CN113203804A - 一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法，包括如下步骤：S1、样品处理：取土壤或沉积物进行冷冻干燥，研磨均质并筛分；S2、提取：称取S1处理后的样品加入离心管中，加入内标物混合液；并加入乙腈溶剂，涡旋混匀，超声萃取，离心，取上清液；S3、净化：将步骤S2离心管中的上清液移至新离心管中，加入净化填料，涡旋混匀，离心，取上清液氮吹干燥，用甲醇溶剂替换并定容，最后过滤膜，得到样品溶液；其中，所述净化填料包含预定比例的PSA、C₁₈和无水MgSO₄；S4、样品检测：利用超高效液相色谱‑串联质谱法测定步骤S3所得的样品溶液中的有机磷酸酯。本发明可实现土壤和/或沉积物中的10种有机磷酸酯的快速检测。

Description

一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法

技术领域

本发明属于土壤或沉积物检测技术领域，具体涉及一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法。

背景技术

有机磷酸酯(OPEs)是一类磷酸合成衍生物，因其良好的阻燃性能而作为阻燃剂广泛应用于建材、纺织、化工以及电子等行业。近十年来，随着多溴联苯醚等溴化阻燃剂在全世界范围内被禁止使用，有机磷阻燃剂的使用量快速增长。有机磷酸酯类阻燃剂根据结构和性质的不同可以分为三种类型：烷烃类、含氯类和芳烃类。其中，含氯类和芳烃类有机磷酸酯主要作为塑料制品、纺织物、电子设备以及建筑家装材料的阻燃剂，烷烃类有机磷酸酯主要用作增塑剂、去泡剂、液压剂等。大部分有机磷酸酯主要以物理混合方式而非化学键合成方式进入聚合物材料中，在产品生命周期中极易通过挥发、浸出、磨损和溶解等过程从材料中释放到周围环境中。目前，在水、沉积物中，均已检测到大量有机磷酸酯的存在。

有机磷酸酯通过自身沉降或与水中其他物质结合后共沉降进入土壤和沉积物中，但目前，相对水体而言，有关土壤和沉积物中有机磷酸酯的调查还较少，为进一步了解有机磷酸酯的全球污染，需要对土壤和沉积物内的有机磷酸酯进行检测，检测其是否含有有机磷酸酯，为规范有机磷酸酯的绿色应用提供参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法，包括如下步骤：

S1、样品处理：取土壤或沉积物进行冷冻干燥，研磨均质并筛分；

S2、提取：称取S1处理后的样品加入离心管中，加入内标物混合液；并加入乙腈溶剂，涡旋混匀，超声萃取，离心，取上清液；

S3、净化：将步骤S2离心管中的上清液移至新离心管中，加入净化填料，涡旋混匀，离心，取上清液氮吹干燥，用甲醇溶剂替换并定容，最后过滤膜，得到样品溶液；其中，所述净化填料包含预定比例的PSA、C₁₈和无水MgSO₄；

S4、样品检测：利用超高效液相色谱-串联质谱法测定步骤S3所得的样品溶液中的有机磷酸酯，其中：

超高效液相色谱的检测条件包括：流动相A为0.1％v/v甲酸水，流动相B为乙腈，按照下述梯度洗脱程序：

时间(min)	流动相A(％v/v)	流动相B(％v/v)
			0.00	80	20
4.00	5	95
			7.00	5	95
7.10	80	20
			9.00	80	20

。

优选地，所述检测方法用于检测如下10种有机磷酸酯：TMP、TEP、TnBP、TBOEP、TPeP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPHP和TCP。

优选地，所述超高效液相色谱的检测条件还包括：色谱柱为ACQUITY UPLC BEHC₁₈，柱温为40℃，进样量为2μL，流速为0.3mL/min。

优选地，所述质谱的检测条件包括：离子源为：电喷雾电离，正电离模式；质谱检测方式：多反应选择离子监测；毛细管电压：0.5kV。

优选地，所述有机磷酸酯的定性离子对及定量离子对为：

优选地，所述净化填料由PSA、C₁₈和无水MgSO₄按1：1：6的质量比组成。

优选地，所述步骤S2和S3中的涡旋转速均为2500r/min。

优选地，所述步骤S2中，采用所述乙腈溶剂萃取两次，第一次萃取时乙腈用量为5mL，第二次萃取时乙腈用量为3mL。

优选地，所述步骤S1中，采用0.2mm的不锈钢筛进行筛分；所述步骤S3中所述滤膜的尺寸为0.2μm。

本发明具有如下有益效果：

本发明基于QuEChERS方法，利用超高效液相色谱-串联质谱法具有的较高分析速度、较低的检测限和高选择性和灵敏度等，实现了土壤和/或沉积物中的10种有机磷酸酯的快速检测。具体来说，包括如下优点：

