一种水样中有机磷酸酯的检测分析方法

1.本发明涉及环境检测分析方法领域，具体涉及一种水样中有机磷酸酯的微量快速检测分析方法。


背景技术：

2.有机磷酸酯(organophosphate esters，opes)作为阻燃剂和增塑剂被广泛应用于纺织、电子、塑料和其他行业。opes是一组具有相同磷酸酯基本单元-磷酸酯中心和不同取代基的化合物。根据取代基类型的不同，opes被分为卤代烷基磷酸酯，非卤代烷基磷酸酯和芳基磷酸酯。在用途方面，氯代烷基和芳基磷酸酯主要用作塑料、纺织品、电子设备以及家具和建筑的阻燃剂，以提高耐火性。非氯代烷基磷酸酯主要用作增塑剂，也用作消泡、油漆添加剂、液压油或地板抛光。
3.氯代烷基磷酸酯被列入欧洲联盟(eu)第2次(1995年)和第4次(2000年)优先清单进行风险评估，磷酸三(2-氯乙基)酯(tcep)已于2008年被欧盟列为“潜在的人类致癌物”(致癌物3类)。非氯代有机磷酸酯，磷酸三甲酯(tmp)被认为具有遗传毒性，磷酸三丁酯(tnbp)和磷酸三苯酯(tphp)也有神经毒性作用，而磷酸三氧乙酯(tbep)也是一种可疑的致癌化合物。
4.由于使用的opes以物理掺混而非化学键合方式加入材料中，因此很容易从塑料中释放出来，并通过挥发、磨损和溶解进入环境，并通过进一步大气远距离输送以及气-水循环进入到不同的环境介质。人体可能通过各种途径暴露于opes，如吸入、摄入和皮肤接触。据报道，opes及其代谢物已在动物组织和人体血液、尿液中被检测到。鉴于opes不良影响的持续报道，这类化学品在环境中的存在、迁移和转化引起了广泛关注。为了准确评估opes的环境风险，急需建立便捷、准确、灵敏检测方法，特别是水样中opes的检测方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种水样中有机磷酸酯的检测分析方法。该方法针对环境介质中opes的浓度较低以及传统液液萃取过程中样品体积量大、有机溶剂消耗量大、操作繁琐等问题，采用微量液液萃取法对水样中的有机磷酸酯进行萃取，操作简单、耗时短；使用hplc-ms对富集后的有机磷酸酯进行定量分析，能够实现有机磷酸酯的快速定量测定。
6.一种水样中有机磷酸酯的检测分析方法，包括：
7.配制标准溶液：对1μg
·
ml-1
的有机磷酸酯混合标准溶液进行稀释并加入浓度为200μg
·
l-1
的内标物，得到内标物浓度为20μg
·
l-1
、12种有机磷酸酯浓度分别为0.2、1、5、10、25、50、100、200、500μg
·
l-1
的配制后的梯度混合标准溶液；所述配制标准溶液阶段的内标物为tnbp-d27和tphp-d15；
8.样品预处理：将采集的水样利用0.45μm微孔滤膜进行过滤，向10ml玻璃离心管中加入10ml过滤后的水样，再加入一定量的内标物，涡旋30s，充分混匀；加入1ml二氯甲烷，涡
旋1min，充分混匀；在3000rpm转速下离心分离2min，获得分层明显的水相和有机相；移除上层水相，吸取下层有机相至进样小瓶，将有机相氮吹至近干并用甲醇定容至200μl，涡旋混匀30s，过0.22μm滤膜，获得预处理后的样品；将预处理后的样品保存在-20℃冰箱中；其中，样品预处理阶段的所述内标物是指质量为4ng的tnbp-d27和tphp-d15；
9.以高效液相色谱串联质谱法测定梯度混合标准溶液和预处理后的样品，获得各有机磷酸酯单体的hplc-ms参数；
10.采用内标法进行定量分析，用梯度混合标准溶液检测数据绘制有机磷酸酯的标准曲线，根据响应与浓度的对应关系得到样品中有机磷酸酯的含量。
11.进一步的，所述有机磷酸酯混合标准溶液包括六种烷基有机磷酸酯、三种氯代烷基有机磷酸酯和三种芳基有机磷酸酯，其中所述烷基有机磷酸酯包括：磷酸三乙酯(tep)、磷酸三丙酯(tprp)、磷酸三正丁酯(tnbp)、磷酸三正戊酯(tpep)、磷酸三(2-乙基己基)酯(tehp)、磷酸三(丁氧基乙基)酯(tboep)；所述氯代烷基有机磷酸酯包括：磷酸三(2-氯乙基)酯(tcep)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcipp)、磷酸三(1，3-二氯异丙基)酯(tdcipp)；所述芳基有机磷酸酯：磷酸三苯酯(tphp)、磷酸三甲苯酯(tcrp)、磷酸三(2-乙基己基二苯基)酯(ehdpp)。
12.进一步的，所述标准曲线的绘制包括如下步骤：对于内标物浓度为20μg
