Agilent 6890N-5975C气相色谱-质谱仪(美国Agilent公司); SK2510HP超声萃取仪(上海科导超声仪器有限公司); Laborota 4003旋转蒸发仪(德国Heidolph公司);固相萃取装置(美国Supelco公司); Turbo VAP LV氮吹浓缩仪(美国Caliper公司);弗罗里硅土(florisil,6 mL/1 g)、硅胶(silica,6 mL/1 g)和HLB(3 mL/200 mg)固相萃取柱(美国Waters公司);有机相滤膜(0.22 μ m)(日本岛津公司)。

TCEP(纯度＞98.5% )、TCPP(纯度＞95.5% )和TDCP(纯度＞96% )均购于德国Dr. Ehrenstorfer公司;正己烷、二氯甲烷、乙腈均为色谱纯,由德国Merck公司提供;丙酮、乙酸乙酯均为分析纯,均由广州化学试剂厂提供。

选取儿童手推车中的弹性填充材料(如坐垫棉、扶手棉等)作为样品进行研究。将样品剪成小于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的小块,准确称取1.0 g(精确至 0.000 1 g)样品于50 mL玻璃瓶中,加入30 mL二氯甲烷-正己烷(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂,超声萃取0.5 h。将样品溶液全部转移到圆底烧瓶中,于35 ℃水浴中旋转蒸发浓缩约至1 mL,待净化。

用6 mL正己烷-二氯甲烷(1 ∶ 1,v/v)对弗罗里硅土柱进行活化；加入样品浓缩液后,用3 mL正己烷-二氯甲烷(1 ∶ 1,v/v)淋洗,不收集;最后用6 mL丙酮-二氯甲烷(1 ∶ 1,v/v)洗脱,收集洗脱液,氮吹至近干,用正己烷定容至1 mL,过0.22 μ m有机滤膜后进行GC-MS测定。

色谱柱:DB-5MS UI(30 m×0.25 mm×0.25 μ m);进样口温度:250 ℃;载气:氦气,纯度≥99.999% ,流速为1 mL/min;进样量:1 μ L,不分流进样,1 min后开阀;升温程序:初始温度为100 ℃,保持1 min后以30 ℃/min 的速率升至250 ℃,继续以10 ℃/min 的速率升至300 ℃,保持2 min。

质谱电离方式:电子轰击(EI)源;电离能量:70 eV;离子源温度:230 ℃;传输线温度:300 ℃;质量扫描方式:采用全扫描与选择离子扫描同时扫描的方式。全扫描范围:m/z 50～500;选择离子扫描的扫描离子见表1中的定性和定量离子。

表 1 (Table 1)

表 1 有机磷酸酯阻燃剂的定性和定量离子 Table 1 Qualitative and quantitative ions for organo-phosphate ester flame retardants Compound Molecular formula Relative molecular mass Qualitative ions (m/z) Quantitative ion (m/z) TCEP C6H12Cl3O4P 285.3 63.0,204.8,142.9 248.9 TCPP C9H18Cl3O4P 327.6 98.8,200.9,76.9 124.5 TDCP C9H15Cl6O4P 430.9 380.9,190.9,98.9 74.5

表 1 有机磷酸酯阻燃剂的定性和定量离子 Table 1 Qualitative and quantitative ions for organo-phosphate ester flame retardants

图 1

Fig. 1

图 1 不同进样口温度条件下3种OPEs的色谱图 Fig. 1 Chromatograms of the three OPEs at different inlet temperatures

考察了进样口温度分别为200、250、300和320 ℃时3种目标化合物的响应情况。从图1发现,当进样口温度为200 ℃时,TDCP响应较低;升高温度至250 ℃时,TDCP的响应随之升高,而TCEP和TCPP则无明显变化;继续升高进样口温度至300 ℃时,TDCP响应有所提升,但是增加不明显,且TCPP的响应开始呈现下降趋势;当温度升至320 ℃时,TCPP下降更明显,TDCP也出现了下降的趋势,而TCEP基本无变化,说明较高的进样口温度对TCPP和TDCP影响较大。这可能是由于TCPP和TDCP在高温下发生分解所致^[17]。综合考虑后选用250 ℃作为进样口温度。

对程序升温条件进行了优化,实现了3种有机磷酸酯阻燃剂的有效分离(见图2)。另外,实验还对各个化合物的驻留时间(dwell time)进行了优化,以保证其良好的峰形和灵敏度。发现当所选定性、定量离子的驻留时间为10 ms时,其扫描循环数约为15,各化合物的峰形和灵敏度都得到了较大改善。

