氣相色譜—串聯質譜法測定玩具產品中5種有機磷阻燃劑

費桂琴+陳山丹+李敬+蔡建和

摘要：建立了玩具產品中5種禁用有機磷阻燃劑的超聲萃取/氣相色譜-串聯質譜分析方法，用乙酸乙酯超聲萃取，多反應監測掃描模式（MRM）下進行分析。5種禁用有機磷阻燃劑三-（氮雜環丙基）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）在一定濃度范圍內呈良好的線性關系，相關系數r均大于0.999；方法對玩具產品中有機磷的定量限（S/N=10）為0.001mg/kg～0.01mg/kg；對陰性樣品紅色毛絨、白色塑料和黑色涂層分別進行低、中、高三個濃度水平的加標回收試驗，回收率分別為77%～105%、77%～110%和80%～105%。本方法前處理操作簡單，靈敏度高，可用于玩具產品中的實際檢驗。

關鍵詞：氣相色譜-串聯質譜法（GC-MS/MS）；玩具；有機磷阻燃劑

有機磷阻燃劑作為一類重要的阻燃劑，因其優秀的阻燃、隔熱、隔氧、生煙量少、不易形成有毒氣體等優點，被廣泛應用于建材、紡織、化工、玩具及電子等行業。目前已經廣泛使用的有三（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）、含鹵代磷酸酯等。但部分有機磷阻燃劑十分穩定，具有生物累積性，能夠侵害人體大腦組織進而永久性地損傷人的行為、記憶和學習能力，且具有致癌能力[1-2]。以鹵代磷酸酯中的TDBPP為例：大白鼠急性毒性試驗顯示經口半數致死劑量（LD50）50 mg/kg，經皮膚LD50為200 mg/kg，為劇毒品，該阻燃劑現已被禁用[3]。因此各國紛紛立法對有機磷阻燃劑的使用進行限制，最早受到禁用的阻燃劑是三-（氮雜環丙基）氧化磷（TEPA，又名APO），本身劇毒，有致癌性.中國[4]、歐盟[5-6]、日本[7]相繼禁止使用TEPA和TDBPP，TCEP同樣被證明具有積累劑量毒性和致癌性[8]。TDCP和TCPP是TCEP的鹵代替代品，具有與TCEP類似的物理化學特性和毒理特征，因此保健和環境科學委員會（SCHER）認為對TCEP的限制應同時應用于TCPP和TDCP，通過兒童的吮吸和咀嚼行為，TCEP、TCPP、TDCP很容易從玩具中釋放出來。2010年1月13 日，歐洲化學品管理局將TCEP列入第二批授權物質清單，9月9日宣布將TDCP列入歐盟致癌物質清單[9]。2014年4月23日，加拿大發布了一個禁令：任何為3歲以下兒童設計的產品，其產品中聚氨酯泡沫不得含有TCEP。2014年6月20日，歐盟發布指令2014/79/EU，對玩具安全指令（2009/48/EC）進行了修訂。新指令限制了玩具中TCEP、TCPP、TDCP三種物質的含量。歐盟要求各成員國最晚在2015年12月21日前將指令轉換成本國法規，并符合指令的要求。該禁令在2014年10月24日生效。

目前，有機磷阻燃劑的測定方法主要有氣相色譜[10]、氣相色譜-質譜法[11]、液相色譜-串聯質譜法[12-13]等。對于玩具產品中有機磷阻燃劑的檢測研究鮮見。超聲萃取是常用的萃取技術，具有操作簡單、快速便捷的特點，GC-MS/MS的多反應監測模式可有效去除基體雜質干擾，提高檢測靈敏度，本文采用超聲萃取技術，建立了玩具產品中TEPA、TCEP、TCPP、TDCP和TDBPP 5種禁用阻燃劑氣相色譜-串聯質譜檢測方法，能夠滿足實際樣品檢測需要。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B-7000C型色譜-質譜聯用儀（美國Agilent公司）；5510E-DTH超聲波清洗器（美國BRANSON公司）；MG-2200氮吹儀（日本EYELA公司）；旋轉蒸發儀（瑞士BUCHI公司）；0.22μm有機相針式過濾器，由上海安譜科學儀器有限公司提供。

1000mg/L TEPA、TCEP、TCPP、TDCPP、TDBPP混合標液（上海安譜科學儀器有限公司）。

甲醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、甲苯均為色譜純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 氣相色譜條件

