化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜法測定海水和海底泥中的有機(jī)磷酸酯類阻燃劑
閱讀：1293 發(fā)布時(shí)間：2021-7-25摘要： 本應(yīng)用簡報(bào)基于最近的論文[1],，介紹了基于液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)同時(shí)測定海水和海底泥中 22 種常見有機(jī)磷酸酯類 (OPEs) 阻燃劑的方法。海水中的 OPEs 經(jīng)過極性修飾的 Agilent Bond Elut PPL 反相聚合物固相萃取柱富集和凈化后,，通過同位素稀釋法進(jìn)行定量,。在 0.5–100 ng/L 的濃度范圍內(nèi)，大部分 OPEs 的線性響應(yīng)良好,，線性相關(guān)系數(shù)高于 0.99,。海水中 OPEs 的方法檢測限在 0.0003–0.79 ng/L 之間；低,、中,、高三個(gè)加標(biāo)水平下的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別在 51.8%–123.0% 和 0.7%–13.6% 之間；海底泥中 OPEs 的方法檢測限在 0.0001–0.02 µg/kg 之間,，加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別在52.1%–118.1% 和 1.5%–12.0% 之間,。結(jié)果表明，該方法靈敏,、準(zhǔn)確,、可靠,，可以滿足環(huán)境海水與海底泥樣品中痕量 OPEs 檢測的要求。
前言：有機(jī)磷酸酯 (Organophosphate esters, OPEs) 是由磷酸基團(tuán)的氫被取代而形成的一類化合物,，因其具有良好的阻燃性和延展性,，常作為阻燃劑、增塑劑添加至塑料制品,、紡織品,、電子設(shè)備、建筑材料以及家具裝飾材料等中,。目前常用的 OPEs 類阻燃劑超過 20 種[2,3],。近年來，鹵系阻燃劑由于對環(huán)境的嚴(yán)重危害而逐步受到限制,，OPEs 類阻燃劑的用量逐年增加,，其對生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日益受到人們的關(guān)注。有研究表明,，OPEs 具有致癌性,、神經(jīng)毒性和生殖毒性[4,5]。OPEs 已經(jīng)普遍存在于環(huán)境水體,、底泥,、土壤和生物體內(nèi)中，但在海水和海底泥中的檢測和對海洋環(huán)境和生態(tài)的影響所知不多,，需要開展更廣泛,、更深入地研究。因此,，亟需建立一種適用于檢測海水和海底泥中 OPEs 的簡單,、全面、高效的方法,，以評價(jià) OPEs 對海洋環(huán)境的污染狀況,。OPEs 的檢測方法主要包括氣相色譜法 (GC)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS),、液相色譜-質(zhì)譜法 (LC-MS) 等[3,6,7],。其中液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜法 (LC-MS/MS) 的優(yōu)勢在于靈敏度和選擇性高，特別適用于分析復(fù)雜海水和底泥中分子量較大,、不易揮發(fā)的 OPEs,。本文將固相萃取技術(shù)與液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜相結(jié)合，建立了一種同時(shí)檢測海水和海底泥中 22 種 OPEs 的分析方法,。該方法簡單,、準(zhǔn)確、基質(zhì)干擾較少且回收率高，*滿足海洋環(huán)境中OPEs 的分析要求,。
