CN108195981A - 定量检测大气细粒子pm2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法 - Google Patents
定量检测大气细粒子pm2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3‑二氯‑2‑丙基)酯的方法,该方法包括以下步骤:(A)样品采集:使用采样富集滤膜采集大气颗粒物样品;(B)样品提取:将采样富集滤膜剪碎后,利用萃取溶剂,采用加速溶剂萃取法进行萃取,萃取时间为1~2小时;(C)样品浓缩:将样品萃取之后得到的萃取液浓缩,用旋转蒸发仪旋蒸至近干后用氮气吹干,用甲醇定容,得待测样品,并将待测样品在‑20℃的环境中避光保存;(D)待测样品使用色谱-串联质谱检测。本发明检测方法较常规检测方法有更好的选择性和更高的灵敏度,可以通过简单快速的批量前处理方法,满足快速定量检测磷酸三(1,3‑二氯‑2‑丙基)酯的需求,大大节省检测时间和检测费用。
Description
技术领域
本发明涉及环保监测方法技术领域,特别涉及一种定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法。
背景技术
磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate),简称TDCPP,是一种性能优良的高分子材料增塑剂和阻燃剂,主要用于玩具、纺织、塑料以及电子等行业中。在结构中加入氯元素,可增强有机磷酸酯的阻燃作用和增塑作用,已用于聚氯乙烯树脂、聚氨脂泡沫塑料、环氧树脂、酚醛树脂以及各种纤维的阻燃。TDCPP是一种无色或浅黄色透明液体,在大气颗粒物中稳定,不易降解。该物质主要是以直接物理添加方式(非化学键合方式)加入到材料中,大大提高了其进入大气环境中的几率。TDCPP具有环境危害,除了具有致癌性外,对人体激素水平和精液质量存在显著的负相关关系,对皮肤和眼睛有刺激性。美国有毒物质控制法(Toxic Substances Control Act,TSCA)法规中,将其列入限制物质清单。目前已有水体和沉积物中检出TDCPP,在大气环境中的报道并不多见,测定其大气颗粒物中浓度的方法尚不完善。
环境空气污染是我国当前最值得关注的环境问题之一。环境空气空气是不可替代和不可选择的生存资源,环境空气污染,比水和土壤污染具有更加直接和长期的健康风险。
目前用于TDCPP的检测方法中主要包括:气相色谱-火焰光度检测器(GC-FPD)和气相色谱质谱法(GC-MS)。相关技术中使用的气相色谱-火焰光度检测器(GC-FPD)和气相色谱质谱法(GC-MS)等,对于磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的选择性在面对背景复杂、干扰物质多时,无法准确定性定量,甚至出现假阳性结果,同时上述方法检出限较高,远远无法满足大气细粒子中对于痕量磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的分析检测要求。
发明内容
本发明目的在于针对当前大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的前处理方法缺乏,定量检测容易产生假阳性、检出限高等问题,提供一种新的检测方法。
为实现上述目的,本发明提供了一种定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,包括以下步骤:
(A)样品采集:使用采样富集滤膜采集大气颗粒物样品;
(B)样品提取:将采样富集滤膜剪碎后,利用萃取溶剂,采用加速溶剂萃取法进行萃取,萃取时间为1~2小时;
(C)样品浓缩:将样品萃取之后得到的萃取液浓缩,用旋转蒸发仪旋蒸至近干后用氮气吹干,用甲醇定容,得待测样品,并将待测样品在-20℃的环境中避光保存;
(D)待测样品使用色谱-串联质谱检测,
其中,色谱检测使用超高效液相色谱仪,色谱条件为:色谱柱选择反相C18色谱柱,柱温为35℃,流动相A为0.2%的甲酸,流动相B为甲醇,进样体积为5μL;优选的,所述超高效液相色谱为Agilent公司的1290Infinity;色谱柱选择Agilent反相C18色谱柱(ZORBAXEclipse Plus C18 3.5μm,2.1×150mm,Agilent),
其中,质谱条件为:电离方式为电喷雾离子源,正离子模式,多反应离子监测(MRM),离子源温度为500℃,离子喷雾电压为5500V,气帘气(curtain gas,CUR)压力为35psi,喷雾气(ion source gas 1,GS1)压力为50psi,辅助加热气(ion source gas 2,GS2)压力为55psi。选择离子参数为:
Q1Mass | Q3Mass | CE(eV) | DP(eV) | EP(eV) | CXP(eV) |
430.9 | 208.7 | 21 | 86 | 7 | 10 |
430.9 | 99.0 | 86 | 21 | 7 | 10 |
即所述步骤(D)中选择特征离子对的质核比分别为430.9/208.7和430.9/99.0。
进一步的,所述步骤(A)中使用的采样器为主动式带大气细粒子PM2.5收集器的大流量采样器。
进一步的,所述采样富集滤膜为玻璃纤维滤膜或石英纤维滤膜。
进一步的,对所述玻璃纤维滤膜预处理的过程包括:将所述玻璃纤维滤膜放入450℃马弗炉内,烘烤12h。
进一步的,所述步骤(B)中的加速溶剂萃取法中的压力为10.5MPa,提取温度为50℃,静态提取时间为20.0min。
进一步的,所述步骤(B)中的萃取溶剂为正己烷和丙酮按体积比1:1混合后的溶液。
进一步的,所述步骤(D)中的流动相流速为0.3ml/min。
进一步的,所述步骤(D)中色谱检测的流动相梯度为:
时间(min) | A(%) | B(%) |
0 | 30 | 70 |
8 | 30 | 70 |
8.1 | 5 | 95 |
16 | 5 | 95 |
20 | 30 | 70 |
进一步的,所述步骤(A)中,采样时间不超过24h,采样流量为0.5~0.8m3/min,采集空气体积为720~1152m3。
有益效果:
本发明运用超高效液相色谱分离、多级串联质谱(MS/MS)多反应((multiplereaction monitoring,MRM)定量检测技术对大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯化合物进行快速定量检测,仪器检测限(3倍信噪比)为0.0015mg/L,定量检测限为0.005mg/L(10倍信噪比),6点标准曲线相关系数(R2)在0.9984-0.9993之间,滤膜中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的加标回收率为93.2%~103.8%,能够满足定量分析的要求。本发明检测方法较常规检测方法有更好的选择性和更高的灵敏度,此种二级质谱检测技术在磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯定性上具有显著优势,可以通过简单快速的批量前处理方法,满足快速定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的需求,大大节省检测时间和检测费用。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为标准磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯色谱图;
图2为空白滤膜色谱图;
图3为加标滤膜样品色谱图(磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯添加量为0.10μg);以及
图4为实际样品检测色谱图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤不必限于清楚地列出的那些步骤,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品固有的其它步骤或单元。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
随着我国对于大气环境监管的逐步加强,对于大气中痕量有毒有害污染物的快速监测需求逐步增加,利用加速溶剂萃取仪作为批量前处理手段,利用串联质谱作为检测分析的检测器,在痕量污染物的定性分析和定量检测方面具有传统前处理方法和传统色谱检测器无法比拟的优点。本发明实施例开发了一种针对大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的定量检测方法,能够实现快速高效采集、快速萃取、具备更高选择性和灵敏度的测定方法。
目前关于大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯使用高效液相色谱/串联质谱方法的监测在我国相关监测技术领域尚属空白。
本发明提供了高效液相色谱-串级质谱定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,针对大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯准确的定量检测,其特点是利用高效液相色谱/串联质谱(HPLC-MS/MS)的多反应监测技术(MRM)来解决以往方法如GC-FPD、GC-MS等在检测复杂背景基质中痕量目标组分的选择性、灵敏度上存在的劣势,利用二级质谱的背景降噪功能大大简化了样品预处理步骤,提高了样品定性准确性,由于MRM技术能够兼具灵敏度与选择性的优点,定性结果准确可靠,相对于传统的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯检测方法具有明显优势。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1:标准曲线的绘制
(1)标准曲线溶液的配制:准确称取磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯标准品(Sigma-Aldrich)0.01±0.0001g至10.0mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,得浓度为1000mg/L的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯标准储备溶液。并用甲醇稀释,配制得到浓度为0.01、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00mg/L的工作溶液。
(2)仪器分析条件:
仪器色谱条件:超高效液相色谱为Agilent公司的1290Infinity;色谱柱选择Agilent反相C18色谱柱(ZORBAX Eclipse Plus C18 3.5μm,2.1×150mm,Agilent),柱温为35℃,流动相A为0.2%甲酸,流动相B为甲醇,流速为0.3mL/min,进样体积为5μL;流动相梯度为:
时间(min) | A(%) | B(%) |
0 | 30 | 70 |
8 | 30 | 70 |
8.1 | 5 | 95 |
16 | 5 | 95 |
20 | 30 | 70 |
