气相色谱-二级质谱法测定木竹藤草制品中五氯苯酚*

2019-06-17黄略略宋保靓

深圳职业技术学院学报 2019年3期

李彬，黄略略*，宋保靓

（1.深圳职业技术学院，广东深圳518055；2.深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心，广东深圳518045）

五氯苯酚（Pentachlorophenol，PCP），也称为五氯酚，是木制品及竹藤草制品中常用的防腐剂，具有防腐、杀真菌和杀虫的作用[1]，由于其化学性质稳定、残留时间长，在人体内产生生物储积而导致癌症．许多国家和地区已禁止或限制与人体接触的物品包括木竹藤草制品使用五氯酚作为防腐剂：欧盟2003/02/EC规定五氯苯酚最大残留量为5 mg/kg；美国EPA规定禁止使用五氯苯酚[2]．因此，有必要建立高灵敏的测定木制品及其它竹藤草制品中五氯酚的方法，以适应不同法规中检测限量的需要．

目前，测定木竹藤草制品中五氯苯酚的方法有高效液相色谱法[3-4]、气相色谱-电子捕获检测器测定法[5-7]、气质联用法[8]和液质联用法[9-10]．高效液相色谱法灵敏度较低，样品需浓缩后，方可达到法规限量要求；液质联用仪成本较高，维护较为麻烦，不易推广．气相色谱-电子捕获检测器测定法灵敏度虽高，但和高效液相色谱法一样，遇到样品中五氯苯酚假阳性问题时，无法进行确证．目前气相色谱-串联质谱法也用于五氯苯酚的测定，但仅限于烟草、涂料、土壤等样品[11-13]，且大部分采用的是EI电离源．EI电离源在测定电负性较强的五氯苯酚时灵敏度有限，而CI化学电离源在检出强电负性物质上灵敏度更具优势，尤其CI源的负化学电离模式（NCI）-MS，电离碎片较少，准分子离子峰比较强，谱图比较干净，适用于复杂基体样品中五氯苯酚的测定．目前已有气相色谱-负化学源质谱法测定河蟹中五氯苯酚的报道[14]，但是文献采用的是负化学源一级质谱，背景干扰较严重．本研究使用甲醇提取样品，乙酸酐衍生，使用负化学电离源作为离子源，利用气相色谱-负化学电离源（NCI）-二级质谱法测定木制品及其它竹藤草制品中的五氯苯酚．

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

瓦里安450 GC-320 MS/MS 气相色谱仪-质谱联用仪（配置EI 和CI 电离源，美国瓦里安公司）；超声波发生器；AE200 分析天平（感量0.0001g，瑞士梅特勒公司）；金属筛：孔径1.0 mm．

甲醇和正己烷为色谱纯（美国Tedia 公司）；碳酸钾、无水乙酸酐和无水硫酸钠均为分析纯（国药集团化学试剂公司，上海），无水硫酸钠（国药集团化学试剂公司，上海）经600 ℃灼烧4 h，冷却后贮存于干燥器中备用；五氯苯酚（PCP）（Dr.Ehrenstorfer 公司，纯度≥99%）．

1.2 实验方法

本文前处理过程参考CEN/TR 14823:2003[15]进行．

1.2.1 样品前处理过程

1.2.1.1 样品的制备

随机抽取有代表性木竹藤草样品．用木刨刨取试料，或用空心钻钻取待测样品，将试料加以粉碎，过金属筛，充分混合．称取适量样品在（103±2）℃条件下干燥至质量恒定，干燥后的试样应立即置于干燥器内冷却，作为待测试样．

1.2.2.2 五氯苯酚的提取

称取适量试样加入到锥形瓶中，加入30～40 mL甲醇至瓶中，摇动，确保所有试样被浸泡．将锥形瓶置于超声波中超声约半小时．样品沉降并冷却后，取上清液转移溶液至50 mL 容量瓶，并用甲醇清洗残渣，合并以上滤液，用甲醇定容到50 mL．

1.2.2.3 五氯苯酚的乙酰化

将30 mL 0.1 mol/mL 碳酸钾溶液加入到分液漏斗中，移取上述提取液1 mL 到分液漏斗中，充分振荡，加入2mL 的无水乙酸酐，摇动几分钟反应完毕后，再加入10 mL 正已烷，充分振荡，静置分层后，移取上层正已烷相溶液，通过内置有无水硫酸钠的漏斗到一个25 mL 容量瓶中；用10 mL 正已烷重复以上步骤，合并滤液．用正已烷定容至刻度，取正已烷溶液供气相色谱-质谱分析．