·
l-1
、12种有机磷酸酯浓度为0.2、1、5、10、25、50、100、200、500μg
·
l-1
的混合标准溶液进行hplc-ms测试，得到定量离子积分的峰面积，制作被测组分与内标物的浓度比与面积比的关系曲线，即为标准曲线。
13.进一步的，在获得有机磷酸酯的含量后还包括采用空白加标或基质加标方法进行验证，具体包括如下步骤：
14.在超纯水、海水、自来水、湖水样品中分别加入1μg
·
ml-1
混合标准溶液10μl，每种水样重复测定五次，测试待测样品的加标回收率，从而判断测得的有机磷酸酯含量的准确性。
15.与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
16.本发明采用微量液液萃取的方法对水样中的有机磷酸酯进行萃取，可以避免传统液液萃取样品体积需求量大、有机溶剂消耗量大、操作繁琐等问题，同时所用萃取溶剂极性选择范围宽，可以完成较多种类有机磷酸酯的快速萃取，提高检测效率。
17.本方法采用高效液相色谱串联质谱对富集后样品中的有机磷酸酯进行检测，在定量反应监测模式下大大提高了分析方法的灵敏度和选择性，降低了检出限，适用于多种水体环境中痕量有机磷酸酯的定量检测。
18.本发明可以对12种有机磷酸酯进行有效分离、准确定性和精确定量，12种有机磷酸酯的线性范围为0.2-500μg
·
l-1
，标准曲线的相关系数(r2)均大于0.99，目标物空白加标回收率为86-109％，检出限为2.19-125.26ng
·
l-1
。
附图说明
19.图1是本发明所述水样中有机磷酸酯的检测分析方法的流程示意图；
20.图2为实施例1中处理前后超纯水加标样品的总离子流图色谱图；
21.图3为实施例2中处理前后海水加标样品的总离子流图色谱图；
22.图4为实施例2中处理前后自来水加标样品的总离子流图色谱图；
23.图5为实施例2中处理前后湖水加标样品的总离子流图色谱图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述，所描述的具体的实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
25.实施例1：方法空白值、空白加标回收率实验。
26.一种水样中有机磷酸酯的检测分析方法，包括：
27.步骤一：配制标准溶液：对有机磷酸酯混合标准溶液进行稀释，得到浓度为0.2、1、5、10、20、50、200、500μg
·
l-1
的梯度混合标准溶液。所述分析的有机磷酸酯包括六种烷基有机磷酸酯：磷酸三乙酯(tep)、磷酸三丙酯(tprp)、磷酸三正丁酯(tnbp)、磷酸三正戊酯(tpep)、磷酸三(2-乙基己基)酯(tehp)、磷酸三(丁氧基乙基)酯(tboep)；三种氯代烷基有机磷酸酯：磷酸三(2-氯乙基)酯(tcep)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcipp)、磷酸三(1，3-二氯异丙基)酯(tdcipp)；三种芳基有机磷酸酯：磷酸三苯酯(tphp)、磷酸三甲苯酯(tcrp)、磷酸三(2-乙基己基二苯基)酯(ehdpp)。
28.所述步骤一配制标准溶液具体为，配制内标物(tnbp-d27和tphp-d15)浓度为20μg
·
l-1
、12种有机磷酸酯浓度为0.2、1、5、10、25、50、100、200、500μg
·
l-1
的梯度混合标准溶液，配制细节见表1。
29.表1 标准溶液的配制
[0030][0031]
其中，表1中
①
x为1μg
·
ml-1
的12种opes混合标准溶液，混内标a即指步骤一中加入的内标物，为200μg
·
l-1
的tnbp-d27和tphp-d15。
[0032]
②
取进样瓶y，加100μl x(1μg
·
ml-1
)，900μl甲醇，共计1000μl，记为y(100μg
·
l-1
)。
[0033]
③
取进样瓶z，加100μl y(100μg
·
l-1
)，900μl甲醇，共计1000μl，记为z(10μg
·
l
‑1)。
[0034]
④
取进样瓶w，加100μl z(10μg
·
l-1
)，900μl甲醇，共计1000μl，记为w(1μg
·
l-1
)。
[0035]