图 2

Fig. 2

图 2 3种有机磷酸酯在最佳分离条件下的色谱图 Fig. 2 Chromatogram of the three OPEs under optimal separation conditions

鉴于所选取的儿童手推车样品多为多孔隙填充材料,为获得尽可能高的提取效率以及提高操作简易性,采用超声方式对样品进行提取。TCEP和TDCP辛醇水分配系数的对数值(log K_ow)值分别为1.44和3.65,而TCPP的log K_ow值为2.59,位于两者之间^[18],故TCPP的萃取效率在一定程度上能代表两者的萃取效率。由于较难获得3种目标物的阳性样品,且考虑制样不均匀等因素,本实验对阳性样品中TCPP的提取效率进行了考察,并以此作为TCEP和TDCP的参考萃取效率。实验考察了乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮和二氯甲烷-正己烷(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂等对TCPP的萃取效率。结果表明,二氯甲烷-正己烷(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂具有最佳的萃取效率。同时对不同萃取时间(15、30、60和90 min)进行了考察。结果表明,当萃取时间为30 min时,TCPP已基本萃取完全,继续增加萃取时间,含量不再增加。后续对3种目标物的阳性样品进行了实验验证,过程如下:采用二氯甲烷-正己烷(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂对该样品进行了15、30、60和90 min的优化实验(取出萃取液后重新加入溶剂再萃取),结果发现,60 min的萃取结果已小于30 min萃取结果的5% ,可认为当萃取时间为30 min时,3种目标化合物已萃取完全。故选择30 min为超声萃取时间。

采用溶剂空白加标模拟净化过程,溶剂空白加标样品分别经硅胶、弗罗里硅土和HLB固相萃取柱净化,考察三者对目标化合物的回收率。结果如表2所示,3种固相萃取柱均对目标化合物回收率良好。

表 2 (Table 2)

表 2 3种固相萃取柱的回收率 Table 2 Recoveries of the three SPE columns Compound Recoveries/% Silica HLB Florisil TCEP 91.1 90.7 103.6 TCPP 87.5 95.3 93.8 TDCP 91.2 91.4 94.1

表 2 3种固相萃取柱的回收率 Table 2 Recoveries of the three SPE columns

图 3

Fig. 3

图 3 3种固相萃取柱的净化效果比较 Fig. 3 Comparison of purification effectiveness of the three SPE columns

为考察3种固相萃取柱对样品中3种目标化合物的净化效果,实验进一步对空白样品加标,超声萃取后分别经硅胶、弗罗里硅土和HLB固相萃取柱净化,比较其净化效果。从图3可以看出,硅胶柱净化效果较差,净化后TCEP和TCPP出峰处呈鼓包状,无法对目标物进行准确定性和定量分析;HLB柱和弗罗里硅土柱均对3种化合物有较好的净化效果,目标物出峰处均无干扰,实现了目标物和杂质的有效分离,但是样品经HLB柱后共洗脱的杂质较多,而弗罗里硅土柱的共洗脱杂质较少。这可能是由于两者对目标化合物的保留机理不同所致。HLB柱对3种目标化合物的保留能力极弱,机理上属于保留杂质;而弗罗里硅土柱对目标化合物保留能力较强,机理上属于保留目标物。所以,样品经HLB柱后杂质较多,可能是由于HLB柱对目标物和杂质均具有弱保留能力,使得目标物和杂质共同被洗脱下来;而样品经弗罗里硅土柱后共洗脱杂质较少,则可能是在淋洗阶段已将大部分杂质去除。综合以上考虑,本实验选取弗罗里硅土柱对3种有机磷酸酯阻燃剂进行净化。

实验比较了正己烷-二氯甲烷(1 ∶ 1,v/v)、二氯甲烷、二氯甲烷-丙酮(1 ∶ 1,v/v)和丙酮对3种目标物的洗脱效果。结果发现,采用二氯甲烷-丙酮(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂洗脱具有较好的回收率。实验进一步对二氯甲烷-丙酮混合溶液的体积比进行了优化。选择不同体积比(4 ∶ 1、2 ∶ 1、1 ∶ 1、1 ∶ 2)的二氯甲烷-丙酮混合溶液作为洗脱溶剂,比较其洗脱效果。结果显示,随着丙酮比例的增加,回收率逐渐上升;但当二氯甲烷-丙酮的体积比增至1 ∶ 2时,洗脱液颜色加深,且杂质明显增加。综合考虑回收率和杂质分离效果,选择二氯甲烷-丙酮(1 ∶ 1,v/v)混合溶剂作为洗脱溶剂。