實(shí)驗(yàn)部分： 試劑和樣品實(shí)驗(yàn)用甲醇,、甲酸、乙腈,、乙酸乙酯為色譜純（美國 Fisher 公司）,；實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng) Milli-Q 系統(tǒng)凈化的超純水（電阻率 18.2 MΩ）。各種 OPEs 標(biāo)準(zhǔn)品及同位素標(biāo)準(zhǔn)品購自美國 AccuStandard 公司（100 µg/mL,，以甲苯或異辛烷作為溶劑），配制工作液時(shí),，準(zhǔn)確吸取一定量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,，用氮?dú)饩徛蹈桑?jīng)甲醇重新定容后使用,。實(shí)驗(yàn)用海水樣品在取樣后放入容器并冷藏于 4 °C 的冰箱中,，底泥樣品在烘干后經(jīng)粉碎過篩放入容器中備用。儀器和設(shè)備采用 Agilent 1290 Infinity 液相色譜/Ultivo 三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用(LC/MS/MS) 系統(tǒng),；Agilent Vac Elut 20 位固相萃取裝置,。其它設(shè)備：3K-15 離心機(jī)（美國 Sigma 公司）、氮吹儀（普立泰科公司）,、渦旋混勻器（德國 IKA 公司）,、Milli-Q 超純水裝置（美國Millipore 公司）。在樣品前處理中采用 Agilent Bond Elut PPL 反相聚合物固相萃取柱 (200 mg, 3 mL),、Bond Elut Plexa (200 mg, 3 mL) 和 Bond ElutC18 (500 g, 6 mL),，Bond Elut 儲(chǔ)液管 (60 mL)。色譜柱采用了 Agilent Zorbax Eclipse plus C18 (2.1 × 100 mm,1.8 μm),、Agilent Poroshell EC-C18 (2.1 × 150 mm, 2.7 μm) 和Agilent Zorbax SB-Aq (2.1 × 150 mm, 1.8 μm),。樣品前處理準(zhǔn)確量取 500 mL 海水樣品，靜置沉降后取上層清液,，向其中加入 10 µL 1 µg/mL 混合內(nèi)標(biāo)液以及 50 mL 甲醇,，混合均勻，待過柱,。Bond Elut PPL（200 mg, 3 mL,，部件號(hào) 12105005）柱在使用前用 3 mL 乙酸乙酯淋洗，開啟固相萃取裝置 3 min,，將其抽干,，然后用 3 mL 甲醇和 3 mL 水依次活化小柱，小柱上方用適配器連接 Bond Elut 60 mL 儲(chǔ)液管（60 mL,，部件號(hào) 131005）上海水樣品,，保持流速 5–8 mL/min；上樣結(jié)束后用 10 mL 10% 甲醇水淋洗；開啟固相萃取裝置 3 min,，將小柱抽干,；然后用 6 mL乙酸乙酯洗脫，收集全部洗脫液,；氮吹至近干,，用甲醇定容至1 mL，進(jìn) LC-MS/MS 進(jìn)行檢測,。準(zhǔn)確稱取 5.0 (±0.05) g 海底泥樣品,，向其中加入 10 µL 1 µg/mL混合內(nèi)標(biāo)液，渦旋混合均勻,；再加入 10 mL 乙腈并渦旋 1 min,，超聲提取 10 min；在 8000 r/min 下離心 5 min,，取上清液加入50 mL 空離心管中,；然后加入 10 mL 乙腈重復(fù)萃取一次，合并乙腈提取液,，在 40 °C 下氮吹濃縮至 2 mL,；加入 8 mL 水，渦旋混合均勻,；過 Bond Elut PPL 柱,，控制流速為 1–2 mL/min。其它操作與海水樣品前處理操作相同,。
液質(zhì)分析條件色譜柱： Agilent ZORBAX SB-Aq, 2.1 × 150 mm, 1.8 µm,，部件號(hào) 859700-914柱溫： 40 °C進(jìn)樣量： 2 µL流動(dòng)相： A) 0.1% 甲酸水溶液 B) 甲醇流速： 0.3 mL/min梯度程序： 時(shí)間 (min) B (%)0 5010 6212 7022 7527 10032 100后運(yùn)行時(shí)間： 5 min質(zhì)譜分析條件離子模式： ESI，正離子模式干燥氣溫度： 250 °C干燥氣流速： 6 L/min鞘氣溫度： 350 °C鞘氣流速： 11 L/min霧化器壓力： 30 psi毛細(xì)管電壓： 3000 V噴嘴電壓： 0 V多反應(yīng)監(jiān)測 (MRM) 采集參數(shù)：見表 1
