微波辅助萃取-GC-MS法测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯

作者：蒋小良

　　摘要：建立了微波辅助萃取-气相色谱-质谱法（GC-MS）测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯含量的分析方法。考察了6种不同萃取溶剂对磷酸三(2-氯乙基)酯的萃取效率，选择了以乙酸乙酯为萃取溶剂，考察了微波辅助萃取温度与时间对萃取效果的影响，选择了最佳的微波辅助萃取条件。萃取液经浓缩后，用气相色谱-质谱仪进行选择离子监测模式下的定性及定量分析。结果表明，该方法的检出限为0.02 mg/kg，样品的加标回收率为93.6%～98.2%，相对标准偏差小于4.8%。该方法具有快速、方便、灵敏度高、定性准确等优点，适用于玩具中禁用有机磷阻燃剂磷酸三(2-氯乙基)酯含量的快速测定。

　　关键词：微波辅助萃取；磷酸三(2-氯乙基)酯；玩具；气相色谱-质谱法

　　近年来，由于溴代阻燃剂在全世界范围内逐步禁止使用，有机磷酸酯类阻燃剂作为其主要替代产品，其生产与使用得到了大幅度增长。所以，有机磷酸酯类物质也被广泛用于儿童产品（包括玩具）的阻燃整理工艺中，由此所引起的环境问题逐步引起了环境科学工作者的关注。有机磷酸酯类物质成为新型有机污染物研究又一个热点。有机磷阻燃剂化学性质很稳定，难以降解，具有生物累积性，能够侵害大脑组织，从而永久性地损伤人记忆和学习能力，并且具有致癌性，欧洲化学物质信息系统里明确将磷酸三(2-氯乙基)酯(tris(2-chloroethylphosphate), 简称TCEP)定义为致癌、生殖毒性和生态污染物。2010年1月，欧洲化学品管理局将三-( 2-氯乙基) 磷酸酯列入第二批授权物质清单；2012年，加拿大政府发布拟议法规修正案，将禁止在三岁以下儿童使用的产品（整体或部件）中使用含有磷酸三（2-氯乙基）酯的聚氨酯泡沫（PUF）；欧洲报检和环境科学委员会（SCHER）就玩具中的TCEP表述科学观点，规定其限值为5 mg/kg，SCHER表示应该在玩具中禁用TECP及其同系物，此观点获得欧洲标准化消费者之声（Anec）和欧洲消费者联盟 （Beuc）的支持。为了更好的保护儿童健康和安全，欧委会接受相关组织的建议，发布2009/48/EC修订法案COM/2012/003，规定禁止在玩具中禁用TECP及其同系物；2011年7月，华盛顿生态部批准通过了《儿童产品安全法申报规则》第173-334-WAC章，该条例旨在收集相关信息，帮助政府和公众更好地了解儿童产品中潜在危险的化学品。该规则要求儿童产品生产商（包括品牌所有者和进口商）向生态部申报产品中对儿童具有高风险的化学品(CHCCs)的存在情况，其中TCEP已收录在需申报的化学品清单里。目前检测分析三-( 2-氯乙基) 磷酸酯主要方法有气相色谱法和气相色谱-质谱联用法。本文采用微波辅助乙酸乙酯萃取，气相色谱-质谱法（GC-MS）测定玩具中的三-( 2-氯乙基) 磷酸酯，对微波萃取条件进行了实验，选择了最近的萃取条件，并对该方法的精密度和加标回收率进行了系统研究，建立了玩具中三-( 2-氯乙基) 磷酸酯的快速测定方法。

１、实验部分

1.1 仪器和试剂

　　QP2010 Plus型 气相色谱-质谱仪 (日本SHIMDAZU公司)；TB215D型 电子天平(美国丹佛公司)；Ethos ONE型 微波消解/萃取仪(意大利Milestone 公司)；EV321型 旋转蒸发仪（北京莱伯泰科仪器有限公司）；ZM 200超离心粉碎仪（德国RETSCH公司）；超声波发生器（上海之信仪器有限公司）；21011V001R200型 氮吹仪（瑞士BUCHI公司）。磷酸三(2-氯乙基)酯（纯度≥98.5 %，DrEhrenstorfer公司），丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、乙醇和正己烷均为色谱纯，均购自Sigma-Aldrich公司。

磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备溶液1000mg/L：精确称取磷酸三(2-氯乙基)酯标准品0. 10g，用丙酮溶解并定容至100 mL。临用前用乙酸乙酯将磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备液稀释成50 mg/L的标准工作溶液。

1.2 气相色谱-质谱条件

　　( 1 )色谱条件：Rtx-5MS色谱柱( 30 m ×0. 25 mm×0. 25μm) ;升温程序: 初始温度70 ℃（保持2min）,以20℃/min升至280 ℃,再以25 ℃/min升至290 ℃保持1 min; 载气: 高纯氦气; 流速: 1. 0 mL /min; 进样口温度280 ℃; 色谱-质谱接口温度：280 ℃;进样量: 1. 0μL;进样方式:不分流进样；溶剂延迟：5min。

　　(2)质谱条件：离子源温度230 ℃；四极杆温度：150℃；EI源:电子能量70 eV；扫描方式：全扫描；扫描范围：50～500amu。

1.3 样品处理

　　取具有代表性的玩具样品10 g，剪碎至约为5 mm×5 mm，经超离心粉碎仪粉碎后（过1mm筛）。准确称取1 g（精确至0.001 g）样品于微波萃取罐中，加入15mL乙酸乙酯，按照选定的微波萃取条件进行萃取，萃取完成后，待萃取液冷却至室温，将萃取液转移至鸡心瓶中，并再用15mL乙酸乙酯分三次洗涤萃取残渣，合并萃取液及洗涤液，旋转蒸发（控制温度低于45℃）至近干，再用氮气吹至近干，用2mL乙酸乙酯溶解残渣并定容，再用0.2μm 滤膜过滤，滤液上气相色谱-质谱仪进行分析。

２、结果与讨论

2. 1 微波萃取条件的选择

　　影响微波辅助萃取效率的主要因素包括萃取溶剂种类和萃取条件，萃取条件主要有：萃取温度、萃取时间及萃取压力等。因此选择合适的萃取剂、萃取剂用量、萃取温度和萃取时间等，将直接影响样品中待测物萃取的效果及后续测试的结果准确度。

2.1.1 萃取剂的选择

　　在微波辅助萃取中，选择萃取溶剂时，不仅要考虑样品中目标分析物在所选择溶剂中的溶解度，而且要考虑所选溶剂与样品基质的相互作用，以及所选溶剂对微波的吸收情况，溶剂的极性越大，对微波的吸收越强。按照样品处理程序1.3试验了二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、乙腈和正己烷6种萃取溶剂，对4种不同玩具产品进行萃取试验，实验结果见表1，由表1可见，在相同的萃取条件下，乙酸乙酯的萃取效率最高，所以实验选择乙酸乙酯作为萃取溶剂。

2.1.2 微波萃取温度和时间的选择

　　微波辅助萃取温度是萃取过程中的重要参数之一，微波温度的高低将直接影响萃取速率和效率。试验研究表明，在进行微波萃取时，萃取罐内的压力会升高，随着萃取温度的增加，一般可达到几个甚至十几个大气压，压力升高导致萃取溶剂的沸点也随之上升，所以微波萃取时的温度比萃取溶剂的沸点高10~20℃，乙酸乙酯的沸点是77.2℃，所以选择最佳萃取温度为95℃。同时试验结果表明采用梯度升温程序更有效快速萃取玩具中的磷酸三(2-氯乙基)酯，整个萃取时间16min，具体萃取程序见表2.

2.2线性范围和检出限

　　取磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备溶液，用乙酸乙酯稀释配制成浓度分别为0.10、0.20.、0.50、1.0、5.0、10、20mg/L的标准工作溶液，按质量浓度由低到高依次进样气相色谱-质谱仪测定分析，得到磷酸三(2-氯乙基)酯标准溶液峰面积色谱图，见图1。以磷酸三(2-氯乙基)酯标准工作溶液的质量浓度X(mg/L)为横坐标，对应色谱峰面积（A）为纵坐标绘制标准工作曲线并计算回归方程。结果表明，磷酸三(2-氯乙基)酯标准溶液在0. 1~20 mg/L范围内，色谱峰面积(A)与质量浓度(X)呈良好线性关系，线性回归方程为A =23675 X -1267.22，相关系数R= 0.9994。方法定量下限为0.1mg/L，按照最终样品溶液所代表的试样量、定容体积和进样体积计算，其方法的检出限为0.02 mg/kg。

