一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法
【专利摘要】本发明公开了一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法，属于环境中痕量有机磷阻燃剂的检测领域。主要步骤是：首先通过加速溶剂萃取仪提取样品中的目标物，然后通过凝胶渗透色谱净化，采用固相萃取小柱实现进一步净化和富集，最后浓缩定容，使用气相色谱-质谱联用仪检测定量。本发明建立并优化了底泥中有机磷阻燃剂的前处理方法，其自动化程度高，重现性好；运用气相色谱-质谱仪进行定量检测，检测限低，灵敏度高，对于9种有机磷阻燃剂的检出限均低于0.340μg/g。本发明实现了底泥这种复杂环境介质中多种痕量有机磷阻燃剂的同步分析检测，灵敏而准确，弥补了目前该领域技术的不足。
【专利说明】-种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环境中痕量有机磷阻燃剂的检测方法，更具体地说，涉及一种同 步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法。
【背景技术】
[0002] 有机憐阻燃剂（Organic Phosphate Flame Retardants, OPFRs)具有阻燃效果持 久，与聚合物基材兼容性好，耐水、耐热以及耐迁移等特点，广泛应用于电子、纺织、化工、建 材等行业中。有机磷阻燃剂的广泛使用，对人类和生态环境也会产生一定的影响。部分有 机磷阻燃剂性质十分稳定，具有生物累积性，长期与其接触会对人体产生不利的影响，如免 疫系统功能退化，生殖系统障碍，甲状腺功能不足，甚至部分有机磷阻燃剂具有致癌性。与 其他添加剂不同，有机磷阻燃剂是通过混合而非化学键合的方式添加入材料中的，因此容 易通过蒸发、磨损、渗滤等方式扩散到环境中。土壤是有机磷阻燃剂的一大受纳体，例如， 德国的Elke Fries等人在土壤中检测出磷酸三（2-氯乙基）酯（tri (2-chloroethyl) phosphate, TCEP)、憐酸三-(2-氯丙基）酯（tri(l-chlor〇-2-p;ropyl) phosphate, TCPP)和 憐酸三（丁氧基乙基）酯（Tris(2_butoxyethyl)phosphate, ΤΒΕΡ)。
[0003] 不同的有机磷阻燃剂的理化性质存在很大的差异，例如，磷酸三乙酯 (Triethyl Phosphate, ΤΕΡ)有很强的极性且挥发性强，而磷酸三（2-乙基）己基酯 (Tri (2-ethylhexyl)Phosphate, TEHP)难溶于水且不易挥发。这给多种有机磷阻燃剂的 同步检测分析带来了 一定的难度。底泥基质复杂，含有大量有机质和色素等杂质，其分析 过程包括萃取、净化及仪器分析等步骤。目前关于底泥中有机磷阻燃剂检测的报道较少。 萃取方法主要有索氏提取法、微波辅助萃取法和加速溶剂萃取法（Accelerated Solvent Extraction, ASE)。凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC)是先进的大分 子去除技术，目前被广泛用于生物样和底泥等复杂环境样品中去除大分子杂质。固相萃取 (Solid Phase Extraction, SPE)可以选择性吸附目标物和相似性质的物质。气相色谱-质 谱联用法（Gas Chromatography-Mass, GC-MS)适合做多组份混合物的定性和定量分析。
[0004] M. Garcia-Lopez 在 2009 年（Garcia-Lopez M.，Rodriguez I.，Cela R. , Pressurized liquid extraction of organophosphate triesters from sediment samples using aqueous solutions.Journal of Chromatography A, 2009, 1216(42) :6986-6993.)报导了 ASE与SPE联用对底泥样品中有机磷阻燃剂前处理 的分析方法，但由于该方法中ASE萃取溶剂选用水：乙腈（75/25, v/v)，对弱极性的TEHP回 收率不高，因此难以实现对底泥样品中有机磷阻燃剂的同步检测。
【发明内容】
[0005] 1.发明要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的在于提供一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法，建立了一 种有效的ASE-GPC-SPE组合进行前处理的技术，优化了各萃取、净化检测前处理条件，通过 与GC-MS联用，从而克服了不能同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂，以及复杂环境中多种 有机磷阻燃剂检测效果差的问题。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为达到上述目的，本发明通过加速溶剂萃取、凝胶渗透色谱净化、固相萃取富集以 及气相色谱-质谱联用仪检测等多种技术的联用，从而实现底泥中多种有机磷阻燃剂的同 步萃取、净化、富集和测定。具体的技术方案如下：
