閆振飛，廖偉,2，馮承蓮,*，王琛，劉娜

1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012 2. 南昌大學(xué)，南昌 330031

阻燃劑作為一種功能性材料，可有效地抑制易燃物質(zhì)燃燒，也可以減緩火勢(shì)的蔓延，抑制火勢(shì)傳播，是目前應(yīng)用較為廣泛的一類助劑，多用于建筑材料、家具、電子產(chǎn)品、紡織品以及塑料等產(chǎn)品[1-2]。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同，阻燃劑主要包括有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑[3]，其中無(wú)機(jī)阻燃劑有氫氧化物、硼酸鹽、氧化銻及無(wú)水碳酸鎂等無(wú)機(jī)化合物[3-4]，而應(yīng)用最廣的是有機(jī)阻燃劑，包含氯系阻燃劑、溴系阻燃劑和有機(jī)磷阻燃劑(organophosphorus flame retardants, OPFRs)等。

由于溴代阻燃劑(brominated flame retardants, BFRs)對(duì)人類和動(dòng)物具有很大的毒性[5]，2009年斯德哥爾摩公約將四溴聯(lián)苯醚、五溴聯(lián)苯醚、六溴聯(lián)苯醚和七溴聯(lián)苯醚列入持久性有機(jī)污染物(POPs)[6]，歐美及日本等陸續(xù)停止對(duì)BFRs的使用，隨后全球范圍陸續(xù)響應(yīng)。OPFRs作為一種新型阻燃劑，與BFRs相比，具有高阻燃性、產(chǎn)生毒物少、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、良好的增塑性及產(chǎn)物腐蝕性小等特點(diǎn)[1]，因此，OPFRs逐步取代三氧化鋁和BFRs，并廣泛應(yīng)用于建筑材料、電子設(shè)備及家具等材料[7-8]。

OPFRs主要分為有機(jī)磷酸酯(organophosphate esters, OPEs)和磷雜環(huán)化合物[1]，且以物理方式添加于各種材料，而不是化學(xué)鍵結(jié)合的形式[9]，由此易通過(guò)磨損或揮發(fā)而進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)，如水體、土壤、大氣及生物體內(nèi)[10-15]。其中OPEs(結(jié)構(gòu)式如圖1所示)是目前應(yīng)用更為廣泛的一類OPFRs。根據(jù)取代基的不同，OPEs主要分為烷基阻燃劑、芳香基阻燃劑和鹵代烷基阻燃劑，較為常用的共28種(如表1所示)[16-17]。由于OPEs廣泛用于各個(gè)行業(yè)，由此造成環(huán)境中含量日益增加，對(duì)生態(tài)穩(wěn)定和人類健康的初期毒理效應(yīng)逐步顯露。已有研究顯示，OPEs具有急性毒性[18-19]、生殖與發(fā)育毒性[15,20-22]、神經(jīng)毒性[23-26]、基因毒性與致突變性[27-30]、內(nèi)分泌干擾[31-33]及心臟和肝毒性[34-36]。同時(shí)也有研究對(duì)不同環(huán)境介質(zhì)中OPEs的主要成分及其含量進(jìn)行檢測(cè)分析，但缺乏系統(tǒng)性綜述。鑒于此，本文綜述了近年來(lái)OPEs分析測(cè)試的前處理及檢測(cè)方法，為后續(xù)研究提供方法基礎(chǔ)，并對(duì)未來(lái)檢測(cè)分析方法的研究進(jìn)行展望。

圖1 有機(jī)磷酸酯阻燃劑(OPEs)結(jié)構(gòu)式注：R1、R2和R3均是取代基。Fig. 1 Molecular structure of organophosphate esters (OPEs) flame retardantsNote: R1, R2 and R3 are all substituted bases.

1 有機(jī)磷酸酯前處理方法(Pretreatment methods of organophosphate esters)

含不同取代基的OPEs具有不同的同分異構(gòu)體，導(dǎo)致其物理化學(xué)性質(zhì)千差萬(wàn)別；不同的環(huán)境介質(zhì)，其前處理方法也具有很大的區(qū)別。一般的前處理方法可歸納為：勻漿或研磨、提取、凈化和濃縮等，其中關(guān)鍵步驟為提取和凈化[37]。

1.1 水樣前處理方法

水環(huán)境是OPEs的主要存在介質(zhì)，已檢測(cè)出多種OPEs[38-43]，理化性質(zhì)差異較大，因此OPEs的提取也各有特點(diǎn)。水環(huán)境中OPEs的提取技術(shù)目前主要包括：液液萃取(liquid liquid extraction, LLE)、固相萃取(solid phase extraction, SPE)、固相微萃取(solid phase micro extraction, SPME)、液相微萃取(liquid phase micro extraction, LPME)、分散液液微萃取(dispersive liquid liquid micro extraction, DLLME)和膜輔助萃取(membrane assisted extraction, MAE)等。