图1 磷酸三(2-氯乙基)的色谱峰和质谱图

2.3回收率和精密度

　　实验随机选取阳性玩具样品，在最优条件下处理后上气相色谱-质谱仪检测分析，然后分别进行低、中、高三个浓度添加水平的样品加标回收率实验，标准溶液磷酸三(2-氯乙基)酯的加入量分别为0.5、1.0和10.0 mg/L，实验结果见表3。玩具样品中磷酸三(2-氯乙基)酯的标准加入平均回收率(n=5)测定结果为93.6%～98.2%，精密度为2.6%～4.8%。

3、结语

　　本文建立了微波辅助乙酸乙酯萃取-气相色谱-质谱法测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯含量的分析检测方法, 对萃取溶剂的选择及微波萃取条件的优化进行了研究，在选择最佳条件下，样品加标回收率为93.6%～98.2%，方法精密度（RSD）小于4.8%。该方法具有结果可靠、精密度高、前处理操作方便、简单、快速，有效地缩短了样品前处理时间，可实现玩具样品中磷酸三(2-氯乙基)酯的批量分析检测，为应对欧盟、加拿大等发达国家地区的玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯技术壁垒提供技术保障。

4、 参考文献

王晓伟，刘景富，阴永光.有机磷酸酯阻燃剂污染现状与研究进展.化学进展，2010,22（10）：1983-1992

欧育湘. 从欧盟对阻燃剂危害性的评估看我国阻燃剂产业的发展.阻燃材料与技术, 2004, ( 6): 1- 4.

慕俊泽，李宣，张斌，等.气相色谱法测定纺织品中的三种有机磷阻燃剂. 色谱, 2007, 26( 3) :389- 391.

徐善浩，邬蓓蕾，袁丽凤，等.超声萃取/气相色谱-质谱联用法对PVC制品中三(2-氯乙基)磷酸酯的快速测定.分析测试学报，2010,29(9):978-980

马 强，白 桦，王 超，等.气相色谱-质谱法测定玩具中的4种阻燃剂.分析试验室，2010,29(4):37-39

王成云，李丽霞，谢堂堂，等.微波辅助萃取-气相色谱-串联质谱法同时测定纺织品中6种有机磷阻燃剂.色谱，2011,29(8):731-736

微波辅助萃取-GC-MS法测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯

作者：蒋小良

　　摘要：建立了微波辅助萃取-气相色谱-质谱法（GC-MS）测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯含量的分析方法。考察了6种不同萃取溶剂对磷酸三(2-氯乙基)酯的萃取效率，选择了以乙酸乙酯为萃取溶剂，考察了微波辅助萃取温度与时间对萃取效果的影响，选择了最佳的微波辅助萃取条件。萃取液经浓缩后，用气相色谱-质谱仪进行选择离子监测模式下的定性及定量分析。结果表明，该方法的检出限为0.02 mg/kg，样品的加标回收率为93.6%～98.2%，相对标准偏差小于4.8%。该方法具有快速、方便、灵敏度高、定性准确等优点，适用于玩具中禁用有机磷阻燃剂磷酸三(2-氯乙基)酯含量的快速测定。

