轮胎填充油中18种多环芳烃PAHs的测定方法与流程

本发明涉及一种轮胎填充油中18种多环芳烃PAHs的测定方法，特别是一种用固相萃取-气相质谱联用同时检测轮胎填充油中18种多环芳烃(PAHs)的方法，是一种检测方法。

背景技术：

多环芳烃(polycystic aromatic hydrocarbons；PAH)分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物。根据苯环的连接方式可将多环芳烃分为多苯代脂肪烃、联苯和稠合多环芳烃三类。目前已知的多环芳烃及其衍生物有200多种。多环芳烃具有强致癌性、致突变性及生殖系统毒害性，可以通过呼吸或者直接的皮肤接触使人体发病，易导致皮肤癌、肺癌、上消化道肿瘤、动脉硬化和不育症等疾病，所以PAHs在环境中的分布及其对人体健康的潜在威胁已引起世界各国的高度重视。

填充油是轮胎生产必不可少的原材料之一，能够与橡胶相融合从而改善橡胶的弹性、柔韧性和加工性等，在轮胎行业中应用广泛。轮胎加工用填充油按照烃类组成的不同可分为芳烃油、环烷烃油和石蜡基油3种，但当橡胶的颜色深浅无关紧要时，使用深颜色的高芳烃油可改善橡胶的性能，提高其混炼速率，降低加工成本，因此芳香基橡胶填充油一直广泛应用于汽车轮胎的生产中。而芳烃油中易含有致癌物质多环芳烃(PAHs)，对环境和人类健康非常有害。欧盟REACH法规规定了轮胎填充油中的多环芳烃含量，采用《AfPS GS 2014:01 PAK Testing and Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAH)in the course of awarding the GS-Mark》来进行检测，但是该方法对填充油的净化效果不理想，干扰严重，鉴于此，急需寻求一种高灵敏度且实用的轮胎填充油中多环芳烃含量的检测方法。

本发明

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轮胎填充油中18种多环芳烃(PAHs)的测定方法，是一种采用固相萃取对样品净化，内标法进行定量分析，采用气相质谱的选择离子监测方式进行检测分析，该方法提取所需时间短，提取的回收率最高，并且避免了基体的干扰。简便易行、净化效率高、提取时间短。

本发明的技术方案是这样实现的：一种轮胎填充油中18种多环芳烃PAHs的测定方法，其特征在于具体的检测步骤如下：

表1 18种多环芳烃和3种内标物

(1)混标溶液的配制

混合标准溶液(储备液1)：准确移取18种PAHs的标准溶液(1000ug/mL)，用甲苯(色谱纯)稀释成浓度为0.5μg/mL的混合标准溶液，混匀待用。

内标物混合标准溶液(储备液2)：准确移取适量内标物1(八氘代萘标准溶液：2000μg/mL)、内标物2(十氘代芘标准溶液：1000μg/mL)、内标物3(十二氘代苝标准溶液：2000μg/mL)用甲苯(色谱纯)稀释成含有3种内标物的质量浓度均为1.0μg/mL的混合内标液，混匀待用；其中八氘代萘(内标物1)用来校正表1中1号PAH；十氘代芘(内标物2)用于校正表1中的2～10号PAH；十二氘带苝(内标物3)用于校正表1中的11～18号PAH。

(2)样品处理

(a)样品的制备：称取0.4g的轮胎填充油放入5.0mL的试管中，加入3.0mL的正己烷，再加入250μL的内标物溶液(储备液2)，摇匀，使填充油溶解为均一溶液A。

(b)固相萃取(聚合物填料的多环芳烃专用固相萃取小柱)：在固相萃取小柱中先注入5.0mL的二氯甲烷，再注入5.0mL的正己烷，活化后立即使用；将制备的样品溶液A注入小柱，待完全流干后，再用5.0mL的正己烷分两次淋洗试管及小柱内壁；然后，注入6.0mL的正己烷，重力使其流干，弃掉淋洗液；最后，再注入10.0mL的二氯甲烷，收集洗脱液B；将洗脱液B通过旋转蒸发仪或氮气吹使其浓缩至1.0mL，转移至5.0mL的容量瓶中，用3.0mL正己烷多次洗涤旋转蒸发瓶，并将洗液转移至容量瓶中，用正己烷稀释至刻度，混匀，即得提取液C。

