溫裕云+陳志華+歐延+弓振斌

摘要 建立了紡織品中9種有機磷酸酯類阻燃劑的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UHPLC-MS/MS）測定方法。樣品在密閉萃取瓶中于50℃用甲醇超聲萃取30 min，萃取液過濾后直接進樣；采用C18色譜柱分離、甲醇/水（含5.0 mmol/L甲酸銨）為流動相，進行梯度洗脫，電噴霧正離子模式電離，多重反應(yīng)監(jiān)測模式測定，外標法定量。實驗優(yōu)化了紡織樣品的超聲萃取條件及色譜分離、質(zhì)譜測定條件，對不同類型紡織樣品的基質(zhì)效應(yīng)進行詳細研究并擬定了基質(zhì)效應(yīng)消除/補償技術(shù)。優(yōu)化實驗條件下，方法的精密度（RSD，n=5）分別為棉布5.2% （TOCP）～12.5% （TRIS）、聚酯纖維6.4% （TBEP）～13.8% （TRIS）、羊毛6.9% （TDCP）～14.5% （TEPA）；在上述類型紡織品添加低、中、高3個濃度水平時，加標回收率在52.5% （TEPA）～116.4% （TPP）之間；方法定量限（LOQ， S/N=10）為1.0 （TBP）～10.0 （TRIS） μg/kg。方法具有樣品前處理簡單，分析速度快、選擇性好的特點，適用于紡織品中多種有機磷酸酯類阻燃劑的準確測定。

關(guān)鍵詞 有機磷酸酯類阻燃劑； 紡織品； 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜； 基質(zhì)效應(yīng)

1 引 言

有機磷酸酯類阻燃劑（Organophosphorus flame retardants， OPFRs）的阻燃效果優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于紡織、建材、電子、化工等行業(yè)[1～3]，但近年的研究表明，過量使用OPFRs可能對人類健康、環(huán)境安全造成危害[1，2，4，5]；為此，許多國家和地區(qū)頒布法律/法規(guī)以限制OPFRs在各種產(chǎn)品中的使用[6，7]，其中明令禁止/限制在紡織品中使用的有6種：三-（1-氮雜環(huán)丙基）氧化膦（TEPA）、三-（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）、三-（1，3-二氯丙基）磷酸酯（TDCP）、三-（1，3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS）、三-（鄰甲苯基）磷酸酯（TOCP）、雙（2，3-二溴丙基）磷酸酯（DDBPP）[6～10]。隨著OPFRs毒理學(xué)、環(huán)境化學(xué)等研究的深入，各國對其使用、管理法規(guī)將日趨嚴格，未來可能有更多OPFRs列入限用/禁用范圍。建立紡織品中多種OPFR快速測定方法是進行紡織品質(zhì)量監(jiān)測、化學(xué)及環(huán)境安全性評估的技術(shù)基礎(chǔ)，對紡織品質(zhì)量保證體系建設(shè)及健康環(huán)境建立具有重要意義。

OPFRs測定的標準方法[11，12]、文獻[8，13～19]均采用氣相色譜（GC）或氣相色譜-質(zhì)譜/串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS、GC-MS/MS）。由于OPFRs的沸點差異顯著（如最低的TCEP 192℃，最高的TRIS 544℃），且個別組分熱穩(wěn)定性差（如TCEP、TRIS），多種組分同時測定時，進樣口溫度的設(shè)定存在困難，溫度過高，待測組分熱分解，影響結(jié)果準確度；降低進樣口溫度，影響高沸點組分的靈敏度；對復(fù)雜基質(zhì)樣品進行測定時，還需要進行待測組分的分離/凈化以消除可能的基質(zhì)干擾，避免造成結(jié)果的假陽性[16]。而液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）因其分離條件溫和，檢測靈敏度高，已應(yīng)用于廢水、飲用水/地表水[20～23]以及環(huán)境水樣[24]中多種OPFRs的測定，表明該技術(shù)對多種OPFRs的測定具有更多的優(yōu)勢。