結(jié)果與討論：質(zhì)譜與色譜條件的優(yōu)化首先在正離子模式下進(jìn)行質(zhì)譜掃描以得到目標(biāo)化合物的 [M+H]+ 母離子,，然后分別優(yōu)化毛細(xì)管碎裂電壓和碰撞電壓,，使碎片離子強(qiáng)度盡可能高。最終選擇離子強(qiáng)度最高和次高的碎片離子,，分別用于化合物的定量和定性確認(rèn),。優(yōu)化后的各參數(shù)見表 1。確定質(zhì)譜參數(shù)條件后,，由于存在 TPrP/TiPP,、TnBP/TiBP 和o-TCP/m-TCP/p-TCP 三對同分異構(gòu)體，因此選取 Agilent ZorbaxEclipse plus C18,、Poroshell EC-C18,、Zorbax SB-Aq 三種色譜柱以及水/甲醇、水/乙腈兩種流動(dòng)相體系,，考察不同分離體系的分離效率,。選擇 Zorbax SB-Aq 色譜柱和 0.1% 甲酸水溶液/甲醇體系進(jìn)行分離,，經(jīng)梯度優(yōu)化后，所得典型色譜圖如圖 1 所示,，各組同分異構(gòu)體基本實(shí)現(xiàn)了基線分離,。對于海水和生物樣品等復(fù)雜基質(zhì)，當(dāng)目標(biāo)化合物流出色譜柱后,，采用純甲醇繼續(xù)沖洗5 min,，使殘留基質(zhì)盡可能流出色譜柱。
海水樣品萃取凈化條件的優(yōu)化本方法中涉及的各種 OPEs 化合物包括從強(qiáng)極性小分子 TMP 到非極性較強(qiáng)的化合物 TFHP,，理化特性差異較大,。考慮到海水中的基質(zhì)干擾物質(zhì)主要為鹽類,，并且海水中的痕量目標(biāo)化合物的檢測限要求苛刻,，因此需要對 OPEs 進(jìn)行富集。傳統(tǒng)的液液萃取方法主要依靠手動(dòng)操作,，耗時(shí)較長，因此本研究考慮使用反相固相萃取柱進(jìn)行萃取和富集,，且評估了不同聚合物反相固相萃取柱 Bond Elut PPL 和 Plexa (200 mg, 3 mL) 以及硅膠基體反相柱 Bond Elut C18 (500 mg, 6 mL) 的性能,。將 10 mL 水加入一定量的代表性 OPEs 標(biāo)準(zhǔn)品中，參考安捷倫應(yīng)用文獻(xiàn)[8] 采用甲醇:乙腈 (50:50, V/V) 進(jìn)行洗脫,，然后根據(jù) OPEs 的回收率來選擇合適的固相萃取小柱,。從圖 2 中可以看出，采用 Bond ElutPPL 使大多數(shù)化合物均獲得了良好的回收率,，但是仍然需要優(yōu)化洗脫條件以改善幾種 OPEs 的回收率,。
考慮到回收率較低的化合物具有強(qiáng)的非極性，參考安捷倫應(yīng)用文獻(xiàn)[8] 嘗試不同的上樣溶劑和洗脫溶劑來優(yōu)化 Bond Elut PPL 對OPEs 的保留和洗脫,。首先采用洗脫體積 5 mL,，從丙酮-乙酸乙酯(1:1)、正己烷-二氯甲烷 (1:1),、乙腈-甲醇 (1:1),、乙腈、5% 氨化乙腈和乙酸乙酯中篩選出合適的洗脫溶劑,，然后進(jìn)一步優(yōu)化洗脫體積,。最終確定采用 6 mL 乙酸乙酯，能夠使大多數(shù) OPEs 化合物獲得可接受的回收率結(jié)果,，結(jié)果如圖 3 所示,。采用超純水作為上樣溶劑評價(jià)基質(zhì)。分別在 500 mL 水樣中分別加入 25,、50,、75、100 mL 甲醇過 PPL 柱時(shí)，發(fā)現(xiàn)加入 50 mL甲醇時(shí)使部分非極性 OPEs 的絕對回收率得到較大程度的改善,。當(dāng)甲醇含量過高時(shí),，多種化合物在 500 mL 的上樣體積下會(huì)發(fā)生不同程度的穿漏，部分極性較強(qiáng)的 OPEs 的回收率極低,，結(jié)果如圖 4 所示,。最終選擇在 500 mL 水中加入 50 mL 甲醇混合后上樣（甲醇含量約 10%）。
結(jié)論本文采用液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜法結(jié)合同位素稀釋法同時(shí)測定海水與海底泥中 22 種常見有機(jī)磷酸酯類阻燃劑,。該方法可有效富集并去除基質(zhì)干擾,，靈敏度高，線性范圍寬,。針對海水樣品,，各種 OPEs 化合物的回收率結(jié)果均在 52.1%–118.1% 之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于 12.0%,；在底泥中各種 OPEs 化合物的回收率結(jié)果均在 52.1%–118.1% 之間,，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于 12.0%，方法整體回收率和精密度均滿足準(zhǔn)確定量要求,，適用于分析海水和海底泥中的痕量 OPEs,。