GC睲S和LC睲S/MS检测木制品中三种有机磷酸酯阻燃剂
董丽君 许美玲 张丽 李晖
摘要：为探索木制品中阻燃剂检测方法，本文利用微波辅助萃取探索并比较了两种木材及其制品中3种有机磷阻燃剂检测方法。气相色谱-质谱方法（GCMS）检测TCEP、TCPP、TDCP三种阻燃剂回收率870%～1112%，相对标准偏差36%～163%，检出限分别29，20，14 μg·kg1；液相色谱-串级质谱方法（LC-MS/MS）检测TCEP、TCPP、TDCP三种阻燃剂回收率827%～983%，相对标准偏差18%～108%，检出限分别8，2，15 μg·kg1。两种方法提取效果较好，准确度和精密度满足试验要求，均能够有效地检测木材及其制品中3种有机磷阻燃剂。
关键词：木制品；有机磷酸酯阻燃剂；气相色谱-质谱；液相色谱-串级质谱
中图分类号：O625文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）05-0049-05Detection of Three Kinds of Organophosphorous Flame
Retardants in Wood Based Panels by GCMS and LCMS/MSDong Lijun（1）Xu Meiling（1）Zhang Li（1）Li Hui（2）
（1.Linyi Entry Exit Inspection and Quarantine BureauLinyi276034；2.Hubei Academy of ForestryWuhan430075 ）
Abstract： In order to establish effectively organophosphorous flame retardants testing methods，we compared two methods of detecting three kinds of organophosphorous flame retardants in wood based panels combined with microwave assisted extraction in the paper. GCMS detection of TCEP，TCPP，TDCP had a good recovery distributed in the range of 870%～111.20%， RSD distributed in the range of 36%～163%， and detection limit was 29，20，14 μg·/kg1 separately； LCMS/MS detection of TCEP，TCPP，TDCP also had a good recovery distributed in the range of 827%～983%， RSD distributed in the range of 18%～108% and detection limit was 8，2，15 μg·kg1 separately. The results indicates that two methods are effective in extracting three kinds of organophosphorous flame retardants in wood based panels， and have satisfied accuracy and precision.
Key words：wood based panel ；organophosphorous flame retardants；GCMS；LCMS/MS
有机磷酸酯类阻燃剂以其出色的阻燃作用，被广泛应用于纺织、电子、家装建材等行业。随着2004年欧洲先后禁用五溴联苯醚、八溴联苯醚等溴代阻燃剂，有机磷酸酯类阻燃剂在全世界的产量和用量迅速提高，而我国2007年的产量已经超过了7万t。由于有机磷酸酯类阻燃剂以物理方式而非化学键的方式添加在产品中，因此这些产品在生产、使用以及回收处理过程中，单体极易逃逸挥发到环境中。目前，有报道在大气、表层土壤、污水以及生物样品和人体中检测出有机磷酸酯类阻燃剂单体，研究人员对其毒理学进行了深入研究后发现其毒理效应显著，如TCEP具有致癌作用，TCPP和TDCP能干扰激素水平，具有潜在的致癌性。
