直接进样- LC-MS/MS测定水中16种有机磷酸酯类化合物

刘殿甲, 吴宇峰, 张静, 左明, 王效国, 王洪乾, 张肇元, 郭栋. 直接进样- LC-MS/MS测定水中16种有机磷酸酯类化合物[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1165-1175. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2021110801
引用本文: 刘殿甲, 吴宇峰, 张静, 左明, 王效国, 王洪乾, 张肇元, 郭栋. 直接进样- LC-MS/MS测定水中16种有机磷酸酯类化合物[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1165-1175. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2021110801
LIU Dianjia, WU Yufeng, ZHANG Jing, ZUO Ming, WANG Xiaoguo, WANG Hongqian, ZHANG Zhaoyuan, GUO Dong. Simultaneous determination of 16 organophosphates in waters by direct injection LC-MS/MS[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1165-1175. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2021110801
Citation: LIU Dianjia, WU Yufeng, ZHANG Jing, ZUO Ming, WANG Xiaoguo, WANG Hongqian, ZHANG Zhaoyuan, GUO Dong. Simultaneous determination of 16 organophosphates in waters by direct injection LC-MS/MS[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1165-1175. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2021110801

直接进样- LC-MS/MS测定水中16种有机磷酸酯类化合物

    通讯作者: Tel:15510860485,E-mail: zhangjing_gogo@126.com

Simultaneous determination of 16 organophosphates in waters by direct injection LC-MS/MS

    Corresponding author: ZHANG Jing, zhangjing_gogo@126.com
  • 摘要: 本文通过对空白污染消除和样品前处理方法优化,建立了直接进样-高效液相色谱串联质谱测定水中有机磷酸酯类化合物(OPEs)的检测方法. 通过液相色谱流路中安装捕集柱、清洗进样瓶、以玻璃注射器代替移液枪、过滤用PTFE滤膜可以消除相应空白污染;通过水样过滤前加入1倍体积甲醇可以减少滤膜对高脂溶性OPEs的截留,物质回收率提高至80%以上. 方法优化后,16种OPEs标准曲线R2均大于0.995,检出限在1.40×10−3—0.04 μg·L−1. 实验室空白水样低、中、高浓度的物质加标回收率和相对标准偏差(n=6)分别在70.4%—110%和1.8%—15.4%;污水处理厂出水水样的物质加标回收率和相对标准偏差(n=6)分别为70.5%—119%和2.6%—25.8%. 因此,优化的方法具有较高的精密度和准确度,可以满足直接进样法检测OPEs的需求.
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  • 图 1  TMP、TEP和TCEP在不同比例甲醇水溶液中的出峰情况

    Figure 1.  Chromatogram shape of TMP、TEP and TCEP with different proportions methanol