Agilent DB-5MS色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）；進樣口溫度：250℃；傳輸線溫度：280℃；載氣：氦氣（純度大于99.999%），流速：1.0mL/min；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1μL；溶劑延遲：6.0min；程序升溫：初始溫度為100℃，保持1min后以20℃/min升至200℃，再以30℃/min升至300℃，保持5min。

1.2.2 質譜條件

電離方式：電子轟擊離子化源（EI）；電離能量：70eV；測定方式：多反應監測（MRM）方式（MRM條件見表1）；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃。

1.3 試驗方法

1.3.1 紡織品

取有代表性的樣品，剪碎至5mm×5mm以下的小塊，混勻后稱取1.0g置于50mL磨口錐形瓶中，加入25mL萃取溶劑，于超聲波清洗器中提取30min，收集萃取液于圓底燒瓶中，再用25 mL萃取溶劑萃取1次，過濾，合并濾液。萃取液于旋轉蒸發儀中旋轉近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可進行GC-MS/MS分析。必要時進行適當的稀釋。

1.3.2 聚合物或類似材料（塑料、橡膠）

從材料截面厚度最小處剪下測試部分，剪取的試樣尺寸至少為6mm×6mm，混勻后稱取1.0g置于50mL磨口錐形瓶中，加入25mL萃取溶劑，于超聲波清洗器中提取30min，收集萃取液于圓底燒瓶中，再用25 mL萃取溶劑萃取1次，過濾，合并濾液。萃取液于旋轉蒸發儀中旋轉近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可進行GC-MS/MS分析。必要時進行適當的稀釋。

1.3.3 涂層

從試樣上刮取涂層，將其粉碎和混勻后稱取1.0g置于50mL磨口錐形瓶中，加入25mL萃取溶劑，于超聲波清洗器中提取30min，收集萃取液于圓底燒瓶中，再用25mL萃取溶劑萃取1次，過濾，合并濾液。萃取液于旋轉蒸發儀中旋轉近干，氮吹后用1mL乙酸乙酯定容即可進行GC-MS/MS分析。必要時進行適當的稀釋。

2 結果與討論

2.1 萃取條件的優化

影響超聲萃取效率的主要因素為溶劑的種類和時間。分別選用甲醇、丙酮、正己烷、丙酮-正己烷、乙酸乙酯、甲苯6種不同極性的溶劑作為萃取溶劑，對采用自制的阻燃樣品中的5種有機磷阻燃劑進行萃取，結果發現，甲醇的萃取效率較差，乙酸乙酯和甲苯的萃取效率較好，考慮到甲苯的毒性、不易濃縮及對塑料和涂層具有較強的溶解性，因此選擇乙酸乙酯作為萃取溶劑。

取自制的棉布、聚苯乙烯塑料（PS）和涂層各6份，在乙酸乙酯為萃取溶劑的條件下，分別進行超聲萃取，考察了超聲時間（10min～90min）對試驗結果的影響。結果表明，隨著超聲時間的延長，對5種目標化合物的萃取量逐漸增加，60min以后，漸趨穩定；考慮到萃取溶劑的揮發性及測試效率，選擇60min為最佳超聲時間。

2.2 色譜行為

首先通過氣相色譜分離和單級全掃描方式確定每種有機磷阻燃劑的保留時間，并找出相對應的一級碎片離子。選擇強度高的一級碎片離子作為母離子，應用離子轟擊掃描模式在不同碰撞能量下對母離子進行轟擊，碰撞能量分別為5V、10V、15V、20V、25V、30V。以強度較高的二級碎片離子作為子離子，以使最終監測的子離子產生最強響應的碰撞能量為最終優化碰撞能量。選擇兩個豐度較高的一對子離子定性，選擇一個子離子用于定量。5種目標化合物的多反應監測（MRM）條件見表1。混合標準溶液在表1條件下得到的MRM總離子圖見圖1。從圖1中可以看出，各質譜峰分離完全，峰形對稱而尖銳。

2.3 標準曲線與檢出限

用乙酸乙酯稀釋混合標準溶液制備校準溶液，在優化條件下進行測定，記錄峰面積。以各有機磷阻燃劑濃度（x）對應峰面積（y）求得線性回歸方程，結果見表2，試驗結果表明，在一定濃度范圍內，5種阻燃劑的擬合方程的相關系數都在0.999以上，線性良好。各組分的定量下限（S/N=10）為0.001mg/kg～0.01mg/kg。

