气相色谱—串联质谱法测定玩具产品中5种有机磷阻燃剂

费桂琴+陈山丹+李敬+蔡建和

摘要：建立了玩具产品中5种禁用有机磷阻燃剂的超声萃取/气相色谱-串联质谱分析方法，用乙酸乙酯超声萃取，多反应监测扫描模式（MRM）下进行分析。5种禁用有机磷阻燃剂三-（氮杂环丙基）氧化磷（TEPA）、三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）、三（2-氯丙基）磷酸酯（TCPP）、三（2，3-二氯丙基）磷酸酯（TDCP）和三（2，3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS或TDBPP）在一定浓度范围内呈良好的线性关系，相关系数r均大于0.999；方法对玩具产品中有机磷的定量限（S/N=10）为0.001mg/kg～0.01mg/kg；对阴性样品红色毛绒、白色塑料和黑色涂层分别进行低、中、高三个浓度水平的加标回收试验，回收率分别为77%～105%、77%～110%和80%～105%。本方法前处理操作简单，灵敏度高，可用于玩具产品中的实际检验。

关键词：气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）；玩具；有机磷阻燃剂

有机磷阻燃剂作为一类重要的阻燃剂，因其优秀的阻燃、隔热、隔氧、生烟量少、不易形成有毒气体等优点，被广泛应用于建材、纺织、化工、玩具及电子等行业。目前已经广泛使用的有三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）、三（2，3-二氯丙基）磷酸酯（TDCP）、三（2-氯丙基）磷酸酯（TCPP）、三（2，3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS，TDBPP）、含卤代磷酸酯等。但部分有机磷阻燃剂十分稳定，具有生物累积性，能够侵害人体大脑组织进而永久性地损伤人的行为、记忆和学习能力，且具有致癌能力[1-2]。以卤代磷酸酯中的TDBPP为例：大白鼠急性毒性试验显示经口半数致死剂量（LD50）50 mg/kg，经皮肤LD50为200 mg/kg，为剧毒品，该阻燃剂现已被禁用[3]。因此各国纷纷立法对有机磷阻燃剂的使用进行限制，最早受到禁用的阻燃剂是三-（氮杂环丙基）氧化磷（TEPA，又名APO），本身剧毒，有致癌性.中国[4]、欧盟[5-6]、日本[7]相继禁止使用TEPA和TDBPP，TCEP同样被证明具有积累剂量毒性和致癌性[8]。TDCP和TCPP是TCEP的卤代替代品，具有与TCEP类似的物理化学特性和毒理特征，因此保健和环境科学委员会（SCHER）认为对TCEP的限制应同时应用于TCPP和TDCP，通过儿童的吮吸和咀嚼行为，TCEP、TCPP、TDCP很容易从玩具中释放出来。2010年1月13 日，欧洲化学品管理局将TCEP列入第二批授权物质清单，9月9日宣布将TDCP列入欧盟致癌物质清单[9]。2014年4月23日，加拿大发布了一个禁令：任何为3岁以下儿童设计的产品，其产品中聚氨酯泡沫不得含有TCEP。2014年6月20日，欧盟发布指令2014/79/EU，对玩具安全指令（2009/48/EC）进行了修订。新指令限制了玩具中TCEP、TCPP、TDCP三种物质的含量。欧盟要求各成员国最晚在2015年12月21日前将指令转换成本国法规，并符合指令的要求。该禁令在2014年10月24日生效。

目前，有机磷阻燃剂的测定方法主要有气相色谱[10]、气相色谱-质谱法[11]、液相色谱-串联质谱法[12-13]等。对于玩具产品中有机磷阻燃剂的检测研究鲜见。超声萃取是常用的萃取技术，具有操作简单、快速便捷的特点，GC-MS/MS的多反应监测模式可有效去除基体杂质干扰，提高检测灵敏度，本文采用超声萃取技术，建立了玩具产品中TEPA、TCEP、TCPP、TDCP和TDBPP 5种禁用阻燃剂气相色谱-串联质谱检测方法，能够满足实际样品检测需要。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890B-7000C型色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）；5510E-DTH超声波清洗器（美国BRANSON公司）；MG-2200氮吹仪（日本EYELA公司）；旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司）；0.22μm有机相针式过滤器，由上海安谱科学仪器有限公司提供。

1000mg/L TEPA、TCEP、TCPP、TDCPP、TDBPP混合标液（上海安谱科学仪器有限公司）。

甲醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、甲苯均为色谱纯。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 气相色谱条件

Agilent DB-5MS色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）；进样口温度：250℃；传输线温度：280℃；载气：氦气（纯度大于99.999%），流速：1.0mL/min；进样方式：不分流进样；进样量：1μL；溶剂延迟：6.0min；程序升温：初始温度为100℃，保持1min后以20℃/min升至200℃，再以30℃/min升至300℃，保持5min。

1.2.2 质谱条件

电离方式：电子轰击离子化源（EI）；电离能量：70eV；测定方式：多反应监测（MRM）方式（MRM条件见表1）；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃。