    图 2  溶剂中甲醇含量对目标化合物的峰面积影响情况

    Figure 2.  Effects of different proportions methanol in solvent on the peak area

    图 3  安装捕集柱前后检出物出峰情况

    Figure 3.  Peaks before and after the implementation of trap column

    图 4  不同材质滤膜的背景污染情况

    Figure 4.  Background pollution of different material of membrane filters

    图 5  经PTFE滤膜过滤后水样中OPEs的回收率

    Figure 5.  Recoveries of OPEs after filtration by PTFE filter

    表 1  16种有机磷酸酯类阻燃剂MRM检测条件

    Table 1.  Optimized mass-spectrometric conditions for determining of 16 OPEs

    化合物
    Compounds
    母离子
    Parent ion(m/z)
    子离子
    Product ion(m/z)
    锥孔电压/V
    Cone voltage
    碰撞电压/ eV
    Collision voltage
    对应内标
    Internal standards
    TMP141108.9*3614TnBP-D27
    78.93620
    TEP18398.9*216
    15528
    TPrP225.198.9*216
    140.9210
    TiBP267.299*1017
    155109
    TnBP267.299*2515
    155259
    EHDPP363.177*1842
    2511818
    TBEP399.1199*214
    299.1212
    TEHP435.398.9*3830
    323.2386
    TCEP286.998.9*3025TCPP-D18
    160.93016
    TCPP32799*3024
    1753011
    TDCP430.899*1626
    2091615
    TDBPP698.799*3024
    298.83017
    TTBNP1018.565.1*5851
    1455837
    TPhP327152*2836TPhP-D15
    772836
    TCrP369165*3045
    913035
    CDP341152*3037
    913037
    TnBP-D27294.3101.9*1618
    166.11612
    TCPP-D18347.1101.9*1020
    183.11012
    TPhP-D15342.281.8*4042
    159.84038
    化合物
    Compounds
    母离子
    Parent ion(m/z)
    子离子
    Product ion(m/z)
    锥孔电压/V
    Cone voltage
    碰撞电压/ eV
    Collision voltage
    对应内标
    Internal standards
    TMP141108.9*3614TnBP-D27
    78.93620
    TEP18398.9*216
    15528
    TPrP225.198.9*216
    140.9210
    TiBP267.299*1017
    155109
    TnBP267.299*2515
    155259
    EHDPP363.177*1842
    2511818
    TBEP399.1199*214
    299.1212
    TEHP435.398.9*3830
    323.2386
    TCEP286.998.9*3025TCPP-D18
    160.93016
    TCPP32799*3024
    1753011
    TDCP430.899*1626
    2091615
    TDBPP698.799*3024
    298.83017
    TTBNP1018.565.1*5851
    1455837
    TPhP327152*2836TPhP-D15
    772836
    TCrP369165*3045
    913035
    CDP341152*3037
    913037
    TnBP-D27294.3101.9*1618
    166.11612
    TCPP-D18347.1101.9*1020
    183.11012
    TPhP-D15342.281.8*4042
    159.84038
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    表 2  16种有机磷酸酯类化合物的水溶解性数据

    Table 2.  Water Solubility of 16 OPEs

    化合物
    Compounds
    CAS分子量
    Molecular weight
    水溶解度/(g·L−1
    Water solubility
    水溶解度/(mol·L−1a
    Water solubility
    TMP512-56-1140.15003.57
    TEP78-40-0182.24962.72
    TPrP513-08-6224.26.462.88×10−2
    TiBP126-71-6266.31.62×10−26.09×10−5
    TnBP126-73-8266.30.281.05×10−3
    EHDPP1241-94-7362.41.90×10−35.25×10−6
    TBEP78-51-3398.51.102.76×10−3
    TEHP78-42-2434.62.06×10−34.75×10−6
    TCEP115-96-8285.56.992.45×10−2
    TCPP13674-84-5327.61.203.65×10−3
    TDCP13674-87-8430.96.98×10−31.62×10−5
    TDBPP126-72-7697.68.02×10−31.15×10−5
    TTBNP19186-97-11018.54.50×10−44.42×10−7
    TPhP115-86-6326.31.91×10−35.86×10−6
    TCrP1330-78-5368.42.17×10−45.88×10−7
    CDP26444-49-5340.31.15×10−33.38×10−6
      a 数据来自US EPA.
    化合物
    Compounds
    CAS分子量
    Molecular weight
    水溶解度/(g·L−1
    Water solubility
    水溶解度/(mol·L−1a
    Water solubility
    TMP512-56-1140.15003.57
    TEP78-40-0182.24962.72
    TPrP513-08-6224.26.462.88×10−2
    TiBP126-71-6266.31.62×10−26.09×10−5
    TnBP126-73-8266.30.281.05×10−3
    EHDPP1241-94-7362.41.90×10−35.25×10−6
    TBEP78-51-3398.51.102.76×10−3
    TEHP78-42-2434.62.06×10−34.75×10−6
    TCEP115-96-8285.56.992.45×10−2
    TCPP13674-84-5327.61.203.65×10−3
    TDCP13674-87-8430.96.98×10−31.62×10−5
    TDBPP126-72-7697.68.02×10−31.15×10−5
    TTBNP19186-97-11018.54.50×10−44.42×10−7
    TPhP115-86-6326.31.91×10−35.86×10−6
    TCrP1330-78-5368.42.17×10−45.88×10−7
    CDP26444-49-5340.31.15×10−33.38×10−6
      a 数据来自US EPA.
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    表 3  不同品牌空白样品瓶检测结果

    Table 3.  Test results of different brand of blank sample vials

    化合物
    Compounds
    浓度/(μg·L−1
    Concentrations
    样品瓶A
    Sample vial A
    样品瓶B
    Sample vial B
    样品瓶C
    Sample vial C
    样品瓶D
    Sample vial D
    TEP1.74×10−21.10×10−2
    TiBP5.65×10−20.1068.00×10−31.23×10−2
    TnBP1.33×10−20.1085.50×10−3
    TCEP3.94×10−20.1852.22×10−21.75×10−2
    TCPP0.1189.93×10−27.40×10−32.01×10−2
    TDCP1.85×10−20.2031.22×10−24.00×10−2
    化合物
    Compounds
    浓度/(μg·L−1
    Concentrations
    样品瓶A
    Sample vial A
    样品瓶B
    Sample vial B
    样品瓶C
    Sample vial C
    样品瓶D
    Sample vial D
    TEP1.74×10−21.10×10−2
    TiBP5.65×10−20.1068.00×10−31.23×10−2
    TnBP1.33×10−20.1085.50×10−3
    TCEP3.94×10−20.1852.22×10−21.75×10−2
    TCPP0.1189.93×10−27.40×10−32.01×10−2
    TDCP1.85×10−20.2031.22×10−24.00×10−2
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    表 4  优化前不同浓度范围内标准曲线的相关系数

