全自动加速溶剂萃取-超高效液相色谱-三重四极杆质谱法测定化工企业周边土壤中6种常见阻燃剂的残留量

邵昶铭

(甘肃省天水生态环境监测中心，天水 741000)

阻燃剂能有效地阻止、延缓或终止火焰的传播[1-3]，被广泛应用于装修、化工、消防等领域。阻燃剂在生产和使用时，大部分会随着大气、水循环残留在土壤环境中[4-7]。阻燃剂由于性质稳定，且具有生物蓄积性，对人体健康有潜在的危害作用[8-10]。因此，加强土壤中磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯等常用阻燃剂的监测，具有重要的现实意义。

相关文献报道多见于土壤和沉积物中磷系阻燃剂以及溴系阻燃剂的单独检测[11-12]，污染相对较为严重的化工企业周边土壤中这两类阻燃剂共同检测的文献较少。鉴于此，本工作采用全自动加速溶剂萃取仪提取，用全自动固相萃取仪净化，用超高效液相色谱-三重四极杆质谱法测定化工企业周边土壤中磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯的含量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

LC-30A 型超高效液相色谱仪;Triple QuadTM5500型三重四极杆质谱仪;BSA6202S-CW 型电子天平;ASE 300型全自动加速溶剂萃取仪;EXTRA型全自动固相萃取仪，配C18固相萃取柱;FYDCY12YD型水浴氮吹仪;Advantage A10 型超纯水系统。

单标准储备溶液:100 mg·L－1，取磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯标准品各10 mg，用乙醇溶解，并用丙酮定容至100 mL容量瓶中，摇匀备用。

混合标准中间液:10.0 mg·L－1，取单标准储备溶液各1.00 mL，置于10 mL容量瓶中，用丙酮稀释至刻度，摇匀备用。

混合标准溶液系列:分别取0.01，0.04，0.10，0.50，1.00，5.00，10.00 mL 混合标准中间液，置于10 mL容量瓶中，用丙酮稀释至刻度，配制成各目标物的质量浓度分别为0.01，0.04，0.10，0.50，1.00，5.00，10.00 mg·L－1的混合标准溶液系列。

标准品磷酸三甲酯(编号C17884500)、磷酸三乙酯(编号C17835500)纯度为98.0%;标准品磷酸三苯酯(编号C17893000)纯度为99.8%;标准品六溴环十二烷(编号LD-1123947)纯度为95.0%;标准品十溴联苯醚(编号1163-19-5)纯度为99.0%;标准品异氰尿酸酯(编号A64504-100g)纯度为97.0%;乙腈为色谱纯;甲酸、甲酸铵为优级纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

UPLC BEH-C18色谱柱(50 mm×2.1 mm，1.9μm);柱温25 ℃;流量0.2 mL·min－1;流动相A 为10 mmol·L－1甲酸铵溶液，B 为乙腈;进样体积10μL。梯度洗脱程序见表1。

表1 梯度洗脱程序Tab.1 Gradient elution procedure

1.2.2 质谱条件

电喷雾离子(ESI)源，正离子(ESI＋)模式;离子源温度450 ℃;离子喷雾电压4 500 V;气帘气压力103 k Pa，碰撞气压力5.16 k Pa，雾化气压力172 kPa;多反应监测(MRM)模式。其他质谱参数见表2。

表2 质谱参数Tab.2 MS parameters

1.3 试验方法

随机采集化工企业周边土壤约1 500 g，去除植物残留根茎、石块等杂物，室温下自然风干、粉碎机粉碎后，过80目(孔径0.18 mm)筛网，置于广口瓶中保存备用。

分取10.0 g预处理后的土壤样品，加入硅藻土约10 g，混合均匀后置于全自动加速溶剂萃取池中，按照设定的程序提取:提取温度70 ℃，加热时间10 min，提取溶剂为体积比1∶1的丙酮-环己烷混合溶液，萃取压力10 k Pa，提取时间8 min，冲洗体积为样品池体积的60%，循环次数5次，氮气吹扫时间3 min。将提取液置于氮吹仪中，浓缩至5 mL，备用。

用5 mL纯化水、5 mL甲醇、5 mL体积比1∶1的丙酮-环己烷混合溶液活化C18固相萃取柱，将上述溶液过柱。先用5 mL 纯化水、5 mL 甲醇淋洗，再用10 mL体积比1∶1的丙酮-环己烷混合溶液洗脱，用15 mL刻度试管接收洗脱液，于60 ℃氮吹至近干，用环己烷稀释至1 mL，涡旋混匀后，用0.45μm 滤膜过滤，滤液按照仪器工作条件测定。

2 结果与讨论

2.1 提取方法的选择

土壤中农药、兽药、有机污染物等的提取方法主要有超声提取法、振荡提取法、索氏提取法和加速溶剂萃取法等。其中，超声提取法因有超声能量的介入，提取液温度会在提取过程中逐渐升高，易造成目标物的损失;振荡提取法和索氏提取法虽然提取效率较高，但是操作步骤繁琐、耗时较长，不能满足快速检测的需要;全自动加速溶剂萃取法是近年来发展较为迅速的方法，此方法是在一定的压力和温度下，在密闭环境中反复多次的提取目标物，耗时短、提取效率高。试验考察了这4种提取方法对加标样品(加标量0.04 mg·L－1)中6种目标物提取效果的影响。结果显示，4种方法的提取时间分别为60，120，75，40 min，所得回收率见表3。