质谱条件:电离方式电喷雾离子源,正离子模式,多反应离子监测(MRM),离子源温度:500℃,离子喷雾电压:5500V,气帘气(curtain gas,CUR)压力为35psi,喷雾气(ionsource gas 1,GS1)压力为50psi,辅助加热气(ion source gas 2,GS2)压力为55psi。
选择离子参数为:
Q1Mass | Q3Mass | CE(eV) | DP(eV) | EP(eV) | CXP(eV) |
430.9 | 208.7 | 21 | 86 | 7 | 10 |
430.9 | 99.0 | 86 | 21 | 7 | 10 |
(3)标准曲线绘制:在上述HPLC/MS/MS条件下进样分析,得到如图1所示的标准磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯色谱图,记录保留时间和峰面积。结果显示:磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的保留时间约为5.88min,线性方程为A=12860c+5638,A为色谱峰面积,c为磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯浓度(mg/L),相关系数R2=0.9989,并由此确定,仪器检出限(LOD)为0.0015mg/L,仪器定量限(LOQ)为0.005mg/L。
实施例2:加标回收率的测定
(1)目标化合物为磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯。
(2)准备10张玻璃纤维滤膜,马弗炉中450℃烘烤12h后,作为加标回收介质,其中1个作为空白,其余9个分成3组,每组包含3个平行样。在滤膜上分别滴加不同浓度标准溶液,使得每组玻璃纤维滤膜最终磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯添加量为0.01μg、0.05μg和0.10μg。将加标滤膜在通风橱中晾干后,将滤膜加标样品用剪刀剪碎后,按上述样品前处理方法用体积比为1:1正己烷和丙酮的混合溶液为溶剂进行加速溶剂萃取洗提,提取液旋转蒸发至近干,氮气吹干,用1.00mL甲醇定容,过0.22μm微孔滤膜,样品使用高效液相色谱串联质谱法进行测定,测定条件如下:
仪器色谱条件:超高效液相色谱为Agilent公司的1290Infinity;色谱柱选择Agilent反相C18色谱柱(ZORBAX Eclipse Plus C18 3.5μm,2.1×150mm,Agilent),柱温为35℃,流动相A为0.2%甲酸,流动相B为甲醇,流速为0.3mL/min,进样体积为5μL;流动相梯度为:
时间(min) | A(%) | B(%) |
0 | 30 | 70 |
8 | 30 | 70 |
8.1 | 5 | 95 |
16 | 5 | 95 |
20 | 30 | 70 |
质谱条件:电离方式电喷雾离子源,正离子模式,多反应离子监测(MRM),离子源温度:500℃,离子喷雾电压:5500V,气帘气(curtain gas,CUR)压力为35psi,喷雾气(ionsource gas 1,GS1)压力为50psi,辅助加热气(ion source gas 2,GS2)压力为55psi。
选择离子参数为:
Q1Mass | Q3Mass | CE(eV) | DP(eV) | EP(eV) | CXP(eV) |
430.9 | 208.7 | 21 | 86 | 7 | 10 |
430.9 | 99.0 | 86 | 21 | 7 | 10 |
在上述条件下进样分析,得到如图2所示的空白滤膜色谱图,如图3所示为磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯添加量为0.1μg时的加标滤膜样品色谱图,记录保留时间和峰面积,进行加标回收率的计算。采用同样方法,得到其他磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯添加量情况下的加标滤膜样品色谱图(未示出)。结果显示,玻璃纤维滤膜中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯添加量为0.01μg~0.10μg时,加标回收率为93.2%~103.8%。
实施例3:南京市玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的浓度检测
(A)目标化合物为磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯;
(B)样品采集:采样时间为2017年6月21日,采样地点为南京市玄武区蒋王庙街8号,使用马弗炉中450℃烘烤12h后的玻璃纤维滤膜作为采样富集滤膜,使用主动式带细粒子PM2.5收集器的大流量采样器采集大气颗粒物样品,采样流量为0.6m3/min,采集时间为23h,采集空气体积为828m3;
(C)样品萃取:将采集颗粒物样品的滤膜样品剪碎后,利用萃取溶剂,使用加速溶剂萃取加压洗提,萃取中的压力为10.5MPa,提取温度为50℃,静态提取时间为20.0min,提取溶剂为正己烷:丙酮(1:1,V:V)。总萃取时间为1h;
(D)样品浓缩:将样品萃取之后得到的萃取液浓缩,用旋转蒸发仪旋蒸至近干后以氮气吹干,用甲醇定容到1.0mL,待测样品在-20℃的环境中避光保存;;
(E)待测样品使用高效液相色谱-离串联质谱检测,
仪器色谱条件:所述超高效液相色谱为Agilent公司的1290Infinity;色谱柱选择Agilent反相C18色谱柱(ZORBAX Eclipse Plus C18 3.5μm,2.1×150mm,Agilent),柱温为35℃,流动相A为0.2%甲酸,流动相B为甲醇,流速为0.3mL/min,进样体积为5μL;流动相梯度为:
时间(min) | A(%) | B(%) |
0 | 30 | 70 |
8 | 30 | 70 |
8.1 | 5 | 95 |
16 | 5 | 95 |
20 | 30 | 70 |
质谱条件:电离方式电喷雾离子源,正离子模式,多反应离子监测(MRM),离子源温度:500℃,离子喷雾电压:5500V,气帘气(curtain gas,CUR)压力为35psi,喷雾气(ionsource gas 1,GS1)压力为50psi,辅助加热气(ion source gas 2,GS2)压力为55psi。选择离子参数为:
Q1Mass | Q3Mass | CE(eV) | DP(eV) | EP(eV) | CXP(eV) |
430.9 | 208.7 | 21 | 86 | 7 | 10 |
430.9 | 99.0 | 86 | 21 | 7 | 10 |
在上述条件下进样分析,得到如图4所示的实际样品检测色谱图,如图3所示的加标滤膜样品色谱图,记录保留时间和峰面积,计算磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯浓度结果显示。检测结果显示,南京玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯浓度为46.0ng/m3。
实施例4:南京市玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的浓度检测
本实施例检测方法参照实施例3,不同之处在于采样时间为2017年7月6日,采样流量为0.8m3/min,采集时间为20h,采集空气体积为1152m3。
检测结果显示,南京玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯浓度为52.0ng/m3。
实施例5:南京市玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的浓度检测
本实施例检测方法参照实施例3,不同之处在于采样时间为2017年7月22日,采样流量为0.5m3/min,采集时间为24h,采集空气体积为720m3。
检测结果显示,南京玄武区大气细粒子PM2.5中的磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯浓度为43.0ng/m3。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(A)样品采集:使用采样富集滤膜采集大气颗粒物样品;
(B)样品提取:将采样富集滤膜剪碎后,利用萃取溶剂,采用加速溶剂萃取法进行萃取,萃取时间为1~2小时;
(C)样品浓缩:将样品萃取之后得到的萃取液浓缩,用旋转蒸发仪旋蒸至近干后用氮气吹干,用甲醇定容,得待测样品,并将待测样品在-20℃的环境中避光保存;
(D)待测样品使用色谱-串联质谱检测,
其中,色谱检测使用超高效液相色谱仪,色谱条件为:色谱柱选择反相C18色谱柱,柱温为35℃,流动相A为0.2%的甲酸,流动相B为甲醇,进样体积为5μL;
其中,质谱条件为:电离方式为电喷雾离子源,正离子模式,多反应离子监测,离子源温度为500℃,离子喷雾电压为5500V,气帘气压力为35psi,喷雾气压力为50psi,辅助加热气压力为55psi。
2.根据权利要求1所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(A)中使用的采样器为主动式带大气细粒子PM2.5收集器的大流量采样器。
3.根据权利要求1中所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述采样富集滤膜为玻璃纤维滤膜或石英纤维滤膜。
4.根据权利要求3中所述的定量检测检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,对所述玻璃纤维滤膜预处理的过程包括:将所述玻璃纤维滤膜放入450℃马弗炉内,烘烤12h。
5.根据权利要求1所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(B)中的加速溶剂萃取法中的压力为10.5MPa,提取温度为50℃,静态提取时间为20.0min。
6.根据权利要求5所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(B)中萃取溶剂为正己烷和丙酮按体积比1:1混合后的溶液。
7.根据权利要求1中所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(D)中的流动相流速为0.3ml/min。
8.根据权利要求7中所述的定量检测检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(D)中色谱检测的流动相梯度为:
9.根据权利要求8中所述的定量检测检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(D)中选择特征离子对的质核比分别为430.9/208.7和430.9/99.0。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的定量检测大气细粒子PM2.5中磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的方法,其特征在于,所述步骤(A)中,采样时间不超过24h,采样流量为0.5~0.8m3/min,采集空气体积为720~1152m3。
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