    Table 4.  Results of standard curve before optimization

    化合物
    Compounds
    0.050—10.0 μg·L−10.10—10.0 μg·L−10.50—50.0 μg·L−11.00—50.0 μg·L−15.00—50.0 μg·L−1
    TMP0.998
    TEP0.999
    TPrP0.999
    TnBP0.998
    TCrP0.999
    TEHP0.999
    CDP0.998
    EHDPP0.999
    TDBPP0.998
    TTBNP0.999
    TBEP0.9770.996
    TiBP0.9590.9890.997
    TCEP0.9440.9680.998
    TPhP0.9670.9940.997
    TCPP0.3790.7620.9720.9820.990
    TDCP0.1040.4230.9200.9620.990
    化合物
    Compounds
    0.050—10.0 μg·L−10.10—10.0 μg·L−10.50—50.0 μg·L−11.00—50.0 μg·L−15.00—50.0 μg·L−1
    TMP0.998
    TEP0.999
    TPrP0.999
    TnBP0.998
    TCrP0.999
    TEHP0.999
    CDP0.998
    EHDPP0.999
    TDBPP0.998
    TTBNP0.999
    TBEP0.9770.996
    TiBP0.9590.9890.997
    TCEP0.9440.9680.998
    TPhP0.9670.9940.997
    TCPP0.3790.7620.9720.9820.990
    TDCP0.1040.4230.9200.9620.990
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    表 5  方法优化后标准曲线结果

    Table 5.  Results of standard curve after optimization

    化合物
    Compounds
    线性范围/(μg·L−1
    Linear range
    线性方程
    Linear equation
    相关系数
    Correlation coefficient
    R2
    检出限/(μg·L−1
    Detection limit
    TMP0.050—10.0y=0.314 x + 3.10×10−40.9993.99×10−2
    TEP0.020—10.0y= 0.448 x + 5.33×10−40.9993.50×10−3
    TPrP0.020—10.0y= 0.486x + 4.81×10−40.9994.30×10−3
    TiBP0.020—10.0y= 0.264x + 8.95×10−40.9993.60×10−3
    TnBP0.020—10.0y= 0.406x + 5.05×10−40.9992.70×10−3
    TCEP0.020—10.0y= 0.138x + 4.54×10−40.9971.50×10−2
    TPhP0.020—10.0y= 0.996x + 5.69×10−30.9993.50×10−3
    TCPP0.020—10.0y= 7.25x + 3.62×10−20.9991.40×10−3
    CDP0.050—10.0y= 0.239x + 6.69×10−40.9991.59×10−2
    EHDPP0.050—10.0y= 0.123x − 1.35×10−50.9981.40×10−2
    TCrP0.020—10.0y= 0.946x + 2.96×10−40.9991.44×10−2
    TBEP0.020—10.0y= 7.33×10−2x + 5.55×10−50.9994.10×10−3
    TDCP0.050—10.0y= 9.20×10−2x − 2.14×10−50.9982.81×10−2
    TEHP0.020—10.0y= 8.65×10−2x + 4.38×10−40.9991.60×10−3
    TDBPP0.050—10.0y= 4.38×10−2x − 4.70×10−40.9952.94×10−2
    TTBNP0.10—10.0y= 4.83×10−3x + 7.93×10−60.9963.09×10−2
    化合物
    Compounds
    线性范围/(μg·L−1
    Linear range
    线性方程
    Linear equation
    相关系数
    Correlation coefficient
    R2
    检出限/(μg·L−1
    Detection limit
    TMP0.050—10.0y=0.314 x + 3.10×10−40.9993.99×10−2
    TEP0.020—10.0y= 0.448 x + 5.33×10−40.9993.50×10−3
    TPrP0.020—10.0y= 0.486x + 4.81×10−40.9994.30×10−3
    TiBP0.020—10.0y= 0.264x + 8.95×10−40.9993.60×10−3
    TnBP0.020—10.0y= 0.406x + 5.05×10−40.9992.70×10−3
    TCEP0.020—10.0y= 0.138x + 4.54×10−40.9971.50×10−2
    TPhP0.020—10.0y= 0.996x + 5.69×10−30.9993.50×10−3
    TCPP0.020—10.0y= 7.25x + 3.62×10−20.9991.40×10−3
    CDP0.050—10.0y= 0.239x + 6.69×10−40.9991.59×10−2
    EHDPP0.050—10.0y= 0.123x − 1.35×10−50.9981.40×10−2
    TCrP0.020—10.0y= 0.946x + 2.96×10−40.9991.44×10−2
    TBEP0.020—10.0y= 7.33×10−2x + 5.55×10−50.9994.10×10−3
    TDCP0.050—10.0y= 9.20×10−2x − 2.14×10−50.9982.81×10−2
    TEHP0.020—10.0y= 8.65×10−2x + 4.38×10−40.9991.60×10−3
    TDBPP0.050—10.0y= 4.38×10−2x − 4.70×10−40.9952.94×10−2
    TTBNP0.10—10.0y= 4.83×10−3x + 7.93×10−60.9963.09×10−2
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    表 6  水样中16种OPEs的回收率和精密度(n=6)