[0009] 步骤一：底泥样品的处理，将预冻过的底泥样品置于冻干仪中冻干，将冻干后的底 泥样品磨碎并过200目筛；
[0010] 步骤二：加速溶剂萃取，在高温高压下用乙酸乙酯将目标物萃取出来；
[0011] 步骤三：凝胶渗透色谱净化，根据分子量大小差异将部分杂质去除；
[0012] 步骤四：固相萃取柱净化富集，用固相萃取小柱做进一步的净化，对洗脱液进行浓 缩，溶剂替换再定容，转移至进样小瓶中待测；
[0013] 步骤五：上机检测，通过气相色谱-质谱联用仪对样品进行测定。
[0014] 更进一步的，步骤二中秤取底泥样品为5-10g，加入回收率指示内标混合溶液，平 衡过夜；再秤取2-5g硅藻土与底泥样品搅拌混匀。
[0015] 步骤二中加速溶剂萃取条件为：用乙酸乙酯做萃取溶剂，在1500psi压力，90°C萃 取温度条件下，加热，静态萃取，循环2次，用体积为萃取池体积60%的溶剂冲洗萃取池，最 后用氮气吹扫ll〇s。
[0016] 步骤三中所使用的洗脱溶剂为乙酸乙酯和环己烷的混合物，乙酸乙酯和环己烷的 体积比为1:1，流出液的收集时间为7. 5-20min。
[0017] 步骤四中所用固相萃取柱为HLB柱，流速保持4ml/min，洗脱溶剂为3-5ml的乙酸 乙酯。
[0018] 步骤五中气相色谱的升温程序为色谱柱初始温度50°C，保持lmin后，以25°C /min 程序升温到280°C，保持3min ;传输线温度280°C。
[0019] 步骤五中气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，扫描方式为选择离子扫描模式。
[0020] 3.有益效果
[0021] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显着效果：
[0022] (1)本发明建立并优化了底泥样品中有机磷阻燃剂的ASE-GPC-SPE组合前处理方 法，并用GC-MS进行定量分析。本方法的特点是自动化程度高，重现性好，对底泥这种复杂 的环境介质也可以实现良好的萃取和净化效果。
[0023] (2)本发明同步分析了 9种有机磷阻燃剂，各种目标物的绝对回收率为 36. 97 % -94. 14%，相对回收率为87 % -114%，相对标准偏差为2 % -15 %，方法的检出限为 0. 003-0. 340 μ g/g，定量限为0. 012-0. 800 μ g/g，满足定量分析的要求。
[0024] (3)本发明建立并优化了底泥样品中有机磷阻燃剂的ASE-GPC-SPE萃取、净化与 GC-MS检测联用，实现了底泥中多种有机磷阻燃剂的同步、快速、准确、灵敏的定量检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为有机磷阻燃剂的标准物质在GPC柱上的流出曲线；
[0026] 图2为实施例2中9种有机磷阻燃剂、回收率指示内标和定量内标的选择离子扫 色谱图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明用GC-MS对底泥样品中多种有机磷阻燃剂进行同步定性定量检测，根据保 留时间和选择的特征离子（表1)，与标准化合物的谱图（图2)对比，可以判断底泥样品中 是否含有该种化合物；根据目标物与内标的峰面积比，利用外标法计算得到底泥样品中各 有机磷阻燃剂的浓度。
[0028] 仪器和试剂：
[0029] 气相色谱仪：美国ThermoFisher公司；色谱柱：AglientDB_5MS色谱柱 (3〇11^0.25_\0.25 4 111);载气：氦气（纯度 99.999%)。
[0030] 质谱仪：美国Thermo Fisher公司。
[0031] 有机磷阻燃剂标准储备液：9种有机磷阻燃剂采用乙酸乙酯稀释，分别配制成浓 度为10 μ g/ml的标准储备液。
[0032] 有机磷阻燃剂混合标准储备液：于9种有机磷阻燃剂标准储备液中各取1ml于 10mL容量瓶中混合，用乙酸乙酯稀释，配置成1 μ g/mL的混合标准储备液。
[0033] 内标回收率混合储备液：4种回收率指示物内标（TPrP-d21、TnBP-d27和 TPhP-dl5)用乙酸乙酯配制内标回收率混合储备液（lyg/mL)。由于底泥基质复杂，实验选 用TEP-d 15、TPrP-d21、TnBP-d27和TPhP-d 15作为回收率指示内标，确定各种目标化合物的 相对回收率，减少仪器状态以及实验操作的不可重复性带来的实验误差，使定量更准确。
