研究表明邻苯二甲酸酯(PAEs)在日常生活环境中广泛存在[1]。人体主要通过呼吸、饮食摄入和皮肤吸收3种方式接触环境中的PAEs, 皮肤吸收的PAEs来自日常使用的化妆品[2]。一系列的生物监测研究表明, 化妆品的使用量和人体尿液中邻苯二甲酸酯类代谢物的浓度呈正相关关系。Kwapniewski等[3]发现工作中未使用手套的美甲师尿液中邻苯二甲酸单丁酯(MBP)的量是使用手套的美甲师的一倍; Duty等[4]发现使用古龙香水的男士尿液在48 h内邻苯二甲酸乙酯(MEP)的浓度比未使用古龙香水的男士增加了33%。文献对韩国[5]、加拿大[6]、美国[7]和中国[8]使用化妆品的人群进行了PAEs暴露水平的评估, 发现所有的暴露量均低于美国环保署的参考剂量(RfD, reference dose)或欧盟的每日可耐受摄入量(TDI, tolerable daily intake)。美国[7]和加拿大[6]的文献报道中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的暴露水平最大值分别是0.99、0.85、0.002 μg/(kg·d)和78、0.36、0.82 μg/(kg·d), 均低于相对应的RfD值(RfDDEP=800 μg/(kg·d), RfDDBP=300 μg/(kg·d), RfDDEHP=20 μg/(kg·d)[6])。
中国[9]和欧盟[10]禁止在化妆品中加入DBP、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、DEHP、邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯(DMEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DnPP)和邻苯二甲酸二异戊酯(DiPP), 但在部分化妆品中仍检测出被禁止的PAEs[7]。PAEs检出率高且含量大的化妆品主要是香水和指甲油, 这是因为香水和指甲油在加工制造的过程中分别添加了DEP和DBP[7, 8]。国内外关于香水中PAEs的分析主要是利用液液萃取和固相萃取这两种前处理方法, 这两种方法步骤简单, 但有机试剂使用量大, 易造成污染。Su等[11]和Luo等[12]在传统固相萃取的基础上进行了创新, 分别利用聚合物整体柱、磁性多壁碳纳米管与气相色谱-质谱联用检测香水中的PAEs。以上方法净化与萃取合二为一, 但实验步骤繁琐, 费用昂贵。
依据筛选食用油中PAEs的方法[13], 本工作建立了筛选香水中PAEs的前处理方法, 并测定了35种香水的PAEs总量, 同时评估了PAEs的暴露水平。
Shimadzu LC-20AD高效液相色谱仪, 配二极管阵列检测器(DAD) (岛津公司, 日本); KQ-5200E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司); HC-2518型高速离心机(安徽中科中佳公司); Direct-Q3型纯水仪(Millipore公司, 美国); HWCL-5型磁力搅拌恒温水浴锅(郑州长城科工贸有限公司); BT25S型电子天平(Satorius公司, 德国)。
邻苯二甲酸(PA, 纯度99%)和邻苯二甲酸异癸酯(DIDP, 纯度99%)标准品均购自上海阿拉丁化学有限公司。氢氧化钾和乙醇为优级纯, 乙酸和磷酸三丁酯(TBP)为分析纯，均购自国药集团; 盐酸(36%~38%, 西陇化工有限公司); 甲醇(色谱纯, 科密欧化学试剂有限公司); 超纯水、0.22 μm有机过滤膜(美国Bonna-Agela Technologies公司)。35种国内外品牌香水均为市售。
标准溶液配制:PA与DIDP储备液分别用甲醇和乙醇配制, 质量浓度均为2 g/L, 置于-20 ℃冰箱中保存备用。储备液稀释时使用相同溶剂, 4 ℃保存备用。
色谱柱:GL Sciences Inertsil ODS-3柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm); 柱温:室温; 流动相:1.0%(体积分数)乙酸水溶液-甲醇(37:63, v/v); 流速:1.0 mL/min; 进样量:20 μL, 定量波长:230 nm。
量取0.5 mL香水, 置于25 mL血清瓶中, 加入50 μL 100 mg/L DIDP、1 mL乙醇及10 mL 4 mol/L KOH, 放入磁力搅拌子, 拧紧瓶盖, 在80 ℃的恒温水浴锅中搅拌20 min进行水解。溶液静置冷却至室温后加入6.5 mL 6 mol/L HCl并充分混匀。待溶液完全冷却后, 取9 mL该水解液至10 mL离心管中, 加入600 μL TBP振摇萃取3 min。离心3 min(6 000 r/min)后取上层萃取相((620±20) μL)与80%(体积分数)甲醇水溶液按1:1(体积比)混合后进样。
样品处理前, 所用玻璃器皿洗净后, 于450 ℃烘烤4 h。过程空白按1.3节处理, 每次做3组平行, 样品结果分析时扣除试剂空白平均值。
PAEs取代基链越长, PAEs越难水解[14]。实验选用DIDP优化水解条件, 考察并优化了影响PAEs水解率的因素, 包括KOH的浓度、KOH的体积、乙醇的体积、水解时间和温度。
实验考察了0.5~6 mol/L浓度范围内KOH对DIDP水解的影响。如图 1a所示, 当KOH浓度由0.5 mol/L增加至4 mol/L时, DIDP的水解率逐渐增加; 浓度为4~6 mol/L时, DIDP的水解率无明显变化, 表明水解已完全。因此, 实验选择4 mol/L KOH。实验还研究了KOH的体积(4、6、8、10、12 mL)对水解率的影响。从图 1b中可以看到, 碱体积对DIDP水解率无显著影响。为保证下一步中有足够的水解溶液完成PA的萃取, 选择KOH的体积是10 mL。