    Table 6.  Recoveries and RSD of 16 OPEs in water samples(n=6)

    化合物
    Compounds
    低浓度中浓度高浓度
    回收率/%
    Recovery
    RSD/%回收率/%
    Recovery
    RSD/%回收率/%
    Recovery
    RSD/%
    TMP90.63.888.73.186.74.0
    TEP91.53.684.62.683.93.4
    TPrP94.01.998.32.295.33.6
    TiBP92.12.51052.01013.7
    TnBP92.11.81083.71053.4
    TCEP91.53.486.22.696.23.6
    TCPP91.22.11101.91023.2
    TPhP88.54.71042.21003.0
    TCrP82.75.91023.997.13.2
    TBEP95.64.31102.81072.9
    TDCP1108.785.33.691.73.0
    TEHP85.14.872.72.670.43.5
    CDP89.515.41104.11023.0
    EHDPP84.57.21023.896.93.3
    TDBPP92.12.572.22.682.72.2
    TTBNP86.38.783.13.792.95.7
    化合物
    Compounds
    低浓度中浓度高浓度
    回收率/%
    Recovery
    RSD/%回收率/%
    Recovery
    RSD/%回收率/%
    Recovery
    RSD/%
    TMP90.63.888.73.186.74.0
    TEP91.53.684.62.683.93.4
    TPrP94.01.998.32.295.33.6
    TiBP92.12.51052.01013.7
    TnBP92.11.81083.71053.4
    TCEP91.53.486.22.696.23.6
    TCPP91.22.11101.91023.2
    TPhP88.54.71042.21003.0
    TCrP82.75.91023.997.13.2
    TBEP95.64.31102.81072.9
    TDCP1108.785.33.691.73.0
    TEHP85.14.872.72.670.43.5
    CDP89.515.41104.11023.0
    EHDPP84.57.21023.896.93.3
    TDBPP92.12.572.22.682.72.2
    TTBNP86.38.783.13.792.95.7
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    表 7  实际样品及加标样品准确度和精密度

