超声提取-高效液相色谱法测定纺织品中5种同分异构CMR 物质

(杭州市质量技术监督检测院,杭州 310019)

欧盟《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》(REACH 法规)将具有致癌、致基因突变或致生殖毒性(简称CMR)的物质列为CMR 物质,2018年4 月26 日,欧盟成员国同意修订REACH 附件XVII中对33种在纺织品和鞋类等日用消费品中使用CMR 物质的限制[1]。33种CMR 物质中的多环芳烃类化合物具有惰性强、性质稳定的特点,存在持久性致癌、致突变或致生殖毒性的危害[2]。纺织品上带聚氯乙烯(PVC)的胶印或者印花,在化纤生产过程特别是循环使用矿物质油作为针织机油时会引入CMR 物质[3],之后的加工工艺不完善或防腐处理过程中也会引入CMR 物质。

目前报道的关于水体[4-5]、土壤环境[6-7]、食品及其包装材料[8-9]等中多环芳烃类CMR 物质的检测方法有气相色谱-质谱联用法和液相色谱-质谱联用法;而关于纺织品中多环芳烃类CMR 物质的检测方法只有气相色谱-质谱联用法[10-13],但气相色谱-质谱联用法无法实现对一些同分异构CMR 物质的分离,尤其是多种同分异构体的分离[14]。纺织品中采用液相色谱技术检测CMR 物质的研究还处于萌芽状态。本工作采用超声提取前处理技术,结合高效液相色谱法(HPLC)测定纺织品中苯并(j)荧蒽(BjF)、苯并(e)芘(BeP)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(Bk F)和苯并(a)芘(BaP)等5种同分异构CMR 物质的含量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260 Infinity型高效液相色谱仪,配荧光检测器(FLD);KQ-250TDE 型高频数控超声波清洗器;Milli-Q Academic A10型超纯水仪。

标准储备溶液:1 000μg·L-1,移取质量浓度为100 mg·L-1的BjF、BeP、Bb F、Bk F 和BaP 等5种CMR 物质标准溶液各1.0 mL,用甲醇稀释并定容至100 mL。

混合标准储备溶液:移取适量的上述5种标准储备溶液,用甲醇配成混合标准储备溶液。使用时分别移取适量的混合标准储备溶液配制成5.0,10,50,100,150μg·L-1的混合标准溶液系列。

甲醇、乙腈为色谱纯;正己烷、三氯甲烷为分析纯;试验用水为超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm)。

5个样品(印花纯棉T 恤、印花棕色梭织裤、印花户外运动服、红色冲锋衣和印花床单)均为市售。

1.2 仪器工作条件

Agilent Eclipse PAH 色谱柱(150 mm ×4.6 mm,3.5 μm);柱温25 ℃;流量1.0 mL·min-1;进样量10μL;发射波长(λem)300 nm,激发波长(λex)430 nm;流动相A 为乙腈,B为水。梯度洗脱程序:0～8 min时,A 为65%;8～20 min时,A由65%升至100%,保持5 min;25～32 min时,A由100%降至65%,保持8 min。

1.3 试验方法

将样品剪成尺寸约5 mm×5 mm 碎块,称取试样0.500 g 置于50 mL 玻璃具塞反应瓶中,加入20 mL体积比为1∶1的甲醇-四氢呋喃混合溶剂,于30 ℃超声提取30 min(超声功率70 W),然后1 min内冷却至室温,提取液经0.45μm 聚四氟乙烯滤膜过滤后,按色谱条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

5种CMR 物质混合标准溶液的色谱图见图1。

2.2 样品前处理条件的选择

2.2.1 提取剂种类及用量、提取时间、提取温度

图1 5种CMR 物质的高效液相色谱图Fig.1 HPLC chromatogram of 5 CMRs

为获得最优的提取条件,试验选取提取剂种类及用量、提取温度、提取时间作为影响超声提取效果的关键因素,设计L9(34)正交试验。

试验设计1:称取1.000 g加标量为100μg·L-1的样品,加入10 mL 体积比为1∶1的甲醇-四氢呋喃混合溶剂,于25 ℃超声提取20 min,取上清液过0.45μm 聚四氟乙烯滤膜,按色谱条件进行测定。

试验设计2～9:操作步骤参照试验设计1。正交试验指标以样品中5种目标物的回收率与1之差的绝对值之和来表示,采用极差分析法计算试验结果。各因素选取水平及5种同分异构CMR 物质的回收率和极差分析结果见表1。

表1 正交试验结果Tab.1 Results of orthogonal experiment

由表1可知:关键因素影响程度从主到次顺序为C,B,D,A,最优提取条件即:用20 mL体积比为1∶1的甲醇-四氢呋喃混合溶剂作提取剂于30 ℃超声提取30 min。

2.2.2 超声功率和混合提取剂体积比

将100μg·L-1混合标准溶液添加于阴性样品,并将其在体积比为1∶1的甲醇-四氢呋喃混合溶剂中于30 ℃超声提取30 min。试验考察了超声功率对目标物提取效果的影响。结果显示:提取效果随着超声功率的增加而增大,当超声功率达到70 W 时获得最大提取效果。

试验同时还进一步研究了以体积比分别为2∶1、1∶1、1∶2的甲醇-四氢呋喃混合溶剂为提取剂时对提取效果的影响,结果见图2。

图2 不同体积比的混合溶剂对5种CMR 物质提取效果的影响Fig.2 Effect of mixed solvents at different volume ratios on extraction efficiency of 5 CMRs

由图2可知,混合提取剂体积比对提取效果的影响较小。

2.3 标准曲线和检出限

按试验方法对质量浓度为5.0,10,50,100,150μg·L-1的5种CMR 物质混合标准溶液系列进行测定,以目标物的峰面积对其质量浓度进行线性回归。5种CMR 物质的线性范围为5.0～150μg·L-1,线性回归方程和相关系数见表2。

按仪器的3 倍信噪比计算方法的检出限(3S/N)为1.0μg·L-1。

2.4 精密度和回收试验

选择标准棉贴衬和多纤维帖衬的阴性样品进行不同浓度水平下(50,100μg·L-1)的加标回收试验,每个样品平行测定6次,所得回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)见表3。

由表3 可知:不同纤维基质的回收率为98.6%～103%,RSD为2.9%～3.7%,方法的准确度和精密度能够满足纺织品中5 种CMR 物质的分析。

表2 5种CMR 物质的保留时间和线性参数Tab.2 Retention times and linearity parameters of five CMRs

表3 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.5 样品分析

按试验方法对市售的5个样品中的CMR 物质进行测定。结果表明:印花纯棉T 恤样品中检出BaP物质,检出量为0.18 mg·kg-1,其色谱图见图3。

图3 样品的高效液相色谱图Fig.3 HPLC chromatogram of the sample

本工作采用超声提取结合高效液相色谱法测定纺织品中5种CMR 物质的含量,样品前处理以体积比为1∶1的甲醇-四氢呋喃混合溶剂为提取剂进行超声提取。方法操作简便,前处理过程简单,有机溶剂使用量少,检出限低,能满足纺织品中CMR 物质定性和定量分析的需求。