針對目前GC、GC-MS測定紡織品中OPFRs的不足，結(jié)合不同地區(qū)對生態(tài)紡織品中OPFRs限制標準的要求，本研究對紡織品樣品前處理條件進行了優(yōu)化，建立了超高效液相色譜（UHPLC）分離及串聯(lián)質(zhì)譜測定9種OPFRs （TEPA、TCEP、TDCP、TRIS、TOCP、三（2-氯丙基） 磷酸酯（TCPP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三丁酯（TBP）、三（2-丁氧乙基）磷酸酯（TBEP））的方法。本方法簡單、快速，適用于各類紡織品中多種OPFRs的準確測定。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Agilent 1290液相色譜儀及Agilent 6460三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀（美國安捷倫科技有限公司），系統(tǒng)配置：電噴霧離子源（ESI）接口，MassHunter工作站軟件。KQ-400KDE型超聲波振蕩器（昆山市超聲儀器有限公司）。

甲醇、乙腈（LC-MS級，美國Merck公司）；甲酸、甲酸銨（LC-MS級美國Sigma公司）；Milli-Q超純水制備系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

9種OPFRs標準品（純度>98.5%，Dr. Ehrenstorfer公司）；準確稱取100 mg單一標準品于10 mL容量瓶，用甲醇溶解并定容，配制成10.0 mg/mL的單標儲備液；使用時用初始流動相逐步稀釋至所需濃度。

2.2 樣品前處理

取紡織品樣品約5 g，用金屬剪刀剪成約5 mm × 5 mm的碎片，混勻后稱取1.0 g（精確至0. 001 g）于具塞萃取瓶中，加20 mL甲醇后于50℃、功率240 W下超聲萃取30 min；冷卻至室溫后，取約1.0 mL萃取液過0.22 μm濾膜，待測。

2.3 儀器條件

色譜柱Phenomenex Kinetex XB-C18（50 mm×2.1 mm， 2.6 μm），流動相為甲醇（MeOH）和水（含5.0 mmol/L甲酸銨），流速0.4 mL/min，柱溫40℃；梯度洗脫程序為：0～0.35 min，60%～70% MeOH； 0.35～4.0 min，70%～90% MeOH； 4.0～4.5 min，90% MeOH；進樣量2.0 μL。

電噴霧采用正離子模式；干燥氣溫度350℃，流速8 L/min；霧化氣壓力： 241.3 kPa；鞘氣溫度350℃，流速10 L/min； 毛細管電壓： 4 kV；噴嘴電壓： 1 kV。定性/定量采用多重反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式， 參數(shù)見表1。外標法定量。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

紡織品中OPFRs的提取主要有超聲萃取[13，14，16，25]、微波輔助萃取[8，15]、索氏萃取[26]等方法。王成云等[26]的研究表明，紡織品中OPFRs提取的所有方式中超聲萃取效果最好，且操作簡單、適合檢測大批量的樣品。本實驗選擇超聲萃取進行待測組分的提取。

為更好地研究紡織品中OPFRs的提取方法及提取溶劑，實驗自制3種有代表性的模擬樣品。制備方法： 取不含待測目標物或含量較低的棉布、聚酯纖維、羊毛各100 g于燒杯中，加入500 mL丙酮、2.5 mL含TCEP、TDCP、TPP均為100 μg/mL組分的混合標準溶液，超聲120 min，靜置72 h；取出紡織品，攤放于350℃煅燒后的錫鉑紙上，自然晾干后，進行樣品中目標分析物含量的均一性測試，合格樣品作為代表性樣品，進行前處理條件選擇與優(yōu)化實驗。

對甲醇、丙酮、乙腈的提取效果進行比較。結(jié)果表明，3種溶劑在50℃、30 min時的超聲提取效率沒有明顯差異，考慮到后續(xù)測定采用甲醇-水為流動相，此處選擇甲醇為萃取劑，以免進行溶劑轉(zhuǎn)換、增加實驗步驟。

以甲醇為萃取劑，萃取時間分別為10， 20， 30， 40， 50和60 min時，待測組分TCEP， TDCP和TPP的萃取量逐漸增加；萃取時間超過30 min 后，萃取量趨于穩(wěn)定。選擇超聲萃取時間為30 min。