    Table 7.  Accuracy and precision of water samples and spiked samples

    化合物
    Compounds
    样品1
    Sample 1
    样品2
    Sample 2
    样品3
    Sample 3
    本底浓度/
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%本底浓度/
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%本底浓度
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%
    TMP0.09885.96.00.04499.611.60.08298.09.8
    TEP0.11999.412.00.09210612.90.0681039.0
    TPrPND1183.2ND1183.1ND1193.1
    TiBP0.18691.118.70.08210320.20.02899.814.9
    TnBP0.02689.82.60.0141075.10.0741053.4
    TCEP0.23897.414.90.15696.120.10.18594.816.4
    TPhP0.07275.510.70.0111005.10.01198.55.6
    TCPP0.02386.04.30.04410815.10.0431096.7
    CDP0.051012.80.0282.310.4ND90.812.4
    EHDPPND79.08.20.01687.010.60.01991.212.8
    TCrP0.0279.412.0ND1035.0ND1014.5
    TBEP0.02681.19.8ND1134.2ND1114.0
    TDCPND80.84.20.05911014.50.0541048.6
    TEHPND1065.2ND82.516.5ND70.525.8
    TDBPPND94.09.5ND91.111.3ND91.86.2
    TTBNPND95.99.2ND10111.1ND94.615.0
    化合物
    Compounds
    样品1
    Sample 1
    样品2
    Sample 2
    样品3
    Sample 3
    本底浓度/
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%本底浓度/
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%本底浓度
    (μg·L−1
    加标回收率/%
    RSD/%
    TMP0.09885.96.00.04499.611.60.08298.09.8
    TEP0.11999.412.00.09210612.90.0681039.0
    TPrPND1183.2ND1183.1ND1193.1
    TiBP0.18691.118.70.08210320.20.02899.814.9
    TnBP0.02689.82.60.0141075.10.0741053.4
    TCEP0.23897.414.90.15696.120.10.18594.816.4
    TPhP0.07275.510.70.0111005.10.01198.55.6
    TCPP0.02386.04.30.04410815.10.0431096.7
    CDP0.051012.80.0282.310.4ND90.812.4
    EHDPPND79.08.20.01687.010.60.01991.212.8
    TCrP0.0279.412.0ND1035.0ND1014.5
    TBEP0.02681.19.8ND1134.2ND1114.0
    TDCPND80.84.20.05911014.50.0541048.6
    TEHPND1065.2ND82.516.5ND70.525.8
    TDBPPND94.09.5ND91.111.3ND91.86.2
    TTBNPND95.99.2ND10111.1ND94.615.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-08
  • 录用日期:  2022-10-21
  • 刊出日期:  2023-04-27

直接进样- LC-MS/MS测定水中16种有机磷酸酯类化合物

    通讯作者: Tel:15510860485,E-mail: zhangjing_gogo@126.com
  • 1. 天津市生态环境监测中心,天津,300191
  • 2. 天津天滨瑞成环境技术工程有限公司,天津,300190

摘要: 本文通过对空白污染消除和样品前处理方法优化,建立了直接进样-高效液相色谱串联质谱测定水中有机磷酸酯类化合物(OPEs)的检测方法. 通过液相色谱流路中安装捕集柱、清洗进样瓶、以玻璃注射器代替移液枪、过滤用PTFE滤膜可以消除相应空白污染;通过水样过滤前加入1倍体积甲醇可以减少滤膜对高脂溶性OPEs的截留,物质回收率提高至80%以上. 方法优化后,16种OPEs标准曲线R2均大于0.995,检出限在1.40×10−3—0.04 μg·L−1. 实验室空白水样低、中、高浓度的物质加标回收率和相对标准偏差(n=6)分别在70.4%—110%和1.8%—15.4%;污水处理厂出水水样的物质加标回收率和相对标准偏差(n=6)分别为70.5%—119%和2.6%—25.8%. 因此,优化的方法具有较高的精密度和准确度,可以满足直接进样法检测OPEs的需求.

English Abstract

  • 有机磷酸酯类物质(OPEs)是一类人造化学物质,根据化学结构中取代基团不同可分为烷基类OPEs、卤代烷基类OPEs和芳香基类OPEs [1]. 由于OPEs具有阻燃性、延展性、耐强酸碱、耐强氧化性等优良特性,逐渐成为多溴联苯醚的替代品[2-3],被广泛用于纤维织物、工程塑料、合成树脂、建筑材料、合成橡胶和电子产品的生产加工[4]. 然而,大部分OPEs具有半挥发性,环境中不易分解,并可以通过长距离传输迁移,在生物体内产生积蓄作用等[5-6],长期暴露会对生物体产生神经毒性、内分泌干扰毒性、生殖毒性和致癌性[7],这对生态环境和人类健康构成较大的潜在风险. 因此,近几年来OPEs一直是环境[8] 、食品[1] 、水生态[9]、人体健康[10]等领域的研究热点之一.

    目前,水中OPEs的检测主要采用气相色谱质谱联用法和液相色谱串联质谱法,前处理一般采用固相萃取法(SPE)[8,11]. 由于OPEs的广泛应用[12],分析过程常用的耗材都可能成为检测过程中的污染来源,如试剂、样品瓶、移液枪吸头、SPE小柱及上样管路、离心管、滤膜等. LIANG等[13]对空白水样进行过滤和固相萃取后测得OPEs的总浓度在0.006—0.064 μg·L−1.

