超聲提取-高效液相色譜法測(cè)定紡織品中5種同分異構(gòu)CMR 物質(zhì)

(杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,杭州 310019)

歐盟《關(guān)于化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、許可和限制的法規(guī)》(REACH 法規(guī))將具有致癌、致基因突變或致生殖毒性(簡(jiǎn)稱CMR)的物質(zhì)列為CMR 物質(zhì),2018年4 月26 日,歐盟成員國(guó)同意修訂REACH 附件XVII中對(duì)33種在紡織品和鞋類等日用消費(fèi)品中使用CMR 物質(zhì)的限制[1]。33種CMR 物質(zhì)中的多環(huán)芳烴類化合物具有惰性強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn),存在持久性致癌、致突變或致生殖毒性的危害[2]。紡織品上帶聚氯乙烯(PVC)的膠印或者印花,在化纖生產(chǎn)過程特別是循環(huán)使用礦物質(zhì)油作為針織機(jī)油時(shí)會(huì)引入CMR 物質(zhì)[3],之后的加工工藝不完善或防腐處理過程中也會(huì)引入CMR 物質(zhì)。

目前報(bào)道的關(guān)于水體[4-5]、土壤環(huán)境[6-7]、食品及其包裝材料[8-9]等中多環(huán)芳烴類CMR 物質(zhì)的檢測(cè)方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法;而關(guān)于紡織品中多環(huán)芳烴類CMR 物質(zhì)的檢測(cè)方法只有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[10-13],但氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)一些同分異構(gòu)CMR 物質(zhì)的分離,尤其是多種同分異構(gòu)體的分離[14]。紡織品中采用液相色譜技術(shù)檢測(cè)CMR 物質(zhì)的研究還處于萌芽狀態(tài)。本工作采用超聲提取前處理技術(shù),結(jié)合高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定紡織品中苯并(j)熒蒽(BjF)、苯并(e)芘(BeP)、苯并(b)熒蒽(BbF)、苯并(k)熒蒽(Bk F)和苯并(a)芘(BaP)等5種同分異構(gòu)CMR 物質(zhì)的含量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1260 Infinity型高效液相色譜儀,配熒光檢測(cè)器(FLD);KQ-250TDE 型高頻數(shù)控超聲波清洗器;Milli-Q Academic A10型超純水儀。

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1 000μg·L-1,移取質(zhì)量濃度為100 mg·L-1的BjF、BeP、Bb F、Bk F 和BaP 等5種CMR 物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液各1.0 mL,用甲醇稀釋并定容至100 mL。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:移取適量的上述5種標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用甲醇配成混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。使用時(shí)分別移取適量的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制成5.0,10,50,100,150μg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

甲醇、乙腈為色譜純;正己烷、三氯甲烷為分析純;試驗(yàn)用水為超純水(電阻率為18.2 MΩ·cm)。

5個(gè)樣品(印花純棉T 恤、印花棕色梭織褲、印花戶外運(yùn)動(dòng)服、紅色沖鋒衣和印花床單)均為市售。

1.2 儀器工作條件

Agilent Eclipse PAH 色譜柱(150 mm ×4.6 mm,3.5 μm);柱溫25 ℃;流量1.0 mL·min-1;進(jìn)樣量10μL;發(fā)射波長(zhǎng)(λem)300 nm,激發(fā)波長(zhǎng)(λex)430 nm;流動(dòng)相A 為乙腈,B為水。梯度洗脫程序:0～8 min時(shí),A 為65%;8～20 min時(shí),A由65%升至100%,保持5 min;25～32 min時(shí),A由100%降至65%,保持8 min。

1.3 試驗(yàn)方法

將樣品剪成尺寸約5 mm×5 mm 碎塊,稱取試樣0.500 g 置于50 mL 玻璃具塞反應(yīng)瓶中,加入20 mL體積比為1∶1的甲醇-四氫呋喃混合溶劑,于30 ℃超聲提取30 min(超聲功率70 W),然后1 min內(nèi)冷卻至室溫,提取液經(jīng)0.45μm 聚四氟乙烯濾膜過濾后,按色譜條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