表1 常用的有機(jī)磷酸酯阻燃劑種類和結(jié)構(gòu)Table 1 Types and structures of organophosphate flame retardants commonly used

SPE常根據(jù)OPEs的理化性質(zhì)和后續(xù)檢測(cè)方法選取合適的吸附劑和洗脫劑，是目前萃取凈化水樣中OPEs常用的前處理方法。Bacaloni等[42]利用基質(zhì)加標(biāo)測(cè)試Oasis HLB小柱、Bakerbond (Hydrophilic-DVB)小柱及LC-18小柱，對(duì)水樣中6種烷基OPEs、3種芳香基OPEs和3種氯代OPEs均有良好的萃取效果，Bakerbond (Hydrophilic-DVB)小柱萃取過(guò)程快，以及對(duì)TCP的回收率最高(82%)；但三者對(duì)強(qiáng)極性、強(qiáng)親水性和強(qiáng)揮發(fā)性的TMP回收率較低，分別為23%、35%和20%。Wang等[43]研究5種SPE小柱萃取水樣中12種OPEs的效果，結(jié)果顯示，除了TMP和弱極性及難揮發(fā)的TEHP之外，絕大多數(shù)OPEs回收率均較高，但是HLB卻表現(xiàn)出對(duì)TEHP更好的萃取效果。何麗雄等[44]則比較了4種洗脫劑和3種聚合物型SPE小柱對(duì)水樣中7種OPEs萃取效果，研究表明，選取HLB小柱和乙酸乙酯，無(wú)論強(qiáng)疏水性還是強(qiáng)親水性O(shè)PEs，均有良好的回收率和重復(fù)率。由此看出，耐酸堿和強(qiáng)穩(wěn)定性的HLB小柱是SPE柱中對(duì)水樣中OPEs的萃取效果更好的固相萃取柱，應(yīng)用范圍也更普遍。

SPME是以SPE為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，且克服了SPE的缺點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)在于石英纖維上的涂層。羅慶等[39]以聚二甲基硅氧烷-二乙烯苯(PDMS-DVB)作為SPME的纖維涂層，并且通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)條件滿足：pH=4、NaCl濃度為25%、5%乙腈加入樣品溶液、萃取時(shí)間為50 min、萃取溫度為40 ℃、攪拌速度為600 r·min-1，此法可實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣中13種OPEs均有良好的萃取效果，其回收率68.2%～90.3%，檢出限為1.1～27.3 ng·L-1。Rodriguez等[45]使用同樣的纖維涂層萃取水樣中9種OPEs，除了TEHP回收率為26.7%，其余均達(dá)到86%～119%，基質(zhì)效應(yīng)明顯。也有一些學(xué)者自制一些纖維涂層以應(yīng)用于SPME，如新型離子液體([AMIM]、[BF4])涂層和氧化石墨烯涂層，對(duì)水樣中OPEs的萃取效果優(yōu)于PDMS-DVB纖維涂層[46-47]。但是由于制備時(shí)存在一些誤差，而導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。LPME作為一種新萃取技術(shù)，彌補(bǔ)了SPME的缺點(diǎn)，同時(shí)也可作為一種綠色化學(xué)材料，可有效減少有害溶劑的消耗[48]。

Ellis等[49]將MAE和SPME結(jié)合來(lái)萃取廢水中OPEs，對(duì)TEHP萃取效果明顯，并且加入NaCl后，水相基質(zhì)對(duì)PDMS-DVB纖維涂層的作用力降低，從而加大TNBP、TBOEP的回收率。García-López等[50]提出DLLME萃取水樣中10種OPEs，向含有20% NaCl的10 mL樣品溶液中加入含有2%的1,1,1-三氯乙烷的1 mL丙酮溶液，萃取效果明顯，且方法快速易行，但是對(duì)于污水等復(fù)雜水樣中TIBP和TEHP存在明顯的基質(zhì)抑制效應(yīng)。薄膜輔助溶劑萃取(membrane assisted solvent extraction, MASE)以環(huán)己烷為萃取劑提取污水中OPEs，除了對(duì)極性較強(qiáng)的TCEP回收率僅為5%，其余均具有較高的回收率，且基質(zhì)效應(yīng)弱于SPE[51]。聚丙烯微孔膜輔助液-液微萃取技術(shù)(microporous membrane liquid-liquid extraction, MMLLE)除了TCEP和TEHP回收率僅為2%和4%，其余多數(shù)OPEs回收率較高，也存在復(fù)雜水樣對(duì)TEHP的基質(zhì)抑制效應(yīng)[52]。同時(shí)也應(yīng)注意水樣中天然有機(jī)物對(duì)萃取效果的影響[53]。