    我国部分河流湖泊中几种常见OPEs的浓度在4.20×10−3 — 1.75 μg·L-1[14-16],与国外一些主要河流OPEs浓度差异不大[17];国外一些受地表水污染影响的地下水部分OPEs的浓度超过0.10 μg·L-1 [18];国内部分饮用水中常见OPEs的浓度在0.055 — 0.82 μg·L−1 [19]. 有研究显示,部分OPEs在浓度大于0.01 μg·L−1时可能产生生态风险[20]. 综合水环境中OPEs浓度水平、生态风险判定方法及现阶段的仪器灵敏度,利用直接进样法检测OPEs可满足需求. 直接进样法较SPE法过程简单、效率高, 可有效减少污染来源. 尽管如此,检测过程中仍然存在一定的背景污染,如庞龙等[21]研究城市污水处理工艺对OPEs的去除效果时,空白样品中检出了较高浓度的TCEP, TPhP和TCPP(1.5—7.5 μg·L−1);梁钪等[22]检测污水中OPEs时发现常用的滤膜会带来不同程度的污染;秦威振等[7]检测室内灰尘中OPEs时发现LC流动相及管路存在背景污染.

    本文通过将检测过程分为仪器检测和前处理两部分,将每部分的各环节进行分解实验,探究检测过程污染来源,并提出相应的降低或消除污染措施对方法进行优化,为提高OPEs检测的准确性和灵敏度提供有效途径;利用优化后的方法检测污水实际样品及加标样品,对方法的准确度和精密度检验,以验证方法的实用性.

    • Waters Xevo TQ-XS高效液相色谱-串联质谱仪(美国 Waters 公司)、电喷雾离子源;甲醇和甲酸均为质谱级,购自上海安谱实验科技股份有限公司.

      标准品:磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丙酯(TPrP)、磷酸三异丁酯(TiBP)、磷酸三正丁酯(TnBP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCP)、磷酸三丁氧乙酯(TBEP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)、磷酸三苯酯(TPhP)、磷酸三甲苯酯(TCrP)、磷酸甲苯二苯酯(CDP)、2-乙基己基二苯基磷酸酯(EHDPP)、磷酸三(2, 3-二溴丙基)酯(TDBPP)、磷酸三(三溴新戊基)酯(TTBNP)16种化合物的标准液(100 μg·mL−1)购自Accustandard公司,TnBP-D27,TCPP-D18,TPhP-D15 3种内标的标准物质购自TRC公司.

    • ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm×1.7 µm);柱温:40 °C;流动相流速:0.3 mL·min−1;A相0.02%甲酸水溶液,B相甲醇. 洗脱梯度:0—3.0 min,40%—75%B;3.0—8.0 min,75%—100%B;8.0—12.0 min,100%B;12.1—14.0 min,40%B. 进样体积:10 µL.

      离子源:电喷雾正离子模式(ESI+),检测方式:多反应监测模式(MRM);去溶剂气温度:500 ℃,流速:900 L·h−1;毛细管电压:1.5 kV;定性定量离子对、锥孔电压、碰撞能等见表1.

    • 配置8份16种OPEs浓度均为1.00 μg·L−1的溶液,样品溶剂中甲醇含量分别为100%、90%、70%、50%、40%、30%、10%、0%,对样品分别测定.TMP、TEP和TCEP在100%、90%、70%甲醇水溶剂中,会因为溶剂效应产生峰展宽和裂分(如图1所示),当样品溶剂甲醇含量降低至50%时,溶剂效应消失. 当样品溶剂中甲醇含量从50%降至0%,不同目标物的峰面积变化情况见图2,目标物的峰面积随样品溶剂中甲醇含量下降而变小. 结合目标物的溶解性数据(见表2)发现,当溶剂中甲醇含量降低时, 目标物的峰面积降低程度与其水溶性成正相关,如TCEP、TCPP和TDCP在水中的溶解度分别为6.99×10−3、1.20×10−3、6.98×10−3 g·L−1,3种目标物在0%的甲醇水溶液中时测得峰面积分别为50%甲醇水溶液测得峰面积的70.5%、59.8%和50.5%. 水溶解性更小的TCrP和TTBNP在0%的甲醇水溶液中时测得峰面积分别为50%甲醇水溶液测得峰面积的28.1%和13.2%. 因此,综合考虑溶剂效应和化合物溶解性的影响,最终选择50%甲醇水溶液作为样品溶剂.

