沉积物中3，3’-二氯联苯胺的方法。使用冷冻干燥-加压流体萃取-平行浓缩-净化的规范化前处理流程，通过气相色谱-质谱联用仪进行检测分析，自动化程度高，大大降低了所需的时间成本和人力成本，可操作性强，能够在有效减少偶然误差带来的风险的同时提高检测效率。

该实验方法线性良好，相关系数大于0.999；通过对三个不同浓度水平进行检出限加标测试，得到最合适的方法检出限0.003 mg/kg；通过对低、中、高三种浓度的加标，得到实验室内的相对标准偏差在3.3%～7.7%范围内，精密度良好；得到加标回收率在57.0%～70.8%之间，正确度较高，能够满足实验的要求。

通过对沉积物中3，3’-二氯联苯胺的监测，能够有效监控颜料生产行业中相关工业废水的排放，督促企业改进废水的处理工艺，减小其对生态环境的污染，提高企业的环境保护意识。同时相关的监测结果可以用来研究苯胺类化合物在生态环境中的迁移转化过程，对于环境与生态的保护有着重要的意义。