(1)基于QuEChERS净化技术对土壤/沉积物中的10种有机磷酸酯进行测定，基质干扰弱，污染小，价格低廉；

(2)利用超声辅助萃取样品中目标物，溶剂消耗量少、操作简单快捷，能够有效测定出土壤和沉积物中有机磷酸酯的含量，了解环境中有机磷酸酯背景值。

(3)采用超高效液相色谱-串联质谱法对10种有机磷酸酯进行定性定量分析，可以在9分钟内实现有机磷酸酯及其内标物的快速分析，具有较快的分析速度、较低的检测限和高选择性和灵敏度，适用于痕量污染物的检测。

(4)整个实验过程使用很少的玻璃器皿，装置简单，无需良好训练和较高技能就可很好地完成前处理过程。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的流程图。

图2是实施例1的10种OPFRs溶液(加标浓度为10ng/mL)的总离子流色谱图。

图3为实施例2的某海湾沉积物样品中实测10种OPFRs的总离子流色谱图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。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。

如图1所示，本发明的土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法，主要包括如下步骤：S1、样品处理；S2、提取；S3、净化；S4、样品检测。针对土壤/沉积物中的有机磷酸酯，通过优化的样品处理、提取和净化过程，采用优化的色谱和质谱参数，实现了10种OPFRs的快速检测。

以下实施例所用的主要试剂和仪器如下：

磷酸三甲酯(Trimethyl phosphate,TMP)、磷酸三正丁酯(Tri-n-butylphosphate,TnBP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(Tris(2-choroethyl)phosphate,TCEP)、磷酸三(氯异丙基)酯(Tris(2-chloroisopropyl)phosphate,TCPP)、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,TDCPP)、磷酸三苯酯(Tri phenyl phosphate,TPHP)和磷酸三(2-丁氧基乙基)酯(Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBOEP)购买于北京曼哈格生物科技有限公司；磷酸三乙酯(Triethyl phosphate,TEP)和磷酸三戊酯(Tripentylphosphate,TPeP)购买于坛墨质检科技股份有限公司；磷酸三甲苯基酯(Tricresylphosphate,TCP)购买于广州佳途科技股份有限公司；内标TCEP-d₁₂,TEP-d₁₅,TPHP-d₁₅和TnBP-d₂₇购买于C/D/N Isotopes公司。以上标准品和内标纯度均高于95wt％。甲醇(色谱纯)、甲酸(色谱纯)和乙腈(色谱纯)来自美国Supelco公司，实验用水为Milli-Q超纯水，HLB柱(150mg,6ml,30μm)来自美国Waters公司，PSA/C₁₈净化柱购买于安谱实验科技股份有限。分析仪器选用超高效液相色谱-串联四极杆质谱仪(AB Sciex Triple QuadTM 5500质谱仪)。

实施例1

本实施例着重于分析加标回收率和制作标准工作曲线。

S1、样品处理：取潮湿的土壤进行冷冻干燥，研磨均质，通过0.2mm不锈钢筛进行筛分，并在-20℃下储存；

S2、提取：称取样品1.0g加入15mL离心管中，分别编号为C1-C6和J1-J3，其中C1-C6中分别加入100μL不同浓度(0.4、1、2、4、8、10ng/mL)的标准物质混合溶液(下述10种OPEs的标准品混合液)和100μL内标物混合液(下述10种OPEs对应的内标物的混合液)，J1-J3中均加入100μL 10ng/mL的标准物质混合溶液和100μL加入内标混合液，静置1小时平衡；加入乙腈溶液，以2500r/min的速度涡旋1-3分钟混匀，超声萃取30分钟，提取重复两次(第一次乙腈用量为5mL，第二次乙腈用量为3mL)；9000r/min离心5分钟，取上清液；

S3、净化：取步骤S2离心管中的上清液至新离心管中，加入同时包含PSA、C₁₈的基质分散固相萃取剂以及无水MgSO₄(PSA、C₁₈和无水MgSO₄的质量比为1：1：6)，以2500r/min的速度涡旋1-3分钟混匀，9000r/min离心5分钟，取上清液氮吹近干，用甲醇溶剂替换并定容，最后过0.2μm滤膜，得到样品溶液，待上样分析。