    • 空白样品的配制:用玻璃量筒依次量取5 mL的纯水和5 mL的甲醇于玻璃离心管中,涡旋振荡混匀. 用玻璃滴管移取约1 mL于玻璃进样瓶中,对空白样品进行分析. 分析结果显示,TCPP、TiBP、TnBP和TDCP均有检出(如图3(a)所示),采用标准加入法对检出的目标物进行半定量,得到TCPP、TiBP、TnBP和TDCP的浓度分别为0.78、0.88、0.033、0.019 μg·L−1,其来源可能有两个:一是空白样品中含有待测物质污染,二是色谱前端流动相或流动相管路中有待测物溶出,流动相流经色谱柱后被色谱柱截留,随着流动相洗脱强度增加逐渐被洗脱. 秦威振[10]对室内灰尘中5种OPEs进行检测时,以ACQUITY UPLC BEH C18(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm)为捕集柱,将流动相和仪器管路中的目标物与待测液中目标物分开,去除了仪器本底干扰. 捕集柱安装在进样系统前,可将流动相或管路溶出的待测物预先捕集,随流动相梯度变化依次洗脱,其保留时间滞后于样品中待测物,样品中目标物与管路及流动相中的干扰物分离,从而消除其对样品分析的影响. 为验证本研究中待测物质检出原因,在进样系统前加装了捕集柱(Isolator Column, 50 mm×2.1 mm),加装捕集柱前后对空白样品测定结果如图3(a,b)所示. 图中可以看出,安装捕集柱后,每种化合物的色谱峰被分离成1和2,1为样品中目标物的色谱峰,2为捕集柱捕获的进样器前端污染物的色谱峰. 安装捕集柱后,TDCP的背景污染已经消失,但TCPP、TiBP和TnBP仍有检出,这表明空白样品的背景污染除色谱前端外,还有部分来自样品,而空白样品配置过程未接触过可能含有OPEs的材料,因此样品瓶引入污染的可能性较大. 用甲醇清洗样品瓶3次后重新对空白样品进行测试,结果如图3(c)所示,从图中可以看出TCPP、TnBP和TiBP均未检出,这表明样品瓶引入的背景污染不容忽视,需要对不同来源和材质的样品瓶的进行背景污染研究.

    • 空白样品的配制见2.2节,将空白样品分别置于4个不同品牌的2 ml样品瓶(瓶身材质均为硼硅酸玻璃,盖垫均为聚四氟乙烯硅胶复合垫片)中,进样分析. 结果显示,TEP、TiBP、TnBP、TCEP、TCPP、TDCP有不同程度检出,具体数据如表3所示.表3可看出,4个样品中TiBP、TCPP和TDCP的检出率最高,检出浓度在7.40×10−3—0.203 μg·L−1.TEP、TnBP、TCEP也有较高频率的检出,检出浓度在5.50×10−3—0.185 μg·L−1.用甲醇清洗样品瓶2—3次后,重新进样分析,待测物均未检出,这表明不同品牌的样品瓶的背景污染均可以通过甲醇清洗消除.

    • 本研究采用直接进样法对水中目标物进行分析,样品预处理过程包括水样的定量移取、添加内标、过滤和混匀等操作. 使用PP材质移液枪吸头定量移取空白样品,添加内标,不过滤膜,混匀后测定. 结果显示,TCEP、TCPP、TCrP、TBEP和TEHP有检出,它们的浓度在9.85×10−2—0.925 μg·L−1. 用玻璃针筒替代移液枪重复上述操作,结果显示目标物均未检出,这表明PP材质移液枪吸头会引入背景污染,在样品定量移取过程避免使用PP材质的移液枪吸头,用玻璃针筒予以替代.

      配置6个空白样品,加入内标,涡旋振荡混匀,分别用醋酸纤维素(CA)滤膜、聚醚砜(PES)滤膜、尼龙(NYLON)滤膜、聚丙烯(PP)滤膜、亲水聚四氟乙烯(PTFE)滤膜和玻璃纤维滤膜(GF)过滤,上机分析后得到不同材质滤膜的背景污染情况,结果见图4. 图4可以看出,GF、PES、NYLON和CA材质的滤膜有高浓度TEP检出,这与LIANG 等的研究结果一致[13],其中,样品过GF滤膜后TEP浓度可高达2.0 μg·L−1以上,另外,GF、PES、NYLON、PP和CA等5种材质滤膜均有TCEP的检出,只有亲水PTFE材质滤膜对16种OPEs全部未检出,因此选择PTFE滤膜作为样品预处理过滤使用.