步骤二：样品预处理：将采集的水样利用0.45μm微孔滤膜进行过滤，将向10ml玻璃离心管中加入10ml过滤后的水样，继续加入4ng的内标物tnbp-d27和tphp-d15，涡旋30s，充分混匀；加入1ml二氯甲烷，涡旋1min，充分混匀；在3000rpm转速下离心分离2min，两相明显分层；用滴管移去上层水相，用注射器将下层有机相转移至2ml进样小瓶；氮吹至近干并用甲醇定容至200μl，涡旋混匀30s，过0.22μm滤膜。将预处理后的样品保存在-20℃冰箱中，待进行hplc-ms检测。
[0036]
步骤三：以高效液相色谱串联质谱法测定标准溶液和样品。
[0037]
所述步骤三高效液相色谱-质谱条件为：
[0038]
液相色谱条件：
[0039]
agilent infinity 1260高效液相色谱系统；色谱柱：zorbax eclipse plus c
18
柱(2.1mm
×
150mm；3.5μm)；柱温为40℃；流动相：a：0.1％甲酸水溶液，b：纯甲醇；流动相流速为0.4ml
·
min-1
；进样体积为10μl；梯度洗脱条件见表2
[0040]
表2 梯度洗脱条件
[0041][0042]
质谱条件：agilent 6460三重四级杆质谱检测器；离子源：esi，离子源温度：300℃，电离模式：正离子模式；干燥气流速：7l
·
min-1
；雾化器压力：45psi；鞘气温度：350℃，鞘气流速：11l
·
min-1
；碰撞电压：3.5kv；喷嘴电压：0kv；采集方式：定量反应监测模式(mrm)。有关各有机磷酸酯单体的hplc-ms参数见表3：
[0043]
表3 hplc-ms参数
[0044][0045]
步骤四：采用内标法进行定量分析，用梯度混合标准溶液检测数据绘制有机磷酸酯的标准曲线，结果如表4所示。根据响应与浓度的对应关系得到样品中有机磷酸酯的含量。所述内标法为通过在样品中加入一定量的内标物从而校正整个实验过程的系统误差，操作条件稍有变化或是仪器的误差对结果均不会产生较大影响。绘制有机磷酸酯标准曲线具体为，对于内标(tnbp-d27和tphp-d15)浓度为20μg
·
l-1
、12种有机磷酸酯浓度为0.2、1、5、10、25、50、100、200、500μg
·
l-1
的梯度混合标准溶液进行hplc-ms测试，得到定量离子积分的峰面积，做浓度比(被测组分与内标物)与面积比(被测组分与内标物)的关系曲线，此曲线即为标准曲线。
[0046]
表4 校正曲线：
[0047][0048]
在超纯水样品中加入10μl混合标准溶液(1μg
·
ml-1
)来测试分析物的回收率，每种样品重复测定五次，作为平行对照。图2示出实施例1中处理前后超纯水加标样品的总离子流图色谱图；用该方法萃取-测定超纯水中各有机磷酸酯单体含量，可计算出该方法的空白值与空白加标回收率(见表5)。
[0049]
表5 方法空白值和空白加标回收率(n＝5)
[0050][0051]
nd：not detected，未检出
[0052]
实施例2：运用本发明对渤海湾近岸海水、自来水以及景观湖中的有机磷酸酯进行分析。
[0053]
实施例2的具体实施步骤与实施例1的步骤一至四类似，以下只描述区别内容。
[0054]
步骤四中采用内标法进行定量分析，分别萃取-测定海水、自来水、景观湖水中的12种有机磷酸酯，各有机磷酸酯单体并未检出(见表6)。
[0055]
为了检验所提出方法的实用性，通过基质加标实验来测试该方法在不同来源水样中的回收率。
[0056]
在海水、自来水、湖水样品中加入1μg
·
ml-1
混合标准溶液10μl，设置五个平行。用该方法萃取-测定海水、自来水、湖水加标样品中的有机磷酸酯，可以得到不同基质的加标回收率，可考察有机磷酸酯在实际水样中的回收效果，确认本技术方法的有效性，其测试结果如表6所示。
[0057]
图3-5分别示出实施例2中处理前后海水、自来水、湖水加标样品的总离子流图色谱图。
[0058][0059]
表6 三种水样中12种有机磷酸酯的含量以及加标回收率(n＝5)
[0060]
在实际水样的分析中，加标回收率介于90％和125％之间(除海水中tehp回收率为140％、湖水中tehp回收率为145％)，rsd均低于20％。本方法与其他方法相比，具有简便、快速、节省试剂等优势。图3-5说明本方法能够有效实现不同水体中opes的富集，适用于高污染水体中opes的快速定性定量分析。
[0061]
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。