S4、样品检测：利用超高效液相色谱-串联质谱法测定步骤S3所得样品溶液中的有机磷酸酯，其中有机磷酸酯同时包括TMP、TEP、TnBP、TBOEP、TPeP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPHP和TCP。该步骤的检测条件为：

色谱参数：

色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C₁₈(2.1mm×100mm，1.7μm)；

柱温：40℃；

进样量：2μL；

流动相：A：0.1％v/v甲酸水；B：乙腈；流速：0.3mL/min；

表1：梯度洗脱程序

时间(min)	流动相A(％v/v)	流动相B(％v/v)
			0.00	80	20
4.00	5	95
			7.00	5	95
7.10	80	20
			9.00	80	20

质谱参数：

离子源：电喷雾电离，正电离模式；

质谱检测方式：多反应选择离子监测；毛细管电压：0.5kV；

表2：各OPEs的定性离子对及定量离子对

图2是本实施例中测得的10种OPFRs的总离子流色谱图。本实施例中各有机磷酸酯的标准工作曲线的相关系数R²、加标回收率、仪器检出限和方法定量限如表3所示。

表3：各有机磷酸酯的R²、加标回收率、仪器检出限和方法定量限

实施例2

本实施例为本发明应用在某海湾沉积物中的有机磷酸酯检测。

S1、样品处理：取潮湿的某海湾沉积物进行冷冻干燥，研磨均质，通过0.2mm不锈钢筛进行筛分，并在-20℃下储存；

S2、提取：称取样品1.0g加入15mL离心管中，加入100μL内标物混合液(以上10种OPEs对应的内标物的混合液)(50ng/mL)，静置1小时平衡；加入乙腈溶液，以2500r/min的速度涡旋1分钟混匀，超声萃取30分钟，提取重复两次(第一次乙腈用量为5mL，第二次乙腈用量为3mL)；9000r/min离心5分钟，取上清液；

S3、净化：取步骤S2离心管中的上清液至对应编号的新离心管中，加入同时包含PSA、C₁₈的基质分散固相萃取剂以及无水MgSO₄(PSA、C₁₈和无水MgSO₄的质量比为1：1：6)，以2500r/min的速度涡旋1分钟混匀，9000r/min离心5分钟，取7mL上清液氮吹近干，用甲醇溶剂替换并定容到1mL，最后过0.2μm滤膜，得到样品溶液，待上样分析。

S4、样品检测：利用超高效液相色谱-串联质谱法测定步骤S3所得样品溶液中的有机磷酸酯。检测条件同实施例1的步骤S4。

图3是本实施例中某海湾沉积物样品中实测的10种OPFRs总离子流色谱图。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、样品处理：取土壤或沉积物进行冷冻干燥，研磨均质并筛分；

S2、提取：称取S1处理后的样品加入离心管中，加入内标物混合液；并加入乙腈溶剂，涡旋混匀，超声萃取，离心，取上清液；

S3、净化：将步骤S2离心管中的上清液移至新离心管中，加入净化填料，涡旋混匀，离心，取上清液氮吹干燥，用甲醇溶剂替换并定容，最后过滤膜，得到样品溶液；其中，所述净化填料包含预定比例的PSA、C₁₈和无水MgSO₄；

S4、样品检测：利用超高效液相色谱-串联质谱法测定步骤S3所得的样品溶液中的有机磷酸酯，其中：

超高效液相色谱的检测条件包括：流动相A为0.1％v/v甲酸水，流动相B为乙腈，按照下述梯度洗脱程序：

时间(min) 流动相A(％v/v) 流动相B(％v/v) 0.00 80 20 4.00 5 95 7.00 5 95 7.10 80 20 9.00 80 20

。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述检测方法用于检测如下10种有机磷酸酯：TMP、TEP、TnBP、TBOEP、TPeP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPHP和TCP。

3.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述超高效液相色谱的检测条件还包括：色谱柱为ACQUITY UPLC BEH C₁₈，柱温为40℃，进样量为2μL，流速为0.3mL/min。

4.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述质谱的检测条件包括：离子源为：电喷雾电离，正电离模式；质谱检测方式：多反应选择离子监测；毛细管电压：0.5kV。

5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述有机磷酸酯的定性离子对及定量离子对为：

6.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述净化填料由PSA、C₁₈和无水MgSO₄按1：1：6的质量比组成。

7.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中的涡旋转速均为2500r/min。

8.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用所述乙腈溶剂萃取两次，第一次萃取时乙腈用量为5mL，第二次萃取时乙腈用量为3mL。

9.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用0.2mm的不锈钢筛进行筛分；所述步骤S3中所述滤膜的尺寸为0.2μm。

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