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(沈陽大學(xué)環(huán)境學(xué)院區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽 110044)

有機(jī)磷酸酯(OrganophosphateEsters,OPEs)作為一種阻燃劑或增塑劑，廣泛應(yīng)用于家具家裝材料、電子設(shè)備、塑料制品以及地板拋光劑中[1]。其中，鹵代OPEs主要是作為阻燃劑，非鹵代OPEs主要是作為增塑劑[2]。近年來，隨著多溴聯(lián)苯醚(PolybrominatedDiphenylEthers,PBDEs)的禁止使用，OPEs的生產(chǎn)量和使用量大幅度增加[3]。OPEs主要是以添加方式而非化學(xué)鍵合方式加入到材料中，很容易通過揮發(fā)、產(chǎn)品磨損和滲漏等方式進(jìn)入到各種環(huán)境介質(zhì)中。目前，已在水體、土壤、大氣等各類環(huán)境介質(zhì)中檢測(cè)到了OPEs[4 - 6]，甚至在人體的血液、母乳、胎盤中也檢測(cè)到了OPEs[7 - 9]?，F(xiàn)在已有多項(xiàng)研究表明OPEs對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康具有潛在的危害[10]，因此，為了準(zhǔn)確評(píng)估OPEs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，急需建立便捷、準(zhǔn)確、靈敏的環(huán)境樣品，特別是水體中OPEs的分析方法。

水體中OPEs的前處理主要采用液-液萃取(LLE)[11]、固相萃取(SPE)[12]、固相微萃取(SPME)[13 - 16]以及液相微萃取(LPME)[17]等方法。其中，SPME以其綠色、便捷、無溶劑等特點(diǎn)受到更為廣泛的關(guān)注。SPME的纖維涂層是影響萃取效率的關(guān)鍵因素，不少研究者制備出了各種類型的纖維涂層，如氧化石墨烯涂層、新型離子液體([AMIM][BF4])涂層等，對(duì)水體中的OPEs均有較好的萃取效果[14 - 15]，但是這種自制纖維涂層存在制備差異，影響了其大范圍的使用。采用商品化的纖維涂層也是研究的重點(diǎn)，其中PDMS-DVB纖維涂層被普遍認(rèn)為對(duì)OPEs具有最好的萃取效果，但是由于萃取條件的差異也產(chǎn)生了一些相悖的結(jié)論。如Rodríguez等人[13]使用PDMS-DVB涂層纖維頭直接浸入式萃取水中9種OPEs時(shí)，實(shí)際樣品中磷酸三辛酯(TEHP)的相對(duì)回收率僅為26.7%，基質(zhì)效應(yīng)明顯；Tsao等人[14]使用同樣的纖維頭，采用微波輔助頂空的方式并調(diào)整了樣品的pH值，不同實(shí)際樣品中TEHP的加標(biāo)回收率都大于88%，并指出樣品的pH值對(duì)萃取回收率有較顯著影響；Gao等人[18]以乙腈水作溶劑采用加速溶劑提取法萃取魚中的OPEs，然后采用PDMS-DVB涂層纖維頭直接浸入式萃取凈化提取液中的OPEs，均有較好的萃取效果。本研究采用PDMS-DVB纖維涂層，通過對(duì)樣品溶液的pH值、離子強(qiáng)度、助溶劑、萃取時(shí)間、萃取溫度、攪拌速度等參數(shù)的優(yōu)化，建立了具有良好萃取效果的水體中13種OPEs的SPME方法，并進(jìn)行了實(shí)際樣品的分析，效果較為理想。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

TRACEGCUltra-PolarisQ氣相色譜/質(zhì)譜儀(美國，ThermoFisher公司)，附AI/AS3000自動(dòng)進(jìn)樣器，Xcalibur1.4工作站；固相微萃取裝置(美國，SUPELCO公司)；PDMS-DVB套管(65μm，美國SUPELCO公司)；MYP11-2數(shù)顯恒溫磁力攪拌器(上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司)。

標(biāo)準(zhǔn)品：磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丙酯(TPrP)、磷酸三正丁酯(TnBP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(1，3-二氯丙基)酯(TCPP)、磷酸三-(2-氯丙基)酯(TDCP)、磷酸丁氧基乙基酯(TBEP)、磷酸三苯酯(TPhP)、磷酸二苯基-2-乙基己酯(EHDPP)、磷酸三辛酯(TEHP)和磷酸三甲苯酯(TCrPs)，均購自德國Dr.Ehrenstorfer公司；磷酸三異丁酯(TiBP)和三苯基氧膦(TPPO)購自加拿大TRC公司。HCl、NaCl為分析純(中國國藥集團(tuán))；甲醇、乙腈為色譜純(美國Fisher公司)。實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 水樣前處理