5種CMR 物質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖1。

2.2 樣品前處理?xiàng)l件的選擇

2.2.1 提取劑種類及用量、提取時(shí)間、提取溫度

圖1 5種CMR 物質(zhì)的高效液相色譜圖Fig.1 HPLC chromatogram of 5 CMRs

為獲得最優(yōu)的提取條件,試驗(yàn)選取提取劑種類及用量、提取溫度、提取時(shí)間作為影響超聲提取效果的關(guān)鍵因素,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)1:稱取1.000 g加標(biāo)量為100μg·L-1的樣品,加入10 mL 體積比為1∶1的甲醇-四氫呋喃混合溶劑,于25 ℃超聲提取20 min,取上清液過0.45μm 聚四氟乙烯濾膜,按色譜條件進(jìn)行測(cè)定。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)2～9:操作步驟參照試驗(yàn)設(shè)計(jì)1。正交試驗(yàn)指標(biāo)以樣品中5種目標(biāo)物的回收率與1之差的絕對(duì)值之和來(lái)表示,采用極差分析法計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果。各因素選取水平及5種同分異構(gòu)CMR 物質(zhì)的回收率和極差分析結(jié)果見表1。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Results of orthogonal experiment

由表1可知:關(guān)鍵因素影響程度從主到次順序?yàn)镃,B,D,A,最優(yōu)提取條件即:用20 mL體積比為1∶1的甲醇-四氫呋喃混合溶劑作提取劑于30 ℃超聲提取30 min。

2.2.2 超聲功率和混合提取劑體積比

將100μg·L-1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液添加于陰性樣品,并將其在體積比為1∶1的甲醇-四氫呋喃混合溶劑中于30 ℃超聲提取30 min。試驗(yàn)考察了超聲功率對(duì)目標(biāo)物提取效果的影響。結(jié)果顯示:提取效果隨著超聲功率的增加而增大,當(dāng)超聲功率達(dá)到70 W 時(shí)獲得最大提取效果。

試驗(yàn)同時(shí)還進(jìn)一步研究了以體積比分別為2∶1、1∶1、1∶2的甲醇-四氫呋喃混合溶劑為提取劑時(shí)對(duì)提取效果的影響,結(jié)果見圖2。

圖2 不同體積比的混合溶劑對(duì)5種CMR 物質(zhì)提取效果的影響Fig.2 Effect of mixed solvents at different volume ratios on extraction efficiency of 5 CMRs

由圖2可知,混合提取劑體積比對(duì)提取效果的影響較小。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按試驗(yàn)方法對(duì)質(zhì)量濃度為5.0,10,50,100,150μg·L-1的5種CMR 物質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定,以目標(biāo)物的峰面積對(duì)其質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸。5種CMR 物質(zhì)的線性范圍為5.0～150μg·L-1,線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表2。

按儀器的3 倍信噪比計(jì)算方法的檢出限(3S/N)為1.0μg·L-1。

2.4 精密度和回收試驗(yàn)

選擇標(biāo)準(zhǔn)棉貼襯和多纖維帖襯的陰性樣品進(jìn)行不同濃度水平下(50,100μg·L-1)的加標(biāo)回收試驗(yàn),每個(gè)樣品平行測(cè)定6次,所得回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)見表3。

由表3 可知:不同纖維基質(zhì)的回收率為98.6%～103%,RSD為2.9%～3.7%,方法的準(zhǔn)確度和精密度能夠滿足紡織品中5 種CMR 物質(zhì)的分析。

表2 5種CMR 物質(zhì)的保留時(shí)間和線性參數(shù)Tab.2 Retention times and linearity parameters of five CMRs

表3 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.5 樣品分析

按試驗(yàn)方法對(duì)市售的5個(gè)樣品中的CMR 物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明:印花純棉T 恤樣品中檢出BaP物質(zhì),檢出量為0.18 mg·kg-1,其色譜圖見圖3。

圖3 樣品的高效液相色譜圖Fig.3 HPLC chromatogram of the sample

本工作采用超聲提取結(jié)合高效液相色譜法測(cè)定紡織品中5種CMR 物質(zhì)的含量,樣品前處理以體積比為1∶1的甲醇-四氫呋喃混合溶劑為提取劑進(jìn)行超聲提取。方法操作簡(jiǎn)便,前處理過程簡(jiǎn)單,有機(jī)溶劑使用量少,檢出限低,能滿足紡織品中CMR 物質(zhì)定性和定量分析的需求。