[0034] PCB156-d3储备液：用乙酸乙酯配制内标物PCB156-d3储备液（480ng/mL)。
[0035] 实施例1
[0036] 本实施例着重于分析对标准溶液中有机磷阻燃剂GC-MS测定方法的优化。
[0037] 步骤一，标准样品的配制：配制梯度为5_500ng/L的混合标准使用液。具体为用移 液枪分别取一定量有机磷阻燃剂混合标准储备液和内标回收率混合储备液置于进样小瓶 中，再加入240ng内标物PCB156-d3,用乙酸乙酯稀释至lmL，得到相应浓度的标准溶液。
[0038] 步骤二：上述各浓度混合标准使用液进行GC-MS检测，设定色谱条件为：流量lmL/ min ;进样口温度250°C，进样量1 μ L，脉冲不分流进样；色谱柱初始温度50°C，保持lmin 后，以25°C /min程序升温到280°C，保持3min ;传输线温度280°C。质谱条件为：电子轰击 离子源（EI);电子加速电压70eV;离子源温度250°C;扫描方式为全扫描（Full Scan)和分 段选择离子扫描（SM);全扫范围：m/z50-500。
[0039] 各种有机磷阻燃剂的GC-MS参数见表1。
[0040] 表1各种有机磷阻燃剂的GC-MS参数表
[0041]
【权利要求】
1. 一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法： 步骤一：底泥样品的处理，将预冻过的底泥样品置于冻干仪中冻干，将冻干后的底泥样 品磨碎并过200目筛； 步骤二：加速溶剂萃取，在高温高压下用乙酸乙酯将目标物萃取出来； 步骤三：凝胶渗透色谱净化，根据分子量大小差异将部分杂质去除； 步骤四：固相萃取柱净化富集，用固相萃取小柱做进一步的净化，对洗脱液进行浓缩， 溶剂替换再定容，转移至进样小瓶中待测； 步骤五：上机检测，通过气相色谱-质谱联用仪对样品进行测定。
2. 根据权利要求1所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法，其特征在于 步骤二中秤取底泥样品为5-10g，加入回收率指示内标混合溶液，平衡过夜；再秤取2-5g硅 藻土与底泥样品搅拌混匀。
3. 根据权利要求1所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法，其特征在于 步骤二中加速溶剂萃取条件为：用乙酸乙酯做萃取溶剂，在1500psi压力，90°C萃取温度条 件下，加热，静态萃取，循环2次，用体积为萃取池体积60%的溶剂冲洗萃取池，最后用氮气 吹扫110s。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法， 其特征在于步骤三中所使用的洗脱溶剂为乙酸乙酯和环己烷的混合物，乙酸乙酯和环己烷 的体积比为1:1，流出液的收集时间为7. 5-20min。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法， 其特征在于步骤四中所用固相萃取柱为HLB柱，流速保持4mL/min，洗脱溶剂为3-5mL的乙 酸乙酯。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法， 其特征在于步骤五中气相色谱的升温程序为色谱柱初始温度50°C，保持lmin后，以25°C / min程序升温到280°C，保持3min ;传输线温度280°C。
7. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法， 其特征在于步骤五中气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，扫描方式为选择离子扫描模 式。
8. 根据权利要求1所述的一种同步检测底泥中多种有机磷阻燃剂的方法，其特征在 于： 步骤二中加速溶剂萃取条件为：在1500psi压力，90°C萃取温度条件下，加热，静态萃 取； 步骤三中所使用的洗脱溶剂为为乙酸乙酯和环己烷的混合物，乙酸乙酯和环己烷的体 积比为1:1，流出液的收集时间为7. 5-20min ; 步骤四中所用固相萃取柱为HLB柱，流速保持4mL/min，洗脱溶剂为乙酸乙酯； 步骤五中气相色谱的升温程序为色谱柱初始温度50°C，保持lmin后，以25°C /min程 序升温到280°C，保持3min ;传输线温度280°C ;气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，扫 描方式为选择离子扫描模式。
【文档编号】G01N30/02GK104049049SQ201410324573
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】何欢, 严小菊, 庄园, 孙成, 杨绍贵 申请人:南京大学