基于硅藻土及其复合材料萃取尿液中羟基多环芳烃的研究

发布时间：2020-07-25 20:16

【摘要】：目的羟基多环芳烃(Hydroxyl polycyclic aromatic hydrocarbons,OH-PAHs)是多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在体内的代谢产物,多被用作暴露标志物以评估PAHs在人体的暴露水平以及存在的风险。对于尿液中OH-PAHs的检测,需要通过样品前处理对目标物进行净化和富集,为了准确、可靠的测定尿液中OH-PAHs的含量,本文建立了基于固相支撑液液萃取技术结合超高效液相色谱-质谱法和以硅藻土(Diatomite,Dt)-氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)复合材料作为固相萃取吸附剂的固相萃取技术并结合高效液相色谱荧光法分别测定尿液中OH-PAHs的新方法。方法1采用固相支撑液液萃取技术对尿液样品进行前处理,结合超高效液相色谱-质谱法,用于尿液样品中7种OH-PAHs的分析。实验对萃取过程中洗脱溶剂种类及体积对7种OH-PAHs回收率的影响进行了考察,并且优化了氮吹浓缩过程中氮气发生的压力。同时对方法的分析特征量包括:线性范围、检出限、定量限、回收率和精密度等进行了评价,并将方法用于石油工人和对照人群尿液样品中的OH-PAHs分析。2以N,N'-二环己基碳二亚胺为偶联剂,通过氨基化的硅藻土表面的氨基与氧化石墨烯表面的羧基共价结合生成Dt-NH_2@GO固相萃取填料,以4种OH-PAHs为目标物,考察了GO用量以及包裹次数对复合材料吸附作用的影响,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和元素分析仪等手段对复合材料进行表征。实验优化了固相萃取条件包括上样体积、洗脱溶剂种类和体积,同时对建立的方法进行方法学验证,主要指标包括:线性范围、相关系数、检出限、定量限、回收率和精密度等,此外,实验还考察了方法的稳定性。结果1实验上样0.8 mL尿液酶解液至固相支撑液液萃取小柱,目标物使用6 mL乙酸乙酯进行洗脱,洗脱液在48 kPa(25~oC)压力下氮吹浓缩至干后,利用超高效液相色谱-质谱法对7种OH-PAHs进行分析。采用同位素内标法定量,方法的线性范围为0.3~3000 ng/mL,相关系数r≥0.9951,检出限和定量限分别为0.05~1.0ng/mL和0.15~3.0 ng/mL。三个加标水平的回收率为74.8%~117%,日内(n=3)和日间(n=3)精密度分别为3.7%~9.6%和3.7%~10.8%。采用本方法对10例石油工人和10例对照人群(在校大学生)尿液中的OH-PAHs水平进行分析,除2-羟基菲和9-羟基菲外,其余5种OH-PAHs在石油工人尿液样品中的含量均高于对照人群(p0.05),其差异具有统计学意义。2根据扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱以及元素分析的结果可以判断出GO已成功接枝在氨基化的硅藻土表面,将复合材料作为固相萃取吸附剂用于测定尿液中的4种OH-PAHs。实验固定吸附剂用量为100mg,上样3 mL尿液酶解液,使用3 mL乙腈对待测物进行洗脱。方法的线性范围为0.1~200 ng/mL,线性相关系数r≥0.9995,方法的检出限和定量限范围分别为0.04~0.15 ng/mL和0.1~0.4 ng/mL。3个加标水平的平均回收率为90.6%~100%,日内(n=3)和日间(n=3)相对标准偏差分别为1.8%~6.4%和2.7%~11.8%。批次内(n=3)和批次间(n=3)相对标准偏差均不超过14.5%。结论1基于固相支撑液液萃取技术结合超高效液相色谱-质谱分析,成功建立了尿液中7种OH-PAHs的分析方法,该方法简单、快速,可以准确的测定尿液中OH-PAHs的含量。2制备的Dt-NH_2@GO复合材料可以有效的净化和富集尿液中的OH-PAHs,通过高效液相色谱荧光检测,建立了尿液中4种OH-PAHs的测定方法,该方法具有测定准确、成本廉价等特点。图14幅;表10个;参152篇。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB33;R446.12;O657.63
【图文】：

高效液相色谱,化学结构式,尿液

图 1 8 种 OH-PAHs 的化学结构式Fig.1 Chemical structures of eight OH-PAHs尿液中 OH-PAHs 完整的分析过程包括样品前处理以及仪器分析两个步骤，随着仪器分析技术的不断发展，OH-PAHs 的仪器检测已不再是挑战，目前常用的仪器分析方法主要有高效液相色谱-荧光检测法（High performance liquid chromatography-fluorescence detector，HPLC-FLD）、气相色谱-质谱联用法（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和液相色谱-质谱联用法（Liquid chromatography-massspectrometry，LC-MS/MS）[9,23-42]。但是，由于 OH-PAHs 在尿液中含量低，不易检出，且尿液组成成分十分复杂，影响 OH-PAHs 分析结果的准确性，因此尿液样品的前处理成为仪器分析之前重要且关键的步骤。目前，液-液萃取法（Liquid-liquidextraction，LLE）以及固相萃取法（Solid-phase extraction，SPE）是用于尿液中 OH-PAHs 测定时常用的前处理方法[23-25,31-36]。此外，一些新型的样品净化、富集技术如：固相微萃取法、微波辅助萃取法、超声辅助提取法以及磁性固相萃取法等也相继应用在尿液样品的前处理当中[37-43]。

洗脱,回收率,种类,乙酸乙酯

结果如图2 所示。乙酸乙酯对所选 7 种 OH-PAHs 表现出最佳的洗脱效果，7 种目标物的回收率均能达到 90%以上，特别是对苯环数为 2 的 1-OHNap 和 2-OHNap，平均回收率为 96.6%~103%，说明乙酸乙酯对所选目标物具有良好的洗脱能力，因此，实验采用乙酸乙酯作为洗脱溶剂进行洗脱。图 2 洗脱溶剂的种类对 7 种 OH-PAHs 回收率的影响（n=3）Fig. 2 Effect of eluting solvent on the recoveries of seven OH-PAHs (n=3)2）洗脱溶剂体积为了节约溶剂，同时避免由于洗脱溶剂过多、氮吹浓缩时间延长而引起的目标物损失，实验对洗脱溶剂体积（分别为 5mL、6mL 和 7 mL）进行考察（n=3）。结果如图 3 所示，随着乙酸乙酯的体积由 5 mL 增至 6 mL，7 种 OH-PAHs 的回收率随之增加；进一步增加洗脱体积

洗脱,体积,回收率,固定氮

图 3 洗脱溶剂的体积对 7 种 OH-PAHs 的影响（n=3） Effect of eluting volume on the recoveries of seven OH-PAHs件的建立样品前处理过程中必不可少的环节，也是影响目标1-OHNap 和 2-OHNap 易挥发，因此实验固定氮吹 20~55 kPa 范围内进行了考察。固定上样体积为 0.脱，对 7 种 OH-PAHs 加标浓度均为 5 ng/mL 的尿，随着氮吹压力的升高，目标物的回收率也随之增继续增大氮吹压力时，各化合物的回收率变化不大a 时，回收率降低，这是因为较高的氮吹压力使目标择最佳氮吹压力为 48 kPa。

【参考文献】