在最优的萃取和测定条件下,对该方法的线性范围、检出限和定量限进行了评价。配制系列标准溶液,得到各目标化合物的线性范围、线性方程(x为质量浓度(mg/L),y为峰面积)和相关系数,结果见表3。采用样品空白基质溶液逐级稀释标准溶液,以3倍信噪比确定了方法的检出限(LOD)为0.01 mg/kg,以10倍信噪比确定了方法的定量限(LOQ)为0.1 mg/kg(见表3)。本文方法灵敏度高,能满足日常检测需要,为应对儿童用品国际贸易技术壁垒提供了技术支持。

表 3 (Table 3)

表 3 有机磷酸酯的线性关系、检出限和定量限 Table 3 Linear relationships,limits of detection (LODs) and limits of quantitation (LOQs) of the OPEs Compound Linear range/(mg/L) Linear equation Correlation coefficient (R2) LOD/(mg/kg) LOQ/(mg/kg) TCEP 0.01-10 y=16280x-2978 0.9994 0.01 0.1 TCPP 0.01-10 y=36630x-5977 0.9999 0.01 0.1 TDCP 0.01-10 y=40530x-8652 0.9991 0.01 0.1 y: peak area; x: mass concentration,mg/L.

表 3 有机磷酸酯的线性关系、检出限和定量限 Table 3 Linear relationships,limits of detection (LODs) and limits of quantitation (LOQs) of the OPEs

表 4 (Table 4)

表 4 儿童手推车中有机磷酸酯的含量 Table 4 Contents of the OPEs in baby carriages Sample Contents/(mg/kg) TCEP TCPP TDCP 1 - 3.2 - 2 6.2 12.6 10.4 3 24.5 44.1 183.6 4 - 46.7 - 5 - 1.2 - 6 - 1.6 - 7 - 15312.8 - 8 - 3.2 - 9 - - - 10 - - - 11 - 2.4 - 12 - 2.0 - 13 - 21.4 - 14 - 74.4 - 15 - - - 16 - - - 17 - 1.5 - 18 - 1.2 - 19 - 3.2 - 20 - - - 21 - 1.8 - 22 - 2254.8 - 23 - 2.0 - 24 - 1.0 - 25 - - - 26 - 177.0 - 27 - 2.6 - 28 - 2.8 - 29 - 2.0 - 30 - 92.8 - 31 - 3.5 - 32 - - - 33 - 163.6 - 34 - 2.0 - 35 - 7903.1 - 36 - 17.5 - 37 - 2.3 - -: not detected.

表 4 儿童手推车中有机磷酸酯的含量 Table 4 Contents of the OPEs in baby carriages

在优化的实验条件下对添加水平分别为0.1和5.0 mg/kg的空白加标样品进行回收率测定。结果表明,6次平行测定的回收率范围为89.5% ～107.3% ,且相对标准偏差(RSD)≤8.9% ,表明该方法可靠,可用于儿童手推车样品中3种有机磷酸酯的测定。

本实验对19部儿童手推车进行了采样,共采集了37个样品,并进行了3种有机磷酸酯阻燃剂的测试,结果见表4。TCPP的检出率最高(81.1% ),含量范围为1.0~15 312.8 mg/kg,超标(＞5 mg/kg)率为32.4% ,且有2个样品中检出了TCEP和TDCP,均已超标(3号样品的谱图见图4)。由此,可以推断儿童手推车中普遍存在有机磷酸酯阻燃剂的暴露风险。

图 4

Fig. 4

图 4 实际样品中有机磷酸酯的色谱图 Fig. 4 Chromatogram of OPEs in a real sample

本研究建立了超声萃取-固相萃取柱净化-气相色谱/质谱法对儿童手推车样品中3种有机磷酸酯阻燃剂进行检测。该方法具有灵敏度高、重现性好等特点,且定性能力强,能很好地排除基质干扰。分析的37批次样品中,TCPP检出率高达81.1% ,超标率为32.4% 。2个样品中检出了TCEP和TDCP,且均已超标。由此可以推断儿童手推车中存在较高的有机磷酸酯阻燃剂暴露风险。