　　关键词：微波辅助萃取；磷酸三(2-氯乙基)酯；玩具；气相色谱-质谱法

　　近年来，由于溴代阻燃剂在全世界范围内逐步禁止使用，有机磷酸酯类阻燃剂作为其主要替代产品，其生产与使用得到了大幅度增长。所以，有机磷酸酯类物质也被广泛用于儿童产品（包括玩具）的阻燃整理工艺中，由此所引起的环境问题逐步引起了环境科学工作者的关注。有机磷酸酯类物质成为新型有机污染物研究又一个热点。有机磷阻燃剂化学性质很稳定，难以降解，具有生物累积性，能够侵害大脑组织，从而永久性地损伤人记忆和学习能力，并且具有致癌性，欧洲化学物质信息系统里明确将磷酸三(2-氯乙基)酯(tris(2-chloroethylphosphate), 简称TCEP)定义为致癌、生殖毒性和生态污染物。2010年1月，欧洲化学品管理局将三-( 2-氯乙基) 磷酸酯列入第二批授权物质清单；2012年，加拿大政府发布拟议法规修正案，将禁止在三岁以下儿童使用的产品（整体或部件）中使用含有磷酸三（2-氯乙基）酯的聚氨酯泡沫（PUF）；欧洲报检和环境科学委员会（SCHER）就玩具中的TCEP表述科学观点，规定其限值为5 mg/kg，SCHER表示应该在玩具中禁用TECP及其同系物，此观点获得欧洲标准化消费者之声（Anec）和欧洲消费者联盟 （Beuc）的支持。为了更好的保护儿童健康和安全，欧委会接受相关组织的建议，发布2009/48/EC修订法案COM/2012/003，规定禁止在玩具中禁用TECP及其同系物；2011年7月，华盛顿生态部批准通过了《儿童产品安全法申报规则》第173-334-WAC章，该条例旨在收集相关信息，帮助政府和公众更好地了解儿童产品中潜在危险的化学品。该规则要求儿童产品生产商（包括品牌所有者和进口商）向生态部申报产品中对儿童具有高风险的化学品(CHCCs)的存在情况，其中TCEP已收录在需申报的化学品清单里。目前检测分析三-( 2-氯乙基) 磷酸酯主要方法有气相色谱法和气相色谱-质谱联用法。本文采用微波辅助乙酸乙酯萃取，气相色谱-质谱法（GC-MS）测定玩具中的三-( 2-氯乙基) 磷酸酯，对微波萃取条件进行了实验，选择了最近的萃取条件，并对该方法的精密度和加标回收率进行了系统研究，建立了玩具中三-( 2-氯乙基) 磷酸酯的快速测定方法。

１、实验部分

1.1 仪器和试剂

　　QP2010 Plus型 气相色谱-质谱仪 (日本SHIMDAZU公司)；TB215D型 电子天平(美国丹佛公司)；Ethos ONE型 微波消解/萃取仪(意大利Milestone 公司)；EV321型 旋转蒸发仪（北京莱伯泰科仪器有限公司）；ZM 200超离心粉碎仪（德国RETSCH公司）；超声波发生器（上海之信仪器有限公司）；21011V001R200型 氮吹仪（瑞士BUCHI公司）。磷酸三(2-氯乙基)酯（纯度≥98.5 %，DrEhrenstorfer公司），丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、乙醇和正己烷均为色谱纯，均购自Sigma-Aldrich公司。

磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备溶液1000mg/L：精确称取磷酸三(2-氯乙基)酯标准品0. 10g，用丙酮溶解并定容至100 mL。临用前用乙酸乙酯将磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备液稀释成50 mg/L的标准工作溶液。

1.2 气相色谱-质谱条件

　　( 1 )色谱条件：Rtx-5MS色谱柱( 30 m ×0. 25 mm×0. 25μm) ;升温程序: 初始温度70 ℃（保持2min）,以20℃/min升至280 ℃,再以25 ℃/min升至290 ℃保持1 min; 载气: 高纯氦气; 流速: 1. 0 mL /min; 进样口温度280 ℃; 色谱-质谱接口温度：280 ℃;进样量: 1. 0μL;进样方式:不分流进样；溶剂延迟：5min。

　　(2)质谱条件：离子源温度230 ℃；四极杆温度：150℃；EI源:电子能量70 eV；扫描方式：全扫描；扫描范围：50～500amu。

1.3 样品处理

　　取具有代表性的玩具样品10 g，剪碎至约为5 mm×5 mm，经超离心粉碎仪粉碎后（过1mm筛）。准确称取1 g（精确至0.001 g）样品于微波萃取罐中，加入15mL乙酸乙酯，按照选定的微波萃取条件进行萃取，萃取完成后，待萃取液冷却至室温，将萃取液转移至鸡心瓶中，并再用15mL乙酸乙酯分三次洗涤萃取残渣，合并萃取液及洗涤液，旋转蒸发（控制温度低于45℃）至近干，再用氮气吹至近干，用2mL乙酸乙酯溶解残渣并定容，再用0.2μm 滤膜过滤，滤液上气相色谱-质谱仪进行分析。

２、结果与讨论

2. 1 微波萃取条件的选择

　　影响微波辅助萃取效率的主要因素包括萃取溶剂种类和萃取条件，萃取条件主要有：萃取温度、萃取时间及萃取压力等。因此选择合适的萃取剂、萃取剂用量、萃取温度和萃取时间等，将直接影响样品中待测物萃取的效果及后续测试的结果准确度。