超聲波功率（160， 200， 240和300 W）的影響實驗結(jié)果表明，萃取量隨著萃取功率的增加而升高，240 W時達到最大。萃取功率選擇240 W。對萃取溫度（40℃， 50℃， 60℃）的影響， 實驗結(jié)果表明，溫度對待測組分的萃取效率沒有明顯影響，考慮到超聲萃取30 min時，甲醇溶液溫度升高而超過室溫，為穩(wěn)定萃取時的溫度，萃取溫度選定為50℃。

3.2 色譜分離及質(zhì)譜條件

實驗選用對中等極性、弱極性待測組分有良好保留特性及分離能力的Kinetex XB-C18色譜柱，分別對甲醇-水（分別含0.0%、0.01%、0.05%、0.1%甲酸以及1.0、2.5和5.0 mmol/L甲酸銨）、乙腈-水、乙腈-水（0.1%甲酸）、乙腈-水（1.0 mmol/L甲酸銨）流動相進行梯度洗脫。結(jié)果表明，上述體系均能使目標組分得到很好分離，但甲醇-水體系中加入甲酸后，待測組分的質(zhì)譜響應(yīng)顯著下降，

而加入甲酸銨，TEPA、TCEP的質(zhì)譜響應(yīng)明顯增加，其它組分基本不受影響；當(dāng)采用乙腈-水、乙腈-水（0.1%甲酸）、乙腈-水（1.0 mmol/L甲酸銨）為流動相時，所有待測組分的質(zhì)譜響應(yīng)均比甲醇-水體系（無論加入甲酸，還是甲酸銨）的靈敏度低。因此，實驗選用甲醇-水（含5.0 mmol/L甲酸銨）體系進行分離，分離結(jié)果見圖1。

采用儀器自帶的優(yōu)化軟件Optimizer對碎裂電壓、碰撞能量、定性/定量MRM離子對進行優(yōu)化，得到各待測組分的最佳MRM采集參數(shù)（表1）。實驗還優(yōu)化了干燥氣溫度、干燥氣流速、霧化氣壓力、鞘氣溫度、鞘氣流速、毛細管電壓、噴嘴電壓等離子源參數(shù)，以使大多組分得到最佳的靈敏度。

3.3 樣品基質(zhì)效應(yīng)評估

進行UHPLC-MS/MS分析時，樣品前處理過程引入的樣品基質(zhì)或溶劑本身可能會抑制或增強待測組分在ESI源接口處的霧化效率、離子化過程，進而影響結(jié)果準確度和重復(fù)性，即復(fù)雜樣品的基質(zhì)效應(yīng)（Matrix effect， ME）[27]。常用的ME評估方法有柱后注射法、提取后添加法[28]；而消除/補償ME最常用的方法為同位素內(nèi)標法、空白基質(zhì)匹配標準校正法、優(yōu)化凈化方法、調(diào)整流動相的組成等。

本實驗采用提取后添加法[28]評估代表性紡織樣品的ME，分別測定空白基質(zhì)提取液、純?nèi)軇┲邢嗤瑵舛却郎y組分的質(zhì)譜響應(yīng)，將兩種基質(zhì)是目標物的峰面積分別設(shè)定為A和B，定義：

ME（%）=BA×100（1）

為基質(zhì)效應(yīng)。ME<100時，基質(zhì)對待測組分產(chǎn)生抑制作用；ME>100，基質(zhì)對待測組分產(chǎn)生增強作用；ME=100，無基質(zhì)效應(yīng)。