      另外,本文研究了PTFE滤膜对16种OPEs的吸附作用,配置两份16种OPEs浓度均为1.00 μg·L−1的样品溶液,一份样品经PTFE滤膜过滤后加入1倍体积的甲醇,在另一份样品中先加入1倍体积的甲醇,再经PTFE滤膜过滤. 两份样品过滤后均加入内标,混匀,上机分析,结果如图5所示. CDP、TCrP、EHDPP、TTBNP在纯水中过滤后,回收率小于50%,其中过滤导致TCrP完全损失;而加入甲醇后再过滤,样品回收率均在80%以上. 这可能是由于这几种化合物脂溶性强,在纯水中溶解度小,容易吸附在样品瓶壁和滤膜上造成损失,而过膜前加入甲醇,增加了样品的溶解度使吸附作用减弱. 因此,加入1倍体积甲醇后再过滤样品可以最大程度减少脂溶性较强OPEs因吸附作用造成的损失.

    • 方法优化前后分别绘制了标准曲线,优化前不同浓度范围下16种OPEs的标准曲线相关系数见表4. 当R2大于0.995时,认为曲线具有较好的线性相关性,在该条件下,TBEP、TTBNP的线性范围为0.10—10.0 μg·L−1,TiBP、TCEP、TPhP的线性范围为0.50—50.0 μg·L−1,TCPP和TDCP的线性范围为5.0—50.0 μg·L−1,其他化合物的线性范围均为0.050—10.0 μg·L−1. 方法优化后各目标物标准曲线结果见表5,除TTBNP的线性范围为0.10—10.0 μg·L−1外,其他目标物的线性范围为0.020—10.0 μg·L−1和0.050—10.0 μg·L−1,在2个数量级的浓度范围内16种目标物的标准曲线R2均大于0.995.以满足线性相关系数大于0.995时,各目标物线性范围下限作为最低空白添加浓度(见表5),再以各目标物最低空白添加浓度溶液的响应外推至信噪比为3时对应的浓度,得到水中16种OPEs方法检出限范围在1.40×10−3—3.99×10−2 μg·L−1. 以上实验数据表明,通过方法优化,提高了目标物低浓度范围内的线性相关性,同时提高了直接进样法测定OPEs的灵敏度.

    • 在优化好的方法条件下,配置低(0.10 μg·L−1)、中(2.0 μg·L−1)、高(20.0 μg·L−1)3个浓度水平的空白加标样品,每个浓度设置6个平行样,过滤后上机分析,得到16种OPEs在3个浓度水平下的加标回收率和相对标准偏差(RSD),结果见表6. 水样中16种OPEs的加标回收率在70.4%—110%之间,相对标准偏差在1.8%—15.4%之间,结果表明该方法的准确度和精密度良好.

    • 在优化好的分析条件下,测定了3个污水处理厂出水水样中16种OPEs的本底浓度(BC,μg·L−1),并对每个样品进行了6次基体加标实验,加标量均为100 pg,水样加标浓度为0.10 μg·L−1,通过计算得到加标回收率(R, %)和相对标准偏差(结果见表7). 表7可以看出,3个实际水样16种OPEs的单体浓度在ND—0.24 μg·L−1,加标回收率在70.5%—119%之间,6次平行测定的相对标准偏差分别为2.6%—18.7%、3.1%—20.2%和3.1%—25.8%,表明该方法的准确度和精密度良好.

    • 本文研究了直接进样-高效液相色谱质谱联用法测定水中16种OPEs的背景污染情况,通过在液相色谱进样器前端流路安装捕集柱,消除了流动相和管路引入的TCPP、TiBP、TnBP和TDCP的背景污染;样品瓶会产生TEP、TiBP、TnBP、TCEP、TCPP和TDCP的背景污染,使用前用甲醇清洗2—3次可以消除. 在样品预处理时,选用玻璃注射器代替PP材质的移液枪吸头对样品进行定量移取,可避免PP材质吸头中OPEs的溶出影响;CA、PES、Nylon、PP、GF等5种材质的滤膜均有TCEP的背景污染,亲水PTFE滤膜无背景污染,但对脂溶性强的OPEs具有较强的截留作用,通过过滤前向水样加入等体积的甲醇,再进行过滤可以将目标物的回收率提高至80%以上. 方法优化后,各物质标准曲线R2均大于0.995,检出限在1.40×10−3—0.04 μg·L−1;空白加标实验结果表明,16种OPEs在0.10、2.0和20.0 μg·L−1加标水平下,回收率和相对标准偏差(n=6)分别在70.4%—110%和1.8%—15.4%,表明方法的精密度和准确度良好;利用污水水样和加标样品对优化的方法进行了验证,加标回收率在70.5%—119%之间,相对标准偏差在2.6%—25.8%之间. 本文对OPEs检测中产生背景污染的过程进行了分析,并提出了相应的消除措施,解决了OPEs检测本底高的难题,为该类化合物快速而准确的测定提供了有效途径.

    参考文献 (22)

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