2.1.1 萃取剂的选择

　　在微波辅助萃取中，选择萃取溶剂时，不仅要考虑样品中目标分析物在所选择溶剂中的溶解度，而且要考虑所选溶剂与样品基质的相互作用，以及所选溶剂对微波的吸收情况，溶剂的极性越大，对微波的吸收越强。按照样品处理程序1.3试验了二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、乙腈和正己烷6种萃取溶剂，对4种不同玩具产品进行萃取试验，实验结果见表1，由表1可见，在相同的萃取条件下，乙酸乙酯的萃取效率最高，所以实验选择乙酸乙酯作为萃取溶剂。

2.1.2 微波萃取温度和时间的选择

　　微波辅助萃取温度是萃取过程中的重要参数之一，微波温度的高低将直接影响萃取速率和效率。试验研究表明，在进行微波萃取时，萃取罐内的压力会升高，随着萃取温度的增加，一般可达到几个甚至十几个大气压，压力升高导致萃取溶剂的沸点也随之上升，所以微波萃取时的温度比萃取溶剂的沸点高10~20℃，乙酸乙酯的沸点是77.2℃，所以选择最佳萃取温度为95℃。同时试验结果表明采用梯度升温程序更有效快速萃取玩具中的磷酸三(2-氯乙基)酯，整个萃取时间16min，具体萃取程序见表2.

2.2线性范围和检出限

　　取磷酸三(2-氯乙基)酯标准储备溶液，用乙酸乙酯稀释配制成浓度分别为0.10、0.20.、0.50、1.0、5.0、10、20mg/L的标准工作溶液，按质量浓度由低到高依次进样气相色谱-质谱仪测定分析，得到磷酸三(2-氯乙基)酯标准溶液峰面积色谱图，见图1。以磷酸三(2-氯乙基)酯标准工作溶液的质量浓度X(mg/L)为横坐标，对应色谱峰面积（A）为纵坐标绘制标准工作曲线并计算回归方程。结果表明，磷酸三(2-氯乙基)酯标准溶液在0. 1~20 mg/L范围内，色谱峰面积(A)与质量浓度(X)呈良好线性关系，线性回归方程为A =23675 X -1267.22，相关系数R= 0.9994。方法定量下限为0.1mg/L，按照最终样品溶液所代表的试样量、定容体积和进样体积计算，其方法的检出限为0.02 mg/kg。

图1 磷酸三(2-氯乙基)的色谱峰和质谱图

2.3回收率和精密度

　　实验随机选取阳性玩具样品，在最优条件下处理后上气相色谱-质谱仪检测分析，然后分别进行低、中、高三个浓度添加水平的样品加标回收率实验，标准溶液磷酸三(2-氯乙基)酯的加入量分别为0.5、1.0和10.0 mg/L，实验结果见表3。玩具样品中磷酸三(2-氯乙基)酯的标准加入平均回收率(n=5)测定结果为93.6%～98.2%，精密度为2.6%～4.8%。

3、结语

　　本文建立了微波辅助乙酸乙酯萃取-气相色谱-质谱法测定玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯含量的分析检测方法, 对萃取溶剂的选择及微波萃取条件的优化进行了研究，在选择最佳条件下，样品加标回收率为93.6%～98.2%，方法精密度（RSD）小于4.8%。该方法具有结果可靠、精密度高、前处理操作方便、简单、快速，有效地缩短了样品前处理时间，可实现玩具样品中磷酸三(2-氯乙基)酯的批量分析检测，为应对欧盟、加拿大等发达国家地区的玩具中磷酸三(2-氯乙基)酯技术壁垒提供技术保障。

4、 参考文献

王晓伟，刘景富，阴永光.有机磷酸酯阻燃剂污染现状与研究进展.化学进展，2010,22（10）：1983-1992

欧育湘. 从欧盟对阻燃剂危害性的评估看我国阻燃剂产业的发展.阻燃材料与技术, 2004, ( 6): 1- 4.

慕俊泽，李宣，张斌，等.气相色谱法测定纺织品中的三种有机磷阻燃剂. 色谱, 2007, 26( 3) :389- 391.

徐善浩，邬蓓蕾，袁丽凤，等.超声萃取/气相色谱-质谱联用法对PVC制品中三(2-氯乙基)磷酸酯的快速测定.分析测试学报，2010,29(9):978-980

马 强，白 桦，王 超，等.气相色谱-质谱法测定玩具中的4种阻燃剂.分析试验室，2010,29(4):37-39

王成云，李丽霞，谢堂堂，等.微波辅助萃取-气相色谱-串联质谱法同时测定纺织品中6种有机磷阻燃剂.色谱，2011,29(8):731-736