目前水樣中OPEs的前處理是一穩(wěn)多元的發(fā)展趨勢(shì)，常用的仍是SPE，其次SPME，伴隨著多種新型的前處理方法，也可多種方法聯(lián)用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，同時(shí)滿足復(fù)雜水樣的萃取要求。

1.2 固體樣品前處理方法

固體樣品是一類較復(fù)雜的環(huán)境樣品，已在污泥、沉積物、土壤和塑料等中檢出OPEs[11,54-67]。若萃取基質(zhì)簡(jiǎn)單的固體樣品，可直接檢測(cè)分析；若萃取某些基質(zhì)復(fù)雜的，則需經(jīng)過(guò)凈化，去除干擾，降低基質(zhì)效應(yīng)，進(jìn)而提高儀器靈敏度和準(zhǔn)確度，方可檢測(cè)分析。目前，固體樣品前處理主要向減少使用有機(jī)溶劑和簡(jiǎn)化凈化步驟的方向發(fā)展。固體樣品中OPEs提取技術(shù)主要有：索氏提取(Soxhlet extraction, SE)、超聲波萃取(ultrasonic extraction, UE)、加壓液相萃取(pressurized liquid extraction, PLE)或加速溶劑萃取(accelerated solvent extraction, ASE)和微波輔助萃取(microwave aided extraction, MAE)。

SE是一種傳統(tǒng)的、公認(rèn)的經(jīng)典方法，Lee等[54]和Hu等[55]采用SE對(duì)沉積物OPEs萃取，回收率分別為67%～125%和79.5%～123.3%，而檢出限分別為0.02～1.44 ng·g-1和0.0054～0.098 ng·g-1。溫家欣[56]以乙酸乙酯為萃取劑用氧化鋁-硅膠柱進(jìn)行SE萃取，分析土壤中OPEs，除了TMP和TEP，其余OPEs回收率為64.2%～91.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.91%～14.9%。Wang等[57]則利用渦旋和超聲波萃取對(duì)土壤中12種OPEs進(jìn)行萃取，只有TPP沒(méi)檢測(cè)出，TEP和TNBP回收率分別為94%和75%，其余回收率均為100%，可能由于OPEs與土壤顆粒結(jié)合力強(qiáng)，延長(zhǎng)了其半衰期，從而提高了檢測(cè)頻率。除此，超聲波萃取也應(yīng)用于萃取污泥和沉積物中OPEs[58-59]。

ASE/PLE作為一種極具發(fā)展前途的新型的樣品前處理方法，可選取恰當(dāng)?shù)娜軇墓腆w或半固體樣品中快速高效地萃取OPEs。Marklund等[60]將含有12種OPEs的污泥樣品置于乙酸乙酯中，ASE的回收率為97%～117%，檢出限為0.2～5.1 ng·g-1。李成輝等[61]以丙酮/二氯甲烷(體積比1∶1)為萃取劑，ASE萃取污泥中OPEs，不僅降低了基質(zhì)效應(yīng)，也提高了回收率。ASE/PLE也可用于萃取塑料材料及沉積物中OPEs[62-63]，也有研究將ASE和SPE相結(jié)合共同萃取和濃縮污泥中OPEs，比UE具有更好的萃取效果[64]。MAE是近年一種比較新型的前處理技術(shù)，與望秀麗等[62]的研究?jī)H限于聚氯乙烯(PVC)塑料不同，周小麗等[65]以乙腈為萃取劑，利用MAE對(duì)多種塑料材料中7種OPEs萃取，效果好，其加標(biāo)回收率為85.9%～95.2%，RSD(n=9)均小于8%。因此，實(shí)驗(yàn)中含有OPEs的樣品應(yīng)存放在不銹鋼容器、不透光的玻璃容器或聚四氟乙烯容器中，使用前用極性或非極性有機(jī)溶劑沖洗，保證無(wú)OPEs，避免外來(lái)干擾[40]。MAE作為一種較經(jīng)典的萃取方法，適合固體和半固體樣品處理，如沉積物[66-67]。

固體樣品常含有復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)，比如污泥、沉積物和土壤等，是眾多污染物的“匯”和“源”，成分復(fù)雜，會(huì)對(duì)OPEs的萃取產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致SE、UE萃取效果不理想，而ASE/PLE通常具有較好的效果，且高效快速。而與ASE相比，MAE更適于萃取多種塑料材料中OPEs。