水樣采集自沈陽市北運(yùn)河，水樣采集后冷藏保存。分析時(shí)準(zhǔn)確移取15mL水樣于20mL棕色安培瓶中；用稀HCl調(diào)節(jié)水樣pH值為4，加入3.75gNaCl和0.75mL乙腈，將65μmPDMS-DVB涂層的固相微萃取探針插入水樣中，在40℃下以600r/min攪拌萃取50min。萃取完成后用超純水清洗纖維萃取端，風(fēng)干后立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，于250℃下解析6min，進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 氣相色譜/質(zhì)譜條件

色譜條件：DB-5MS毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm)，載氣為高純氦氣，恒流模式，流速為1mL/min，進(jìn)樣口溫度為250℃，色譜柱升溫程序?yàn)椋撼跏贾鶞?0℃，保持1min；以10℃/min升至180℃，保持8min；以20℃/min升至240℃，保持8min；以3℃/min升至255℃，再以30℃/min升至300℃，保持5min。質(zhì)譜條件：EI源(70eV)，離子源溫度為250℃，連接線溫度為280℃，采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)檢測(cè)，相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 13種OPEs的保留時(shí)間、母離子、子離子、阱內(nèi)激發(fā)能量(q)和共振激發(fā)電壓(REV)

2 結(jié)果與討論

2.1 固相微萃取條件的優(yōu)化

已有研究表明[13 - 14,18]，樣品基質(zhì)對(duì)OPEs的萃取效果有較大影響。因此，本研究以實(shí)際樣品中加入一定濃度的13種OPEs標(biāo)準(zhǔn)品，以目標(biāo)化合物的峰面積為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化溶液pH值、離子強(qiáng)度、助溶劑、萃取時(shí)間、萃取溫度、攪拌速度等參數(shù)。

圖1 不同pH值條件下13種OPEs的萃取效率Fig.1 The extraction efficiency of 13 OPEs under different pH

2.1.1溶液pH值Tsao等人[14]在研究中指出樣品溶液的pH值對(duì)萃取效率有較顯著影響，而Rodríguez等人[13]的研究未對(duì)樣品溶液的pH值進(jìn)行調(diào)整。因此，本研究首先考察樣品溶液pH值對(duì)水體中OPEs的萃取效果的影響。用稀HCl調(diào)節(jié)樣品溶液的pH值分別為2、3、4、5、6、7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，樣品溶液的pH值對(duì)不同OPEs的萃取效果有著不同的影響，但總的來說，當(dāng)pH為4時(shí)13種OPE的萃取效果均較好。因此，樣品溶液的pH值選擇為4。

2.1.2離子強(qiáng)度在無機(jī)鹽的添加濃度上，Rodríguez等人[13]與Tsao等人[14]的研究存在著較大差異，這種差異導(dǎo)致了最終萃取效果的差異。因此，本研究分別向樣品溶液中加入不同濃度的NaCl(0、10%、20%、25%、30%，30%是NaCl在水中的飽和溶解度)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加入少量的NaCl(10%)時(shí)，13種OPEs的萃取效果均不同程度的提高，但隨著NaCl濃度的進(jìn)一步增加，不同OPEs的萃取效果表現(xiàn)出了不同的變化趨勢(shì)?？偟膩碚f，當(dāng)NaCl濃度為25%時(shí)，13種OPEs的萃取效果均較好。因此，樣品溶液的鹽濃度選擇為25%。

2.1.3助溶劑本研究分別向樣品溶液中加入一定體積(5%)的乙腈、甲醇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入助溶劑后，13種OPEs的萃取效果均有較顯著的提升，但對(duì)于大多數(shù)OPEs來說，乙腈的效果要好于甲醇。本研究進(jìn)一步考察了乙腈的加入體積，當(dāng)乙腈的加入體積從5%增加到10%時(shí)，13種OPEs的萃取效果均變差，可能原因是過量的乙腈與OPEs競爭固相微萃取纖維上的吸附點(diǎn)位。因此，本研究選擇向樣品溶液中加入5%的乙腈。

2.1.4萃取時(shí)間本研究分別試驗(yàn)10、20、30、40、50、60 min的萃取時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著萃取時(shí)間的增加，13種OPEs的萃取效果均有較顯著提高，但當(dāng)萃取時(shí)間增加到50 min時(shí)，萃取已基本達(dá)到平衡。因此，本研究選擇萃取時(shí)間為50 min。

2.1.5萃取溫度考察了不同萃取溫度(25、35、40、45 ℃)下13種OPEs的萃取效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在萃取溫度較低時(shí)，增加萃取溫度可明顯提高萃取效果，但當(dāng)萃取溫度從40 ℃增加到45 ℃時(shí)，部分OPEs的萃取效果變差。此外，當(dāng)萃取溫度為45 ℃時(shí)，萃取過程中能明顯的看到鹽在固相微萃取針頂部析出，并且在GC進(jìn)樣時(shí)有明顯的阻力。因此，為了保護(hù)固相微萃取纖維，選擇萃取溫度為40 ℃。