(c)GC-MS测试：移取提取液C进行气相质谱定性定量分析。

(3)色谱条件

进样口温度：280℃；

洗脱液传输线温度：280℃；

升温程序：

流速：1.0mL/min；

溶剂延迟：8min；

进样量：1μL，脉冲无分流；

离子源温度：280℃；

MS四级杆温度：150℃；

质量扫描范围：(50～450)amu；

测定方式：选择离子监测方式(SIM),参照表1中的定量离子。

(4)标准工作曲线的绘制

分别移取4μL、10μL、20μL、50μL、100μL和200μL的储备液1，再分别加入50μL储备液2，用甲苯稀释至1mL，此时内标物浓度均为50ng/mL，混合均匀。对系列标准溶液进行气相质谱分析，以待测物和内标物浓度的比值为横坐标X，待测物和对应内标物峰面积的比值为纵坐标Y绘制标准曲线。

(5)结果计算

①待测液中多环芳烃的浓度：

式中：Ci——萃取液中每种多环芳烃的含量，单位为微克/毫升(μg/mL)；

Cs——每种内标物的含量，单位为微克/毫升(μg/mL)；

Ai——待测液中每种多环芳烃的峰面积；

As——每种内标物的峰面积；

ki——每种多环芳烃内标标准曲线的斜率；

b——每种多环芳烃内标标准曲线的截距。

②试样中多环芳烃含量：

式中：X——试样中所测每种多环芳烃的含量，单位为毫克/千克(mg/kg)；

Ci——萃取液中每种多环芳烃的含量，单位为微克/毫升(μg/mL)；

C0——空白试验中所测PAH的值由标准曲线得到的含量，单位为微克/毫升(μg/mL)；

V——样品溶液的体积，单位为毫升(mL)；

K——稀释倍数；

m——称取的试样质量，单位为克(g)。

本发明的积极效果是采用SN/T 1877.3和AfPS GS 2014:01PAK测定了轮胎填充油样品1，其三种方法的提取离子流图见图1。从图中我们可以看出，本发明对轮胎填充油的净化效果最好，SN/T 1877.3标准用传统的液液萃取方法来去除填充油中的脂类杂质，AfPS GS 2014:01PAK标准主要用硅胶柱净化提取液中的干扰杂质，两个标准的净化效果均不理想，杂质干扰严重，影响目标化合物的检测。本发明采用的是多环芳烃专用固相萃取小柱，其聚合物填料有效的吸附多环芳烃，并且淋洗步骤中正己烷有效的去除了干扰分析的脂类物质，避免了SN/T1877.3中液液萃取的乳化问题，因此本发明净化简单有效，提取效率高，操作简单。

具体效果是：(1)与《SN/T 1877.3-2007矿物油中多环芳烃的测定方法》相比，避免了液液萃取的乳化问题；(2)与《SN/T 1877.3-2007矿物油中多环芳烃的测定方法》、《AfPS GS 2014:01 PAK Testing and Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAH)in the course of awarding the GS-Mark》相比，本发明采用多环芳烃专用固相小柱，净化效果好，有效的去除了基体的干扰，有利于多环芳烃的准确测定；(3)操作简单；(4)本发明对多环芳烃的提取效果更好，提取更完全；(5)本发明的检出限低，可以满足痕量检测的需求。

附图说明

图1是本发明、SN/T 1877.3和AfPS GS 2014:01PAK三种方法测定轮胎填充油样品1的提取离子流比较图。

图2是本发明测定轮胎填充油样品1中18种多环芳烃标准溶液、空白样品和加标样品的提取离子流图。

图3是本发明测定轮胎填充油样品2中18种多环芳烃的提取离子流图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

实验条件：应用安捷伦公司生产的GC(7890A)-MS(5975C)型气相色谱-质谱联用仪和安捷伦公司生产的DB-17ms型色谱柱进行检测，所用试剂均为色谱纯。以下为具体的实验条件：

(1)混标溶液的配制

混合标准溶液(储备液1)：准确移取18种PAHs的标准溶液(1000ug/mL)，用甲苯(色谱纯)稀释成浓度为0.5μg/mL的混合标准溶液，混匀待用。

内标物混合标准溶液(储备液2)：用甲苯(色谱纯)稀释成含有3种内标物(八氘代萘、十氘代芘、十二氘代苝)的质量浓度均为1.0μg/mL的混合内标液，混匀待用。

(2)样品处理

(a)样品的制备：称取0.4g的轮胎填充油放入5.0mL的试管中，加入3.0mL的正己烷，再加入250μL的内标物溶液(储备液2)，摇匀，使填充油溶解为均一溶液A。