1.3 大氣樣品前處理方法

OPEs在空氣中的主要存在形式是懸浮分子態(tài)和附著在大氣顆粒物表面，其中又以后者占主導(dǎo)[9,68]。采集大氣樣品時(shí)，常用過(guò)濾材料或固體吸附劑采集大氣顆粒物，固體吸附劑同時(shí)富集附著在顆粒物表面和氣態(tài)的OPEs[9]。其中提取方法有SPE、SPME、MAE、SE、UE和PLE/ASE等。

作為常用的固體吸附方式，SPE分為SPE膜和SPE小柱，其中SPE膜具有更大的比表面積，樣品流速更快。聚氨酯泡沫(polyurethane-foam plugs, PUFs)也可作為固體吸附劑，可對(duì)揮發(fā)性或半揮發(fā)性的氣態(tài)有機(jī)物吸附[9]。但SPE膜和PUFs在解吸時(shí)比SPE小柱耗用更多有機(jī)溶劑，可能導(dǎo)致稀釋的提取物及與初級(jí)提取蒸發(fā)濃縮相關(guān)的潛在程序性空白問(wèn)題[69-70]。SPE小柱洗脫OPEs之前用非極性溶劑沖洗吸附劑，省去凈化步驟，大大降低最終提取物的復(fù)雜性，而缺點(diǎn)在于比PUFs和反相吸附劑膜具有更高的空氣阻力[71]。Tollback等[72]利用C8 Empore SPE膜，通過(guò)SPE與LC-MS單通道在線解吸大氣樣品中OPEs，甲醇解吸，可獲得揮發(fā)性TMP，并且該法采樣時(shí)間短且易進(jìn)行大量富集，取得較高的回收率。Wong等[73]選用玻璃纖維濾膜(glass fiber filter, GFF)和PUFs分別采集室內(nèi)室外大氣樣品，對(duì)于室外樣品用SE(石油醚與丙酮體積比4∶1)提取PUFs中OPEs，用UE(萃取劑為二氯甲烷)提取GFF中OPEs，隨后用二氧化硅柱進(jìn)行分餾凈化，己烷洗脫萃取柱；而采集室內(nèi)樣品的PUFs和GFF均用超聲波浴提取，之后提取物溶劑換為異辛烷，并用硫酸鈉凈化萃取柱，此法對(duì)室外室內(nèi)樣品均有較好的提取效果。Carlsson等[68]對(duì)SE和UE作對(duì)比，并選用二氯甲烷作萃取劑，對(duì)大氣樣品中OPEs進(jìn)行提取，SE對(duì)TBOEP回收率僅為37%，UE的回收率超過(guò)95%，可能由于TBOEP吸附在儀器的玻璃表面和器皿上導(dǎo)致SE效果較低。

SPME近年來(lái)也被用于大氣樣品中OPEs的萃取，可直接將萃取纖維暴露于氣樣中，且大氣中OPEs濃度與SPME纖維暴露時(shí)間是其富集能力主要因素[67,74]。Salamova等[75]用石英纖維濾膜富集美國(guó)5個(gè)地區(qū)的大氣樣品，SE提取樣品中12種OPEs，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)降低提取物體積，再在硅膠柱上分餾純化，結(jié)果表明，烷基和氯代OPEs在5個(gè)地區(qū)均檢出，芳香基OPEs只在部分地區(qū)檢出，且城鎮(zhèn)地區(qū)的檢出濃度高于鄉(xiāng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)，這可能與烷基和氯代OPEs的揮發(fā)性高且在城鎮(zhèn)應(yīng)用范圍廣有關(guān)。

低密度聚乙烯薄膜(low density polyethylene sheets, LDPES)可采集大氣中疏水性化合物，并且與其他被動(dòng)采樣相比，更簡(jiǎn)單易行和價(jià)廉，同時(shí)也無(wú)需復(fù)雜的凈化技術(shù)[76-79]。Khairy和Lohmann[79]利用LDPES對(duì)埃及亞歷山德里亞室內(nèi)室外大氣樣品進(jìn)行采集，UE提取后用硅膠進(jìn)行純化和分級(jí)，從而獲得較好的提取效果，其回收率為74%～101%，重現(xiàn)性可達(dá)18%～25%。

與人體暴露密切相關(guān)的灰塵，采集后的萃取和凈化方法常與固體樣品類似。Wang等[57]用同樣的方法萃取灰塵中12種OPEs，除了TPP未檢出，其余OPEs均≥82%。李靜等[80]以乙酸乙酯/丙酮(體積比3∶2)為萃取劑，利用UE和SPE萃取凈化灰塵中10種OPEs，回收率為51.4%～123.5%，其中TEP的為51.4%。Garcia等[81]以丙酮為MAE的萃取劑，并用Oasis HLB與硅膠柱凈化，得到的回收率為85%～104%，RSD為3%～11%?；|(zhì)固相分散萃取(matrix solid phase dispersion extraction, MSPDE)也可用于灰塵樣品中OPEs提取，且最佳萃取劑為丙酮，此時(shí)可獲得良好的萃取效果，其加標(biāo)回收率為80%～116%，重現(xiàn)性較好(RSD<11%)[82]。