2.1.6攪拌速度本研究分別采用150、300、450、600、800、1 000 r/min等相對(duì)較低的攪拌速度。結(jié)果表明，隨著攪拌速度的增加，13種OPEs的萃取效果均有不同程度的提高，但當(dāng)攪拌速度增加到600 r/min時(shí)，13種OPEs基本達(dá)到萃取平衡，繼續(xù)增加攪拌速度并沒有顯著提高OPEs的萃取效果。因此，本研究選擇攪拌速度為600 r/min。

2.2 方法的線性范圍、檢出限和精密度

用超純水分別配制5個(gè)不同加標(biāo)濃度的樣品溶液，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，在最優(yōu)萃取條件下考察所建立方法的線性范圍、精密度等參數(shù)，見表2。方法具有較寬的線性范圍，線性相關(guān)系數(shù)在0.9927～0.9996之間。通過逐漸稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別以3倍和10倍的信噪比確定方法的檢出限(LOD)和定量限(LOQ)，分別為1.1～27.3 ng/L和3.7～90.1 ng/L。通過1 d內(nèi)連續(xù)6次重復(fù)測(cè)定同一混合標(biāo)準(zhǔn)溶液得到日內(nèi)精密度為3.2%～14.7%，通過連續(xù)6 d重復(fù)測(cè)定同一混合標(biāo)準(zhǔn)溶液得到日間精密度為3.8%～13.2%。圖2為超純水配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液樣品經(jīng)萃取后的GC-MS/MS圖。

2.3 實(shí)際水樣的測(cè)定

采用所建立的方法分析了沈陽市北運(yùn)河河水，并對(duì)該水樣進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，沈陽市北運(yùn)河河水中僅檢出TiBP、TnBP、TCPP、TDCP和TPPO 5種OPEs，濃度分別為45.9 ng/L、32.1 ng/L、68.7 ng/L、14.8 ng/L和92.5 ng/L，該實(shí)際水樣的GC-MS/MS圖如圖3所示。水樣的加標(biāo)回收率為68.2%～90.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.3%～10.5%，方法的準(zhǔn)確度和精密度均較好，可用于實(shí)際樣品的分析。

表2 方法的線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限(LOD)、定量限(LOQs)和精密度(RSDs)

aSpiked concentration：1 μg/L TPrP,TiBP,TnBP,TCPP,TDCP,TPhP,TBEP,EHDPP,TPPO and 10 μg/L TEP,TCEP,TEHP,TCrPs.

圖2 加標(biāo)超純水樣的GC-MS/MS色譜圖Fig.2 The GC-MS/MS chromatograms of the spiked ultrapure water samples

CompoundsConcentrations(ng/L)Spiked concentration(ng/L)Recovery(%)RSD(%,n=3)TEPND100068.28.5TPrPND10083.56.7TiBP45.9±5.210088.68.9TnBP32.1±2.910090.36.3TCEPND1 00074.27.4TCPP68.7±5.410081.59.3TDCP14.8±1.710082.46.8TPhPND10092.111.2TBEPND10084.77.5EHDPPND10086.810.5TEHPND1 00070.48.8TPPO92.5±8.310086.38.6TCrPsND1 00085.49.1

ND:Not detection.

2.4 與其他分析方法的比較

圖3 實(shí)際水樣的GC-MS/MS色譜圖Fig.3 The GC-MS/MS chromatograms of the actual water samples

近年[11 - 17]來，關(guān)于水體中OPEs的檢測(cè)方法已有較多報(bào)道，表4是部分文獻(xiàn)中分析方法的一些參數(shù)。從表中可以看出，本方法與文獻(xiàn)報(bào)道的方法有大致相當(dāng)?shù)木芏?，檢出限要低于部分方法，回收率要高于部分方法，檢測(cè)的OPEs個(gè)數(shù)要多于所列方法。特別是對(duì)于采用PDMS-DVB纖維的SPME方法，本方法通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化，13種OPEs均有較好的回收率和較低的檢出限。此外，本方法采用二級(jí)質(zhì)譜掃描，能夠很好的從復(fù)雜基質(zhì)中對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行定性，減少了分析過程中的假陽性。本文所建立的方法結(jié)合了高效、簡便的SPME前處理技術(shù)和靈敏、精確的GC-MS/MS儀器方法，具有檢出限低、準(zhǔn)確度高、精確度好的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效的檢測(cè)水體中的OPEs。

表4 分析方法的比較

3 結(jié)論

本文建立了固相微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)水中的13種有機(jī)磷酸酯阻燃劑/增塑劑的分析方法。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了以PDMS-DVB涂層為萃取纖維的固相微萃取方法，結(jié)果表明該方法具有較寬的線性范圍，相關(guān)系數(shù)大于0.9927，方法的檢出限為1.1～27.3 ng/L，定量限為3.7～90.1 ng/L，實(shí)際水樣的加標(biāo)回收率為68.2%～90.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于15%。該方法前處理簡單、基本不使用有機(jī)溶劑，可用于水體中有機(jī)磷酸酯阻燃劑/增塑劑的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。