2.3 方法精密度和回收率試驗

選取空白紅色毛絨、空白白色塑料和空白黑色涂層三種玩具材料進行回收率試驗。分別在低、中、高三個濃度水平進行添加，每個添加水平做6個平行樣。按照上述1.2節和1.3節的方法進行回收率試驗，其回收率及精密度結果見表3～表5。由表可知，本方法對空白紅色毛絨的加標回收率在77%～105%范圍內；對空白白色塑料的加標回收率在77%～110%范圍內；對空白黑色涂層的加標回收率在80%～105%范圍內。結果表明，本方法對玩具產品中有機磷阻燃劑的測定具有較好的準確性。

3 結論

本工作組采用氣相色譜-串聯質譜法快速測定玩具產品中5種有機磷阻燃劑。樣品經過乙酸乙酯超聲萃取，采用EI源和多反應監測掃描模式，優化試驗條件后，可以有效地分離5種有機磷阻燃劑，該方法對玩具產品中5種有機磷阻燃劑的定量下限為0.001mg/kg～0.01mg/kg。本方法對5種有機磷阻燃劑的檢測線性范圍寬，靈敏度高，完全能夠滿足各國對含磷阻燃劑的限量要求。

參考文獻：

[1]Eriksson P，Johansson N，Viberg H，et al.Comparative developmental neurotoxicity of flame-retardants， polybrominated flame-retardants and organophosphorous compounds， in mice[J].Organohalogen compounds，2004，66：3163-3165.

[2]Green J.A review of phosphorus-containing flame retardants[J].Journal of Fire Sciences，1996，14（5）：353-366.

[3] 陳榮圻.紡織品阻燃劑的安全評估和綠色品種最新開發[J].印染助劑，2008，25（4）：1-11.

[4] GB/T 18885—2009 生態紡織品技術要求[S].

[5]Council Directive 79/663/EEC of 24 July 1979 supplementing the Annex to Council Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws，regulations and administrative provisions of the Member States relating to the restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations[EB/OL]. http：//eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/？uri=CELEX：31979L0663&qid=1479779177264&from=EN，1979-07-24.

[6]Council Directive 83/264/EEC of 16 May 1983 amending for the fourth time Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws，regulations and administrative provisions of the Member States relating to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations[EB/OL].

http：//eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/？uri=CELEX：31983L0264&qid=1479779549910&from=EN，1983-05-06.

[7]Act on Control of Household Products Containing Harmful Substances[EB/OL]. http：//www.ilo.org/dyn/natlex/docs/ELECTRONIC/95146/111915/F1974682113/JPN95146%20Eng.pdf，1973-10-12.

[8] 歐育湘，趙毅.加速中國阻燃劑及阻燃塑料的環保化進程[J].塑料，2008，37（3）：1-3.

[9]ECHA/NA/10/49 Helsinki.9 September 2010 RAC adopts an opinion to classify a flame retardant as carcinogen[EB/OL]. https：//echa.europa.eu/-/rac-adopts-an-opinion-to-classify-a-flame-retardant-as-carcinogen.

[10]Campone L.， Piccinelli A. L.， ?stman C.， Rastrelli L. Determination of organophosphorous flame retardants in fish tissues by matrix solid-phase dispersion and gas chromatography [J].Anal. Bioanal. Chem.，2010， 397（2）： 799-806.

[11]Jonas Bj?rklund， Sindra Isetun and Ulrika Nilsson. Selective determination of organophosphate flame retardants and plasticizers in indoor air by gas chromatography， positive-ion chemical ionization and collision-induced dissociation mass spectrometry [J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry， 2004， 18（24）： 3079–3083.

[12]Rodil R.， Quintana J. B.， López-Mahía P.， Muniategui-Lorenzo S.， Prada-Rodríguez D. ，Multi-residue analytical method for the determination of emerging pollutants in water by solid-phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry [J].J.Chromatography A， 2009， 1216（14）： 2958–2969.

[13]康寧.紡織品禁用磷系阻燃劑的HPLC-MS/MS法測定[J].印染，2012， 22：41-42.

（作者單位：費桂琴、陳山丹、李敬，江蘇出入境檢驗檢疫局輕工產品與兒童用品檢測中心；蔡建和，江蘇省檢驗檢疫科學技術研究院）