1.4 生物樣品前處理方法

OPEs通過(guò)物理方式添加于材料中，因此易釋放到環(huán)境中，被生物攝取吸收后進(jìn)入食物鏈，且具有生物積累效應(yīng)[14]。生物樣品相對(duì)比較復(fù)雜，OPEs即存在于生物液體樣品(尿液、血液或蛋液)[7,13,15,83-87]，也存在于生物固體樣品(脂肪或組織)[6,13,84,88-90]。因此，其前處理包括了水樣和固體樣品的前處理方法，過(guò)程也大致相似。但生物樣品需要最初的預(yù)處理，尤其水生生物樣品，清除水樣或固體中OPEs的干擾；對(duì)于血液樣品，根據(jù)血清和血漿等不同的要求進(jìn)行前處理；對(duì)于生物固體樣品，應(yīng)先除去樣品中水分，避免干擾，降低誤差；同時(shí)多數(shù)生物樣品較脆弱且易受污染，因此前處理前后必須做好預(yù)防措施。

LLE可對(duì)部分生物液體樣品進(jìn)行萃取，比如Sundkvist等[13]以乙醚/己烷(體積比7∶10)為萃取劑，萃取牛奶中12種OPEs，并經(jīng)凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography, GPC)凈化，回收率為50%～110%。同樣魏萊等[15]以正己烷/二氯甲烷(體積比1∶1)為萃取劑對(duì)鳥(niǎo)卵的蛋液進(jìn)行萃取，隨后超聲混勻、離心，再用NH2固相萃取柱凈化，之后洗脫萃取柱，測(cè)得9種OPEs加標(biāo)回收率為76%～106%，僅TPHP為52%。SPE也常用于生物樣品中OPEs的萃取凈化。Schindler等[7]采用SPE兩步法萃取尿液中4種OPEs，并獲得較高的回收率，也首次檢測(cè)到人體尿液中OPEs的代謝產(chǎn)物，且回收率高達(dá)79%～113%，具有高重現(xiàn)性、高選擇性和高靈敏度，此法常用于尿液中OPEs的萃取。He等[83]以StrataX-AW小柱為萃取柱和乙腈/水(體積比1∶1)為萃取劑，萃取兒童尿液中9種OPEs，除了TNBP未能檢測(cè)出，其余均有少量檢測(cè)，可能是OPEs在人體內(nèi)得到降解，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的代謝產(chǎn)物。Choo等[84]先超聲混勻血樣，后在二氯甲烷和甲醇條件下用SPE(Oasis HLB)萃取，其中TDCIPP、TEHP和TCP未能檢出，其余均有較高的回收率(45%～100%)，檢出限為0.08～0.82 ng·mL-1。SPME也可萃取生物樣品中OPEs，如血樣，但其回收率較低[85]。MMLLE作為一種新型液相萃取技術(shù)，也可萃取血樣中OPEs，并通過(guò)控制萃取時(shí)間或調(diào)整裝置均可獲得較高的回收率[86-87]。

而對(duì)于生物固體樣品前處理，趙賽等[88]用振蕩-超聲-離心方法萃取美人蕉的根、莖及葉中8種OPEs，經(jīng)Florisil-Carbon GCB柱串聯(lián)富集凈化，其加標(biāo)回收率分別為67.34%～138.81%、63.98%～120.4%和61.33%～146.38%，滿足分析要求。Zhao等[89]則用超聲-振蕩-離心方法萃取無(wú)脊椎軟組織和魚(yú)類肌肉組織中OPEs，NH2-SPE柱凈化，進(jìn)而取得高回收率。Choo等[84]也利用UE對(duì)魚(yú)類的肌肉、性腺和肝臟中OPEs進(jìn)行提取，隨后離心，N2濃縮，HLB柱凈化，其中TDCIPP和TCP均未有檢出，且肝臟中TBOEP、TEHP(性腺也未檢出)和TPHP也未檢出。Sundkvist等[13]用ASE萃取魚(yú)類肌肉組織中OPEs，過(guò)濾后用GPC凈化，其加標(biāo)回收率為64%～110%，檢出限0.05～11 ng·g-1，其中TDCIPP(11 ng·g-1)和TBEP(23 ng·g-1)的回收率更高；此外該法在富含脂肪的魚(yú)類和貽貝樣品中回收率更高，平均值為132%。與Sundkvist等[13]的研究相比，Kim等[90]經(jīng)硅膠柱凈化后，OPEs萃取回收率為58.1%～114%。MSPDE可同時(shí)提取和純化目標(biāo)物，適于固體和半固體樣品，Campone等[6]又對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，使魚(yú)肉組織樣品經(jīng)無(wú)水硫酸鈉和硅酸鎂載體分散均勻，后移至活性氧化鋁SPE小柱中，用正己烷/二氯甲烷(體積比1∶1)沖洗樣品中脂質(zhì)，再用正己烷/丙酮(體積比6∶4)洗脫，OPEs的回收率達(dá)70%～110%。Ma等[91]建立MAE-GPC-SPE-GC/MS綜合檢測(cè)方法，該法可有效地萃取魚(yú)、鳥(niǎo)及家禽中14種OPEs，有較好的檢出限。

