環境樣品中四溴雙酚A衍生物的前處理及分析方法研究進展

趙 佳，趙洪霞

（大連理工大學環境學院，遼寧大連 116024）

溴代阻燃劑目前在塑料和紡織品工業中被廣泛使用。由于它們大多具有較高的健康風險，目前已對部分使用進行限制，例如多溴聯苯醚，這在一定程度上促進四溴雙酚A（Tetrabromobisphenol A，TBBPA）及其衍生物使用量的增加。2017年TBBPA 在中國的年產量就達6.43 × 106t。超過25%的TBBPA 經改性生成TBBPA 衍生物，例如四溴雙酚A 雙烯丙基醚[tetrabromobisphenol A bis（allyl）ether，TBBPABAE]、四溴雙酚A雙（2-羥乙基醚）[Tetrabromobisphenol A bis（2,3-dibromopropyl ether，TBBPA-BHEE] 和四溴雙酚A 雙（2，3-二溴丙基醚）[Tetrabromobisphenol A bis（2,3-dibromopropyl ether），TBBPA-BDBPE]，常被作為添加型或反應型阻燃劑應用于電子產品、紡織品和塑料產品。TBBPA 及其衍生物在多種環境介質中均有檢出，如水、土壤、沉積物和人體母乳等。但環境樣品中TBBPA 及其衍生物的含量較低且存在干擾。因而需對樣品進行一定前處理并結合高靈敏度的檢測方法，降低方法檢出限。

1 TBBPA及其衍生物的樣品前處理方法

選用合適的提取凈化方法可有效降低分析過程中的基質干擾，提高靈敏度。由于不同TBBPA 衍生物間性質差異較大，因而需依據目標化合物以及樣品特性選擇前處理方法。液液萃取、固相萃取、分散液液萃取和加速溶劑萃取等方法已被證實可以實現TBBPA 及其衍生物的有效提取。

1.1 水樣

1.1.1 液液萃取

液液萃取是TBBPA 及其衍生物主要的提取方法。苯酚在水體中的存在形式會受pH 影響，從酸性環境中提取苯酚時，苯酚更容易進到有機相。河水樣品及海水樣品經0.45 μm 玻璃纖維濾膜過濾后，使用1 mol/L 的 HCl 溶液將水樣調至酸性（pH 4～5），使用二氯甲烷進行液液萃取，回收率為59%～101%[1]。

1.1.2 固相萃取

固相萃取主要通過將溶液加載到可以保留目標分析物的固相材料（通常為含有吸附劑的濾芯）上，將不需要組分洗去，之后使用另一種溶劑將目標分析物洗脫到收集管中。為優化富集純化水樣中TBBPA 及其衍生物的富集程序，Bacaloni 等[2]對3種吸附劑進行比較。其中Carbograph-1濾芯提取效率較高（>70%）并且重復性達標。此外，將LC-Si 同LC-C18小柱結合，可實現污水污泥中TBBPA 的有效提取。將TBBPA及其衍生物從水體中提取時應考慮pH，使水樣低于目標物pKa兩個pH 單位，可達到最佳的提取效果。

1.1.3 固相微萃取

固相微萃取是一種基于平衡的微萃取技術，由于分子間相互作用或對吸附劑材料的親和力，將樣品溶液中的分析物分配到固相微萃取纖維的吸附劑涂層中。固相微萃取技術具有較高的可靠性、靈敏度和選擇性，目前已被廣泛應用于環境樣品處理。已開發出一種共價有機骨架的新型材料，將其作為固相微萃取的包覆材料，可以實現對水樣中TBBPA 的快速有效提取，回收率為83.9%～113.1%。除此之外，將基于TBBPA 的分子印跡聚合物作為固相微萃取的吸附劑，可實現對尿樣中TBBPA 的有效提取，且該方法具有良好的重現性。

1.1.4 分散液液微萃取

分散液液微萃取因操作簡單并且溶劑消耗量小而成為一種廣泛使用的環境友好型樣品制備技術。該方法主要是基于水相、非極性萃取劑和極性分散劑組成的三元溶劑系統，使用注射器將萃取劑和分散劑的混合物快速注入水性樣品溶液中，從而形成完全分散在水相中的萃取劑形成的渾濁溶液。由于萃取劑和水相之間的表面積很大，因而可以快速達到平衡狀態。Wang 等[3]使用超聲輔助分散液液微萃取方法，對自來水、河水和化學廢水中TBBPA 及其5種衍生物進行提取，回收率為82.7%～113.5%。此外，分散液液微萃取也可實現對于電子產品表面灰塵中TBBPA 的有效提取。

1.2 土壤、沉積物和生物樣品

1.2.1 加速溶劑萃取

加速溶劑萃取主要是通過將高溫和高壓與液體溶劑相結合，以實現從固體基質中快速有效地提取分析物，是一種常用的樣品制備技術。目前已被用于沉積物中的TBBPA 衍生物的有效提取，回收率為54%～77%。Qu 等[4]開發了一種使用加速溶劑萃取提取土壤、沉積物及動物體內TBBPA 衍生物的前處理方法，回收率為73%～85%。在鯡魚鷗卵中，使用加速溶劑提取TBBPA 衍生物，回收率為97.3%～99.6%。