1.3 试验方法

1.3.1 纺织品

取有代表性的样品，剪碎至5mm×5mm以下的小块，混匀后称取1.0g置于50mL磨口锥形瓶中，加入25mL萃取溶剂，于超声波清洗器中提取30min，收集萃取液于圆底烧瓶中，再用25 mL萃取溶剂萃取1次，过滤，合并滤液。萃取液于旋转蒸发仪中旋转近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可进行GC-MS/MS分析。必要时进行适当的稀释。

1.3.2 聚合物或类似材料（塑料、橡胶）

从材料截面厚度最小处剪下测试部分，剪取的试样尺寸至少为6mm×6mm，混匀后称取1.0g置于50mL磨口锥形瓶中，加入25mL萃取溶剂，于超声波清洗器中提取30min，收集萃取液于圆底烧瓶中，再用25 mL萃取溶剂萃取1次，过滤，合并滤液。萃取液于旋转蒸发仪中旋转近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可进行GC-MS/MS分析。必要时进行适当的稀释。

1.3.3 涂层

从试样上刮取涂层，将其粉碎和混匀后称取1.0g置于50mL磨口锥形瓶中，加入25mL萃取溶剂，于超声波清洗器中提取30min，收集萃取液于圆底烧瓶中，再用25mL萃取溶剂萃取1次，过滤，合并滤液。萃取液于旋转蒸发仪中旋转近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可进行GC-MS/MS分析。必要时进行适当的稀释。

2 结果与讨论

2.1 萃取条件的优化

影响超声萃取效率的主要因素为溶剂的种类和时间。分别选用甲醇、丙酮、正己烷、丙酮-正己烷、乙酸乙酯、甲苯6种不同极性的溶剂作为萃取溶剂，对采用自制的阻燃样品中的5种有机磷阻燃剂进行萃取，结果发现，甲醇的萃取效率较差，乙酸乙酯和甲苯的萃取效率较好，考虑到甲苯的毒性、不易浓缩及对塑料和涂层具有较强的溶解性，因此选择乙酸乙酯作为萃取溶剂。

取自制的棉布、聚苯乙烯塑料（PS）和涂层各6份，在乙酸乙酯为萃取溶剂的条件下，分别进行超声萃取，考察了超声时间（10min～90min）对试验结果的影响。结果表明，随着超声时间的延长，对5种目标化合物的萃取量逐渐增加，60min以后，渐趋稳定；考虑到萃取溶剂的挥发性及测试效率，选择60min为最佳超声时间。

2.2 色谱行为

首先通过气相色谱分离和单级全扫描方式确定每种有机磷阻燃剂的保留时间，并找出相对应的一级碎片离子。选择强度高的一级碎片离子作为母离子，应用离子轰击扫描模式在不同碰撞能量下对母离子进行轰击，碰撞能量分别为5V、10V、15V、20V、25V、30V。以强度较高的二级碎片离子作为子离子，以使最终监测的子离子产生最强响应的碰撞能量为最终优化碰撞能量。选择两个丰度较高的一对子离子定性，选择一个子离子用于定量。5种目标化合物的多反应监测（MRM）条件见表1。混合标准溶液在表1条件下得到的MRM总离子图见图1。从图1中可以看出，各质谱峰分离完全，峰形对称而尖锐。

2.3 标准曲线与检出限

用乙酸乙酯稀释混合标准溶液制备校准溶液，在优化条件下进行测定，记录峰面积。以各有机磷阻燃剂浓度（x）对应峰面积（y）求得线性回归方程，结果见表2，试验结果表明，在一定浓度范围内，5种阻燃剂的拟合方程的相关系数都在0.999以上，线性良好。各组分的定量下限（S/N=10）为0.001mg/kg～0.01mg/kg。

2.3 方法精密度和回收率试验

选取空白红色毛绒、空白白色塑料和空白黑色涂层三种玩具材料进行回收率试验。分别在低、中、高三个浓度水平进行添加，每个添加水平做6个平行样。按照上述1.2节和1.3节的方法进行回收率试验，其回收率及精密度结果见表3～表5。由表可知，本方法对空白红色毛绒的加标回收率在77%～105%范围内；对空白白色塑料的加标回收率在77%～110%范围内；对空白黑色涂层的加标回收率在80%～105%范围内。结果表明，本方法对玩具产品中有机磷阻燃剂的测定具有较好的准确性。

3 结论

本工作组采用气相色谱-串联质谱法快速测定玩具产品中5种有机磷阻燃剂。样品经过乙酸乙酯超声萃取，采用EI源和多反应监测扫描模式，优化试验条件后，可以有效地分离5种有机磷阻燃剂，该方法对玩具产品中5种有机磷阻燃剂的定量下限为0.001mg/kg～0.01mg/kg。本方法对5种有机磷阻燃剂的检测线性范围宽，灵敏度高，完全能够满足各国对含磷阻燃剂的限量要求。

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（作者单位：费桂琴、陈山丹、李敬，江苏出入境检验检疫局轻工产品与儿童用品检测中心；蔡建和，江苏省检验检疫科学技术研究院）