表3 不同提取方法所得结果的比较Tab.3 Comparison of results obtained by different extraction methods

由表3可知，以全自动加速溶剂萃取法提取时，回收率较高且耗时较短，因此试验选择的提取方法为全自动加速溶剂萃取法。

2.2 净化方法的选择

化工企业周边土壤基质较为复杂，含有大量的无机物(如硅酸盐等)和有机物(如动植物、有机污染物等)，因此有必要对提取液进行净化处理。常见净化方法有液液萃取法、凝胶净化色谱法和全自动固相萃取法等。液液萃取法溶剂用量较大，且基质去除不够彻底，检测准确度和灵敏度较低;凝胶净化色谱法的分离原理和液相色谱的类似，该方法净化效果良好，但需要进行适应性试验，且耗时较长、仪器价格昂贵，不利于方法的普及和推广;全自动固相萃取法是利用合适的固相萃取柱，去除提取液中的干扰物并进行富集、净化，该方法自动化程度高、净化效果好、环境友好度高。试验考察了这3种净化方法对加标样品(加标量0.04 mg·L－1)中6种目标物净化效果的影响。结果显示，3种方法的净化时间分别为110，80，50 min，回收率结果见表4。

表4 不同净化方法所得结果的比较Tab.4 Comparison of results obtained by different purification methods

由表4可知，以全自动固相萃取法净化时，回收率高且净化时间较短，因此试验选择的净化方法为全自动固相萃取法。

2.3 固相萃取柱的选择

固相萃取法的关键部件为固相萃取柱，净化用的固相萃取柱主要有Florisil固相萃取柱、HLB 固相萃取柱、P-SAX 固相萃取柱和C18固相萃取柱等。试验考察了这4种固相萃取柱对加标样品(加标量0.04 mg·L－1)中6 种目标物回收率的影响，所得结果见表5。

表5 不同固相萃取柱所得结果的比较Tab.5 Comparison of results obtained by different solid phase extraction columns

由表5可知，以C18固相萃取柱净化时，回收率较优，因此试验选择的固相萃取柱为C18固相萃取柱。

2.4 质谱条件的选择

以丙酮为稀释剂配制质量浓度为100μg·L－1磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯单标准检查溶液，设定质谱扫描模式为Q1 Scan(全扫描)，找到6种目标物母离子;设定质谱扫描模式为Product Ion Scan(产物离子扫描)，找到6种目标物产物离子，选择响应较强的2个产物离子，分别作为定量离子和定性离子，并进行去簇电压和碰撞能量的优化，所得质谱参数见表2。

在优化的试验条件下，典型色谱图见图1。

图1 典型色谱图Fig.1 Typical chromatogram

2.5 标准曲线、检出限和测定下限

开启仪器，在仪器稳定运行20 min后，按照仪器工作条件测定混合标准溶液系列，以目标物的质量浓度为横坐标，其对应的峰面积为纵坐标进行线性拟合。结果显示，6种目标物标准曲线的线性范围均为0.01～10.00 mg·L－1，其他线性参数见表6。

以3，10倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N)和测定下限(10S/N)，结果见表6。

表6 线性参数、检出限和测定下限Tab.6 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

2.6 回收试验

按照试验方法对空白样品进行低、中、高等3个浓度水平的加标回收试验，计算回收率，结果见表7。

表7 回收试验结果Tab.7 Results of test for recovery

2.7 重复性试验

制备6份加标量为0.10 mg·L－1的加标样品，按照试验方法测定，计算测定值的相对标准偏差(RSD)。结果显示，磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯测定值的RSD 分别为2.6%，2.5%，3.1%，4.2%，3.0%，2.0%，表明方法重复性良好。

2.8 样品分析

随机采集本地化工企业周边土壤样品6份，按照试验方法测定。结果显示:在第1份样品中检出了磷酸三甲酯，检出量为16.98μg·kg－1;在第6份样品中检出了磷酸三乙酯，检出量为5.63μg·kg－1;在第2，5，6份样品中检出了磷酸三苯酯，检出量分别为24.19，19.48，49.56μg·kg－1;在第1，3份样品中检出了六溴环十二烷，检出量分别为214.60，28.69μg·kg－1;在第1份样品中检出了异氰尿酸酯，检出量为32.71μg·kg－1。

本工作以全自动加速溶剂萃取法提取化工企业周边土壤中的磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴联苯醚、异氰尿酸酯，用全自动固相萃取法富集、净化，净化液经浓缩后用超高效液相色谱-三重四极杆质谱仪分析，方法具有快速、简便、准确等优点，适用于土壤中磷系阻燃剂、溴系阻燃剂等的同时检测。