1.2.2 超聲輔助提取

目前已通過超聲提取，將正己烷/二氯甲烷（2/8，V/V）作為萃取劑，使目標物成功從軟體動物中提取出。此外，選用乙腈作萃取劑進行超聲提取可將TBBPA 衍生物從魚肌肉組織中提出，回收率良好（80%～115%）。但采用超聲提取法提取污泥或沉積物中的TBBPA-BDBPE，回收率相對較低（50%～70%）[5]。

處理固體樣品通常使用正相固相萃取柱以及柱色譜法對固體樣品進行凈化，以進一步清除樣品雜質并減小基質效應。例如，LC-Florisil 固相萃取柱結合活化硅膠柱，已成功用于沉積物中TBBPA 純化。此外，凝膠滲透色譜作為一種有效的純化技術，也常被用于消除生物和土壤樣品中生物大分子（例如脂質和蛋白質）的干擾。

1.3 空氣樣品

索氏提取是將TBBPA 及其衍生物從灰塵和空氣樣品中提取出的常用手段。目前已建立XAD 濾芯收集氣體，使用乙醚/正己烷（3/7，V/V）進行索氏提取后在硅膠柱上純化的方法，該方法可實現TBBPA 的有效提取，回收率為（79±1）%。對于TBBPA-BDBPE，Liu 等[6]同樣采用XAD 樹脂濾芯對氣體進行收集，選用正己烷/丙酮（1/1，V/V）進行索氏提取后，經由硅膠柱純化，回收率可達（95±23）%。

2 TBBPA及其衍生物常用的分析方法

目前已開發建立了多種定量和定性分析方法，以對不同樣品中的TBBPA 及其衍生物進行分析。常用方法主要為液相色譜串聯質譜（Liquid chromatograph mass spectrometer，LC-MS/MS）、超高效液相色譜（Ultra performance liquid chromatography，UPLC）、氣相色譜串聯質譜（Gas chromatograph mass spectrometer，GC-MS）和酶聯免疫吸附測定法（Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）等。

2.1 GC-MS

TBBPA 及其衍生具有熱不穩定性，因而無法通過GC-MS 直接分析，需在分析前進行衍生化。目前衍生化試劑最為常用的是重氮甲烷、雙（三甲基硅基）三氟乙酰胺以及乙酸酐。通常在提取物純化后進行衍生化，反應通常需維持在60℃左右。完成衍生后，需進行額外提取過程以除去剩余試劑和乙酸酐[7]。Berger 等[8]建立了一種高分辨氣相色譜聯用質譜法用于TBBPA 的檢測，分析前需使用氯甲酸甲酯衍生。但由于苯環上羥基的鄰位存在溴取代基，不能完全衍生化，回收率比較低。

2.2 LC-MS/MS

鑒于氣相色譜需要復雜的預處理過程，使用液相色譜進行TBBPA 及其衍生物的分析檢測更為容易。至今已開發出許多LC-MS/MS 分析方法，部分方法可以達到較低的檢出限。大氣壓光電離對于極性較弱的TBBPA 衍生物具有較高的響應值，例如可對TBBPA-BDBPE 和TBBPA-BAE 在該電離源中產生的同位素簇離子[M+O2]-定量。在大氣壓化學電離負模式下，TBBPA-BAE 和TBBPA-BDBPE 可經由醚鍵斷裂分別生成[M-C2H5]-和[M-C3H3Br2]-，可完成對TBBPA 衍生物的有效定量[4]。Liu 等[1]通過使用Orbitrap 對兩種單取代TBBPA 衍生物電離，負模式下生成[M-H]-離子，方法檢出限為0.5～0.6 pg。

2.3 免疫測定

盡管質譜具有較高的選擇性和靈敏度，可用于TBBPA 及其衍生物的分析檢測，但設備價格高昂且無法進行樣品的快速便攜分析。目前已有其他方法的相關研究，主要進行質譜外的TBBPA 及其衍生物分析方法的開發。Xu 等[9]建立了一種具有較高靈敏度和選擇性的ELISA 用于TBBPA 的檢測。使用該方法測試16個樣品與前人建立的LC-MS/MS 方法進行結果比對，發現結果相符，即ELISA 可用于測定土壤和沉積物中TBBPA。此外，將甲狀腺球蛋白抗體與TBBPA 偶聯后對羊駝進行免疫，并證實該方法可用于檢測土壤和血清樣品中的微量TBBPA。此外，Bu等[10]利用生物素-鏈霉親和素系統建立一種改良的ELISA 方法，TBBPA 檢出限可至0.03 μg/L。

3 結束語

TBBPA 及其衍生物目前已在多種環境中均有檢出，對于人體具有一定神經毒性和內分泌干擾毒性，長期暴露于被污染的環境中可能對人體健康造成潛在危害，因而對環境中TBBPA 及其衍生物的含量進行監測具有重要意義。由于環境樣品基質較為復雜，分析前需進行提取和凈化，通常使用液液萃取、固相萃取、超聲提取和加速溶劑萃取等前處理方法，同時結合GC-MS、LC-MS/MS 和ELISA 等分析方法實現準確定量。建立價格低廉、自動化程度高以及環境友好的分析檢測方法是TBBPA 及其衍生物檢測方法開發未來的研究方向。