(b)固相萃取(聚合物填料的多环芳烃专用固相萃取小柱)：在固相萃取小柱中先注入5.0mL的二氯甲烷，再注入5.0mL的正己烷，活化后立即使用；将制备的样品溶液A注入小柱，待完全流干后，再用5.0mL的正己烷分两次淋洗试管及小柱内壁；然后，注入6.0mL的正己烷，重力使其流干，弃掉淋洗液；最后，再注入10.0mL的二氯甲烷，收集洗脱液B；将洗脱液B通过旋转蒸发仪或氮气吹使其浓缩至1.0mL，转移至5.0mL的容量瓶中，用3.0mL正己烷多次洗涤旋转蒸发瓶，并将洗液转移至容量瓶中，用正己烷稀释至刻度，混匀，即得提取液C。

(c)GC-MS测试：移取提取C液进行气相质谱定性定量分析。

(3)标准工作曲线

分别移取4μL、10μL、20μL、50μL、100μL和200μL的储备液1，再分别加入50μL储备液2，用甲苯稀释至1mL，此时内标物浓度均为50ng/mL，混合均匀。对系列标准溶液进行气相质谱分析，以待测物和内标物浓度的比值为横坐标X，待测物和对应内标物峰面积的比值为纵坐标Y绘制标准曲线，如表2所示。

表2 18种多环芳烃的标准工作曲线

实施例1

应用上述的实验条件对轮胎填充油样品1进行了提取和检测，其混标溶液、样品空白溶液和加标样品溶液中目标物的提取离子流图如图2所示，由图2看出18种PAHs均得到了有效地分离。为了检测本发明的适用性，对轮胎填充油分样品1别在15.0ng/mL、40.0ng/mL和100.0ng/mL的加标浓度下，萃取了18种PAHs，加标回收率试验得到的结果列于表3。从表3可以看出，本发明萃取样品里目标化合物的萃取回收率范围是82.65～115.90％，相对标准偏差是0.67％～3.67％，证明本发明可行、有效。

表3样品1的加标回收率和精密度

为了评价本发明，分别在20.0ng/mL、60.0ng/mL和120.0ng/mL的加标浓度下检测了日内(一天内，每个浓度的实验重复三次)和日间(连续的三天内，每个浓度的实验重复三次)的重复性，实验结果列于表4。由表4可知，日内测定的相对标准偏差(RSDs)的范围是0.46％～6.30％，日间测定的相对标准偏差是0.64％～6.91％，表明本发明具有良好的重现性。

表4日内和日间的重复性

实施例2

应用上述的实验条件对轮胎填充油样品2进行了提取和检测，样品溶液中目标物的提取离子流图如图3所示，由图3看出，填充油中的干扰组分净化干净，18种PAHs均得到了有效地检测。为了检测本发明的适用性，对轮胎填充油分样品2别在15.0ng/mL、40.0ng/mL和100.0ng/mL的加标浓度下，萃取了18种PAHs，加标回收率试验得到的结果列于表5。从表5可以看出，本发明萃取样品里目标化合物的萃取回收率范围是80.58～112.27％，相对标准偏差是0.78％～3.24％，证明本发明可行、有效。

表5样品2的加标回收率和精密度

1.一种轮胎填充油中18种多环芳烃PAHs的测定方法，其特征在于：(1)三种内标物分别标记18种目标物；(2)多环芳烃专用固相萃取小柱的净化；(3)气相质谱的检测条件；其中三种内标物分别标记18种目标物：内标物1(八氘代萘)用来校正表中1号PAH；内标物2(十氘代芘)用于校正表中的2～10号PAHs；内标物3(十二氘带苝)用于校正表1中的11～18号PAHs；

多环芳烃专用固相萃取小柱的净化具体过程：在固相萃取小柱中先注入5.0mL的二氯甲烷，再注入5.0mL的正己烷，活化后立即使用；将制备的样品溶液A注入小柱，待完全流干后，再用5.0mL的正己烷分两次淋洗试管及小柱内壁；然后，注入6.0mL的正己烷，重力使其流干，弃掉淋洗液；最后，再注入10.0mL的二氯甲烷，收集洗脱液B；将洗脱液B通过旋转蒸发仪或氮气吹使其浓缩至1.0mL，转移至5.0mL的容量瓶中，用3.0mL正己烷多次洗涤旋转蒸发瓶，并将洗液转移至容量瓶中，用正己烷稀释至刻度，混匀，即得提取液C。

气相质谱的检测条件如下：

进样口温度：280℃；

洗脱液传输线温度：280℃；

升温程序：

流速：1.0mL/min；

溶剂延迟：8min；

进样量：1μL，脉冲无分流；

离子源温度：280℃；

MS四级杆温度：150℃；

质量扫描范围：(50～450)amu；

测定方式：选择离子监测方式(SIM),参照表1中的定量离子。