实验考察了乙醇用量(0~2.0 mL)对PAEs水解率的影响。结果如图 1c所示, 在未加入乙醇时, 水解率为96%, 该结果表明香水中本身含有的乙醇促进了PAEs的水解。在乙醇体积为0.5~2.0 mL时, DIDP均完全水解, 且水解率变化非常小。实验中还发现, 萃取回收的TBP体积会随着乙醇体积的增加而增加, 为了保证可以回收足够体积的萃取剂, 选择1.0 mL乙醇。
加热有助于提高酯的水解率, 实验优化了水解温度对PAEs水解率的影响。不同温度对水解率的影响如图 1d所示, 当水解温度从40 ℃逐渐增加至80 ℃时, 目标分析物的水解率也随之增加; 当温度升高至90 ℃时, 水解率为105%, 结果表明水解温度达到80 ℃以上, DIDP能够完全水解。因此选择80 ℃作为水解温度。
实验还考察了水解时间对PAEs水解率的影响, 从图 1e可以看出, 水解时间从5 min增加至20 min时, 水解率随之增加, 并达到完全水解。因此选择20 min为最优水解时间。
在优化的实验条件下, 对该方法的线性关系、灵敏度、准确度及精密度分别进行评价。标准曲线以分析物PA的浓度(c)为横坐标, 以峰面积(A)为纵坐标, 绘制标准曲线, 得到线性方程为A=52 538c-7 756.8, 在3~240 μmol/L范围内线性关系良好, 相关系数(R2=0.999 1)为0.999 1。检出限(LOD)和定量限(LOQ)利用空白值加3倍和10倍的标准方差计算[13], 分别为4.6 μmol/kg和5.9 μmol/kg。方法的精密度和准确度通过的日内、日间重现性(n=5)和加标回收率进行评价, 进行了3个浓度(38、25、13 mg/kg DIDP)的加标回收实验, 回收率在83.4%~92.7%之间, 日内、日间重现性试验中相对标准偏差(RSD)分别在4.1%~6.8%与1.7%~4.1%范围内, 结果见表 1。
在优化条件下, 检测35种品牌香水中PAEs的总量, 结果见表 2。香水中PAEs总量的范围为＜LOD~77.738 mmol/kg, 中位数是151 μmol/kg, 平均值是7.182 mmol/kg。其中8种香水中PAEs的总量超过10 mmol/kg, 有8种香水的含量小于LOD, 实际样品图见图 2。根据本实验的计算方法将其他文献[2, 6, 15-18]中的PAEs转化为PA的量与本文数据进行比较。Koniecki等[6]分析了21种香水, 其中有10种香水的PAEs的总量超过10 mmol/kg。最大值和平均值(115.054 mmol/kg和26.395 mmol/kg)高于本研究结果。Hubinger等[2, 15]分别在2006年和2010年对香水中的PAEs进行了检测, PAEs总量的最大值分别是174.158 mmol/kg和162.189 mmol/kg, 平均值分别为68.653 mmol/kg和68.630 mmol/kg, 高于本研究结果。Koo等[16]检测了韩国生产的42种香水, PAEs最大值和平均值分别是99.987 mmol/kg和24.525 mmol/kg, 高于本研究结果。Alsaleh等[17]、Barreca[18]研究了香水中PAEs的平均值(分别是7.491和11.829 mmol/kg)与本文的平均值相近。
PAEs的暴露评估手段主要包括外暴露评估和内暴露评估(生物监测方法)两种方式, 应用外暴露法评估PAEs的每日暴露量时, 需要考虑不同途径的吸收率, 如食物肠道吸收率、化妆品皮肤吸收率及保留因子等[19]。本文依照皮肤局部渗透剂量的百分比计算暴露水平, 计算公式[8]如下:
EXP:每日暴露量(μg/(kg·d)); C:样品中PAEs的含量(μg/g); AF:化妆品使用量(g/use); FD:化妆品使用频率(time/d); A:邻苯二甲酸皮肤吸收率; RF:化妆品保留因子; bw:目标人群平均体重(kg)。AF采用欧盟和美国的权威数据[20, 21]。FD参考了鲍佳沁等[8]的抽样调查结果, RF是产品使用后在皮肤的保留百分数, 数据来自欧洲的两项调查[20, 22]。AF、FD及RF相对应的值分别是0.21、0.21和1。人体平均体重bw采用60 kg[23], 人体皮肤对PAEs的吸收率均采用DEP的皮肤吸收率5%(指甲油按照0.6%×2)计算[6]。
根据公式(1)计算成年女性经由香水途径接触PAEs的暴露水平, 35种香水样品的结果见表 3, 其中最大值、平均值、中位数分别是0.474 2、0.056 8和0.001 1 μg/(kg·d)。Bao等[8]评估了中国上海女性化妆品的暴露水平, 每日暴露量的平均值和最大值分别是0.001和0.003 μg/(kg·d), 低于本文的暴露量。本研究评估获得的PAEs的每日暴露量与其他文献的研究存在一定差异, 因为本实验检测了香水中的PAEs总量, 而大多数文献通常是选择部分PAEs进行测定。
该研究建立了快速测定香水中PAEs总量的前处理方法, 并且评估了PAEs的暴露水平。该方法利用酯水解原理将多个PAEs分析物转化成单一目标分析物, 简单快速, 消耗有机溶剂少, 过程空白与试剂空白降低, 提高了分析PAEs的准确度与重现性。PAEs总量的检测结果不但能够全面反映PAEs的污染程度, 并且有助于研究人员辨别传统PAEs分析结果中的假阳性数据。该方法既可以作为测定PAEs的样品筛选手段, 也是对PAEs传统测定方法的补充。
2017,
Vol. 35 Issue (12): 1301-1305
PDF
2017,
Vol. 35 Issue (12): 1301-1305
PDF