文中涉及的常見(jiàn)樣品中OPEs前處理方法的主要原理、優(yōu)劣性及適用范圍，總結(jié)于表2中。

表2 常用的環(huán)境樣品中OPEs前處理方法Table 2 OPEs pretreatment method commonly used in environmental samples

2 有機(jī)磷酸酯檢測(cè)方法(Detection method of organophosphate esters)

目前，OPEs檢測(cè)分析的常用方法包括氣相色譜法(gas chromatography, GC)和液相色譜法(liquid chromatography, LC)。由于OPEs的理化性質(zhì)千差萬(wàn)別，多數(shù)具有一定的揮發(fā)性，因此分析方法仍以GC為主。但是與GC相比，LC對(duì)于部分極性更強(qiáng)和難揮發(fā)的OPEs具有更好的檢測(cè)效果。

2.1 氣相色譜及其聯(lián)用技術(shù)

GC作為目前常用的OPEs檢測(cè)方法，同時(shí)結(jié)合合理的前處理方法、程序升溫控制、選擇性檢測(cè)器以及大體積進(jìn)樣量，可有效地提高檢出限。目前常用檢測(cè)器主要有氮磷檢測(cè)器(nitrogen phosphorus detecter, NPD)和電子轟擊離子化-質(zhì)譜(electron impact ionization mass spectrometry, EI-MS)[2,9,40,69]。EI-MS對(duì)于磷酸酯類化合物的低質(zhì)量數(shù)離子的檢測(cè)易受基質(zhì)干擾，分辨率較差，常用作OPEs的定性分析，而具有強(qiáng)選擇性和高靈敏度的NPD常用于OPEs定量分析[2,37,69]。GC-NPD常用氮?dú)庾鬏d氣，因?yàn)闅錃鈱?duì)磷酸鹽有一定降解作用[68]。研究表明，GC-NPD在檢測(cè)各種環(huán)境介質(zhì)中的OPEs時(shí)具有較好的檢出限[45,50,74,81-82,86]。Campone等[6]采用GC-NPD對(duì)前處理后的魚(yú)肉組織樣品進(jìn)行定量檢測(cè)分析，檢出限為0.2～3.1 ng·g-1。但是GC-NPD存在穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，可能是NPD在使用過(guò)程中銣珠會(huì)降解，需定期更換[9,37]。因此，Gao等[46]采用與NPD相似靈敏度和選擇性的火焰光度檢測(cè)器(flame photometric detecter, FPD)來(lái)檢測(cè)水樣中7種OPEs，最優(yōu)化后，方法檢測(cè)限(MDL)為0.7～11.6 ng·L-1。

GC-MS是目前最常用的GC檢測(cè)分析方法，能有效地減弱分析過(guò)程中基質(zhì)效應(yīng)的影響，且多數(shù)在選擇性離子檢測(cè)(selected ion monitoring, SIM)-電子轟擊離子化(electron impact ionization, EI)模式下可提供較好的靈敏度及選擇性，而化學(xué)電離下GC-MS對(duì)多數(shù)OPEs不太有效[40]，可應(yīng)用于水樣[38,44]、固體[55,57,58-59,65]、大氣[68,76]和生物[87,91]樣品中。何麗雄等[44]在SIM模式下用GC-EI-MS對(duì)各類水中7種氯代和非氯代OPEs進(jìn)行檢測(cè)，均有較好的檢出限。同樣方式，秦宏兵等[38]對(duì)地表水中6種OPEs進(jìn)行檢測(cè)，由于TBOEP離子化效率隨濃度增加而增大，使其線性相關(guān)系數(shù)較低，需采用二次線性回歸校準(zhǔn)，除了TBOEP定量限為32 ng·L-1，其余均低于5 ng·L-1。除了EI，也有研究采用電子捕獲負(fù)電離(electron capture negative ionization, ECNI)做離子源在SIM模式下通過(guò)GC-MS檢測(cè)沉積物中OPEs，其靈敏度較高[56]。近年來(lái)，電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)因其在其他干擾物存在下也具有良好的選擇性和靈敏度，能提供簡(jiǎn)單的色譜圖，檢出限與NPD和EI-MS相似，是良好的替代品，越來(lái)越多地應(yīng)用于測(cè)定樣品中OPEs[49,66,85]。但是因其存在多原子物質(zhì)在m/z為31的同質(zhì)元素(15N16O+和14N16O1H+)的干擾而需要安裝碰撞反應(yīng)池，導(dǎo)致成本增加，也因此限制了其推廣[9,66,69]。也有研究將飛行時(shí)間(time of flight, TOF)作質(zhì)量分析器，建立GC-TOF-MS對(duì)廢水中OPEs的檢測(cè)分析方法[49]。