實驗考察了甲醇-水流動相中分別含0.0%、0.01%、0.05%、0.1%甲酸，以及0.0、1.0、2.5和5.0 mmol/L甲酸銨時的ME。結(jié)果表明，流動相中添加甲酸時，3種代表性紡織樣品中待測組分的ME在25～90之間，即存在基質(zhì)抑制效應(yīng)，尤其是TEPA、TCEP、TRIS、TOCP等存在嚴重的基質(zhì)抑制。且實驗結(jié)果還表明，隨著甲酸濃度升高，待測組分如TRIS、TOCP的ME有所減輕，而TEPA、TCEP則沒有任何改善；當(dāng)流動相中甲酸銨濃度升高時，除TEPA存在較嚴重的基質(zhì)抑制（ME=65～76）外，其它組分基本不存在ME（ME=85～105）；表明通過調(diào)整流動相化學(xué)組成可以部分消除樣品基質(zhì)的影響。因此實驗選擇含5.0 mmol/L甲酸銨的甲醇-水為流動相。

實驗還考察了穩(wěn)定同位素內(nèi)標TBP-d17、TPP-d15對待測組分ME的消除/補償效果。結(jié)果表明，TBP-d17、TPP-d15可很好地消除/補償甲醇/水、甲醇/水（0.1%甲酸）為流動相時TBP、TPP的ME，而其它組分則無法使用這兩種內(nèi)標進行ME的消除。因此，可以推測實驗中的ME與ESI源的霧化、離子化過程有關(guān)，若要消除所有組分的ME，建議采用各待測組分的同位素內(nèi)標。但為節(jié)省成本，文中采用外標法進行定量，通過對樣品提取條件的控制，使待測組分在0.1～100 μg/L時的ME得以控制。

3.4 方法的精密度及加標回收實驗

以實驗室制備的模擬樣品進行方法的精密度實驗。稱取一定量的棉布、聚酯纖維、羊毛等3種代表性的樣品，分別加入濃度在10～20 μg/kg水平的 OPFRs混合標準溶液，混合均勻并放置72 h后，取出、晾干，制備成含量較低的模擬樣品。依照優(yōu)化的條件進行多次平行測定，結(jié)果見表2。在較低添加濃度時（除TRIS為20 μg/kg，其它為10 μg/kg），待測OPFRs的相對標準偏差（RSD，n=5）分別為棉布5.2%（TOCP） ～ 12.5% （TRIS）、聚酯纖維6.4% （TBEP）～13.8% （TRIS）、羊毛6.9% （TDCP）～14.5% （TEPA）。

以標準加入回收實驗的回收率來驗證方法的準確度。在3種代表性的紡織樣品中分別添加20， 50和200 μg/kg的混合標準溶液，放置72 h后，依照2.2和2.3節(jié)所述的樣品前處理、色譜分離及質(zhì)譜測定條件進行實驗，結(jié)果見表2。方法的平均回收率除TEPA在52.5%～74.5%外，其它組分在79.3%～116.4%之間，可滿足不同類型紡織品中OPFRs的定量檢測要求。

3.5 方法的線性范圍與定量限

用初始流動相配制系列標準溶液，在優(yōu)化后的條件下進行測定，以待測組分濃度（μg/L）為橫坐標，定量離子對的峰面積（y）為縱坐標進行線性回歸，結(jié)果見表3。實驗表明，待測OPFRs在表3所述濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9991。

方法定量限（LOQ）采用標準添加法進行測定。在空白樣品基質(zhì)中從高到低添加待測組分后進行檢測，直到獲得信噪比等于10（S/N=10）的濃度，確定其為方法的LOQ，其中噪聲的測量時間為0.1 min，噪聲測量方式為均方根（RMS），由儀器自帶工作站軟件計算所得。結(jié)果見表3，表明9種OPFRs物質(zhì)的LOQ在1.0～10.0 μg/kg之間。

3.6 實際樣品測定

使用文中建立的測定方法，對市售15個批次不同類型功能性阻燃紡織品進行測定，共有3個樣品檢出部分OPFRs組分，見表4。

4 結(jié) 論

選擇代表性棉布、聚酯纖維、羊毛等紡織品，依照功能性阻燃紡織品制造工藝制備模擬樣品，通過對樣品中待測組分提取條件的選擇及分離條件、質(zhì)譜檢測參數(shù)的優(yōu)化，建立了UHPLC-MS/MS測定紡織品中9中有機磷類阻燃劑的方法。本方法具有簡單、快速、準確的特點，可應(yīng)用于各類實際樣品的批量測定。

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