1.2.2 标准溶液的制备

五氯苯酚标准溶液（0.002～1mg/L）的衍生化过程参见1.2.2.3 节方法步骤．

1.3 分析条件

1）色谱条件：DB-5MS 色谱柱（30 m×0.25 mm i.d.×0.25µm）；柱温采用程序升温，初温50 ℃，以15 ℃/min 升至200 ℃，保温5 min；然后以30 ℃/min 升至280℃，保温2.3min；柱流速1.0 mL/min；进样口温度：250℃．

2）质谱条件：负化学（NCI）离子源：-70eV；反应气：甲烷（纯度＞99.999%），压力6.0 Torr；碰撞气体：高纯氩气（纯度＞99.999%），压力1.8 mTorr；载气：高纯氦（纯度＞99.999%）；离子源温度：150℃；传输线温度：250℃；脉冲不分流进样，3.0 min 后开阀．

2 结果与讨论

2.1 离子源的选择

分别使用EI和CI 2种离子源对样品进行试验．实验结果表明：EI 源对电负性较强的五氯苯酚衍生物的响应灵敏度较差，只能做到10-6级，样品必须经过浓缩才能上机检测，且谱图中干扰峰较多（见图1）．CI 源的二级质谱灵敏度比EI 源高出约30 倍，样品不经浓缩就可以直接上机定性和定量，图2为GC-CI-MSMS 测定的未经浓缩的阳性样品A 的一级和二级色谱图．1）五氯苯酚含有5 个氯原子和一个羟基，故容易失去质子带负电荷．故采用负化学电离源模式灵敏度会有很大优势；2）采用EI 离子源时，电离能量较强，碎片较多，导致样品中背景值较高，影响了检测灵敏度．而CI 是比EI 弱的软电离模式，背景信号低，虽然在一级质谱中电离碎片较少，定性准确度不高，但结合二级质谱进行二级电离后，相比于EI 源，即能降低背景干扰，同时又提高了检测灵敏度．所以，本方法采用负CI 电离源作为离子源，并使用二级质谱进行定性定量分析．

2.2 质谱条件的选择

首先通过全扫描方式得到一级质谱总离子流图和质谱图（见图3a和3b），选择m/z308作为母离子作二级质谱．根据二级质谱的结果，选择丰度相对较高、分子质量较大的3对碎片离子（m/z308/265，m/z308/231，m/z308/202）同时监测（见图3c），进行定性确证．选择丰度较高的离子对m/z308/265作为为五氯苯酚衍生物的定量离子对进行定量分析（见图3c）．

图1 浓缩50倍后的样品GC-EI-MS总离子流图（a）和选择离子流图（监控离子:308amu）（b）

图2 GC-CI-MS离子流图

图3 乙酰化五氯苯酚标准溶液典型GC-CI-MS一级质谱

2.3 方法验证

2.3.1 标准工作曲线和检出限

在优化的实验条件下，对一定浓度范围内（0.002～1mg/L）的五氯苯酚标准溶液进行衍生后测定，发现进样浓度（X，10-9）与衍生产物峰面积（Y）有良好的线性关系，相关系数γ分别为0.9992，线性相关方程为Y=2748456X+3121239．采用在空白样品中加入标样进行实测的方法来测定其检测限，在S/N=3的条件下，确定五氯苯酚的检测低限为0.001mg/L．

2.3.2 精密度和回收率实验

在测定的空白木材样品中加入浓度分别为0.002、0.05 和1.0 mg/L 的五氯苯酚标样，按1.2样品处理步骤操作，进行回收率和精密度实验，结果见表1．

2.4 实际样品检测

随机选取16 个进出口木竹藤草制品（木碗、木筷、藤制储物筐、竹制摆件等），按照文中样品前处理步骤和优化的仪器试验条件进行测定（检测结果见表2），由结果可知：16 个样品中藤制储物筐、竹制摆件中五氯苯酚检出阳性样品居多，共有8 个阳性样品，其中超出法规限量值的样品有3 个．木碗、木筷中仅有一个阳性样品，且不超标．