基于復(fù)雜的樣品介質(zhì)，需要更高選擇性的檢測(cè)器，因此串聯(lián)MS逐漸應(yīng)用于復(fù)雜樣品中OPEs的檢測(cè)[7,39,54,79-80,84]。羅慶等[39]選用多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)(multiple reaction monitoring, MRM)模式下的GC-EI-MS/MS檢測(cè)水樣中13種OPEs，測(cè)得3倍和10倍信噪比的檢出限(LOD)和定量限(LOQ)分別為1.1～27.3 ng·L-1和3.7～90.1 ng·L-1。Quintana等[69]采用正離子化學(xué)電離(positive chemical ionization, PCI)結(jié)合GC-MS/MS檢測(cè)樣品中OPEs，其成本與GC-EI-MS相似，檢出限低于50倍，雖選擇性高于GC-NPD，但檢出限略高。

2.2 液相色譜及其聯(lián)用技術(shù)

由于GC普遍具有色譜峰拖尾現(xiàn)象，尤其對(duì)TBOEP和TPPO，這嚴(yán)重影響GC的使用[37]。鑒于此，以液體為流動(dòng)相的LC在OPEs的檢測(cè)分析中的應(yīng)用日益增多。與GC相比，LC一般只與MS聯(lián)用檢測(cè)OPEs，且更適于高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、極性強(qiáng)和難揮發(fā)的OPEs[2,37,67]。同時(shí)與SIM模式下的GC-EI-MS/MS和GC-PCI-MS/MS相比，在MRM模式下LC-MS/MS有更好的靈敏度和選擇性，并且水樣可以直接檢測(cè)，不需要轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中[69]。

目前，LC-MS的離子源普遍采用電噴霧離子化(electrospray ionization, ESI)，且多數(shù)在正電離模式下檢測(cè)分析OPEs，色譜柱主要以C18或C8柱為主，而流動(dòng)相常用甲醇、乙腈或乙酸。Tollback等[72]在MRM模式下，分別用C18和C8柱，采用SPE-LC-ESI-MS檢測(cè)大氣中7種OPEs，結(jié)果表明，C8柱對(duì)多數(shù)極性O(shè)PEs分離效果強(qiáng)于C18柱，且使用高采樣流可提高靈敏度(MDL為0.4～19 pg·m-3)，將分析范圍擴(kuò)大到揮發(fā)性最強(qiáng)的OPEs。一些研究顯示，LC-MS/MS和UPLC-MS/MS可快速高效地分析復(fù)雜基質(zhì)樣品中OPEs，也能提高檢測(cè)的靈敏度，多用于水樣[41-43,51]、固體[61,63-64]以及生物樣品中[83,89-90]。Martinez-Carballo等[41]先分別用LLE萃取水樣和UE萃取沉積物，隨后LC-ESI-MS/MS在21 min內(nèi)完成對(duì)提取物中9種OPEs的檢測(cè)，水體的LOQ為2.6～13 ng·L-1，沉積物的為0.48～11 μg·kg-1，但其中只有TCEP和TNBP的信噪比高于3。He等[83]以甲醇和乙酸為流動(dòng)相采用LC-ESI-MS/MS檢測(cè)尿液中OPEs及其代謝產(chǎn)物，除了TNBP未能檢出，其余OPEs的MDL為0.017～4.9 ng·g-1，而代謝物的最高M(jìn)DL為7.8 ng·g-1。Giulivo等[63]在選擇反應(yīng)監(jiān)測(cè)(selective reaction monitoring, SRM)模式和加熱電噴霧電離源(heated-electrospray ionisation source, H-ESI)，用LC-MS/MS檢測(cè)3條河流中沉積物和魚(yú)類中OPEs，有較好的檢出限，其中魚(yú)類檢出限明顯高于沉積物。Wang等[43]同樣在SRM模式下，建立了以C8為色譜柱的UPLC-ESI-MS/MS分析方法，在11 min內(nèi)完成水樣中12種常見(jiàn)的OPEs的檢測(cè)，定量下限為2～6 ng·L-1。該法具有高靈敏性和高通量的優(yōu)點(diǎn)，并且從強(qiáng)極性和揮發(fā)性的TMP到疏水性和非揮發(fā)性的TEHP均有較好的檢測(cè)，也是首次確定空白污染物主要來(lái)源于有機(jī)流動(dòng)相，并發(fā)現(xiàn)與甲醇相比，乙腈更易去除空白污染。

ESI離子源雖然是目前應(yīng)用比較多的一類電離模式，對(duì)極性的OPEs檢測(cè)效果好，但是也存在信號(hào)強(qiáng)弱易受樣品基質(zhì)的影響，嚴(yán)重影響LC-MS/MS的檢測(cè)分析。鑒于此，Quintana和Reemtsma[51]將MASE與LC-MS/MS相結(jié)合，對(duì)廢水中7種非離子態(tài)的氯代和非氯代OPEs進(jìn)行檢測(cè)分析，有效地削弱了樣品基質(zhì)效應(yīng)，且效果優(yōu)于SPE-LC-MS/MS，MDL為1～25 ng·L-1。也有研究表明，大氣壓化學(xué)電離(atmospheric pressure chemical ionization, APCI)在正電離模式下，比ESI更能有效地減弱復(fù)雜樣品的基質(zhì)效應(yīng)，尤其適用于弱極性的OPEs[67,92]。

由于GC-MS對(duì)于多數(shù)三酯類OPEs都適用，目前仍是主流方法，且對(duì)于復(fù)雜基質(zhì)的環(huán)境介質(zhì)可用GC-MS/MS進(jìn)行檢測(cè)，均能實(shí)現(xiàn)較低的LOD。但是對(duì)于二酯類和單酯類OPEs，LC-MS具有更好的優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)含有復(fù)雜基質(zhì)的樣品，LC-MS/MS具有更低的LOD和更高的選擇性[69]。

3 結(jié)論與展望(Conclusion and prospect)

目前，國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于不同環(huán)境介質(zhì)中OPEs的前處理方法和檢測(cè)分析方法的研究，GC-NPD雖然檢測(cè)限較低，但穩(wěn)定性較差，可選用優(yōu)化后的FPD和ICP-MS檢測(cè)；GC-MS也是應(yīng)用較多的技術(shù)，有良好的選擇性和靈敏度。由于GC常用于弱極性和揮發(fā)性O(shè)PEs的分析，而強(qiáng)極性和難揮發(fā)的OPEs可選用LC-MS或UPLC-MS，同時(shí)復(fù)雜的環(huán)境基質(zhì)常在MRM模式下檢測(cè)分析。LC-MS/MS和GC-MS/MS的研究雖然相對(duì)比較完善，但應(yīng)用仍受到一定的限制，包括UPLC-MS/MS的應(yīng)用也未得到普及。OPEs作為一種新型的阻燃劑，針對(duì)未來(lái)OPEs相關(guān)分析方法可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究。

(1)改善人類社會(huì)生活各種復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中OPEs的前處理和檢測(cè)方法及技術(shù)，以及完善人體及其他生物體內(nèi)OPEs及其代謝產(chǎn)物的提取—凈化—檢測(cè)系統(tǒng)，比如三類廢水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市生活的土壤、大氣、污泥和沉積物，血液、體液、尿液、動(dòng)植物體組織和器官及其排泄物等。

(2)建立健全樣品在線提取—凈化—檢測(cè)一體化系統(tǒng)，結(jié)合微萃取技術(shù)以及高效的檢測(cè)技術(shù)，快速高效地檢測(cè)環(huán)境介質(zhì)中OPEs，簡(jiǎn)化檢測(cè)系統(tǒng)，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性、精確性和選擇性，提高檢測(cè)系統(tǒng)普及性，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。

(3)完善和發(fā)展GC-MS/MS、LC-MS/MS和UPLC-MS/MS等檢測(cè)方法，開(kāi)展高效新技術(shù)的研究，將其應(yīng)用于各種環(huán)境介質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多種環(huán)境介質(zhì)的檢測(cè)分析，彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的劣勢(shì)并發(fā)展優(yōu)勢(shì)，解決環(huán)境基質(zhì)干擾效應(yīng)和空白污染的問(wèn)題，提高適應(yīng)性、選擇性和靈敏度，降低檢出限，逐步取代GC-MS和GC-NPD的應(yīng)用。