在过去的几年，新型样品预处理技术的发展 和GCMS和 LC-MS仪器性能的改进，有机磷酸酯的分析方法研究取得了很大的进步。当前测定有机磷酸酯方法包括样品的前处理和仪器分析两步，前处理方法主要包括液液萃取、超声萃取、微波辅助萃取和固相萃取；仪器分析主要包括气相色谱法、气相色谱-串联质谱法以及液相色谱-串联质谱法等。本文根据木材本身特点，从提取样品，样品净化，目标分析物提取等角度深入研究，探索并比较了气相色谱-质谱（GCMS）和液相色谱-串级质谱（LCMS/MS）两种方法检测木制品中氯代有机磷酸酯阻燃剂的方法。
1实验部分
1.1仪器试剂与材料
气相色谱-质谱仪：Agilent 7890A-5975C，配有质量选择检测器（MSD），美国；液相色谱串联质谱仪：Agilent 1200快速液相色谱仪，6410 Triple Quad 质谱仪，美国；超声波发生器：KQ400KED，中国；数显调速多用振荡器：HY8A，中国；微波消解仪：MARS6classic，美国；真空干燥箱：memmert，中国；离心机：Eppendorf CR22GⅢ，日本；旋转蒸发仪：chiller F100，中国；乙二胺N丙基硅烷吸附柱：SAX PSA；涡流混匀器：IKA MS3基本型，中国；电子天平：感量0001 g，美国。乙腈：色谱纯；甲醇：色谱纯；丙酮：色谱纯；乙酸乙酯：色谱纯；正己烷：色谱纯；甲酸：分析纯；磷酸三（2氯）乙酯（TCEP）：纯度≥990%；磷酸三（2氯）丙基酯（TCPP）：纯度≥955%；磷酸三（1.32氯）异丙基酯（TDCP）：纯度≥960%。木质刨花：刨花粒径<40目。
1.2实验条件
1.2.1GCMS工作条件
色谱柱：HP5MS 30 m×250 μm ×025 μm；柱箱程序：100 ℃保持2 min，以20 ℃/min至160 ℃保持1 min，以8 ℃/min至300 ℃保持5 min；进样口温度：270 ℃；载气：氮气，纯度≥99999%，流速：1 mL·min1；电离方式：EI；选择离子监测方式；脉冲不分流，进样量1 μL。
1.2.2LCMS/MS工作条件
色谱柱：Agilent ZORBAX SBC18（2.1 mm×150 mm，5 μm）；流动相：A为乙腈溶液，B为01%甲酸水溶液，梯度洗脱程序见表1；色谱柱温：35 ℃；进样体积：5 μL；离子源：ESI，正离子扫描；雾化器压力：45 psi；干燥器温度：350 ℃；干燥器流速：11 L/min；检测方式：多反应检测；扫描方式：MRM。
湖北林业科技第45卷第5期董丽君，等：GCMS和LCMS/MS检测木制品中三种有机磷酸酯阻燃剂表1梯度洗脱程序时间
3实验方法
样品制取：采用台钻在木材及其制品表层及内部钻取样品约10 g左右，将制取的试样用植物粉碎机粉碎至40目以下，混匀，封存使用。目标分析物提取：准确称取10 g样品（精确至001 g）置于微波萃取罐中，加入20 mL丙酮，涡旋震荡2 min，70 ℃下萃取30 min，收集上清液至离心管中，加入20 mL丙酮二次萃取，合并上清液。以5 000 r/min离心5 min，转移至鸡心瓶中旋转蒸发至3～4 mL，过PSA净化小柱，用丙酮清洗鸡心瓶3次。净化液旋转蒸发至近干（必要时N2吹干），用丙酮（甲醇）定容至2（5）mL，进行GCMS（LCMS/MS）测定。标样制备：分别准确称取适量的TCEP、TCPP、TDCP标准品，用丙酮和甲醇分别配制成100 mg·kg1标准储备液；混合标准溶液：用丙酮和甲醇逐级稀释成适用浓度的混合标准溶液（标准储备液在0～4 ℃冰箱中保存有效期为12个月，混合标准溶液在0～4 ℃冰箱中保存有效期为6个月）。
2结果与讨论
2.1萃取条件
2.1.1萃取溶剂的选择
选取乙腈、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷6种不同极性的溶剂作为萃取溶剂，结果表明丙酮萃取效果最好，乙腈和甲醇次之，综合考虑萃取效果、试剂价格和毒性，本文采用丙酮作为萃取溶剂。
2.1.2萃取方式的选择
样品分别采用微波、超声、振荡萃取30 min，结果表明微波萃取上清液清澈易分离，提取效果最好，本文采用70 ℃，爬升温度15 min，功率600 W微波萃取条件[20]。
2.2.1GCMS质谱条件的确定
选择全扫描，不断调整载气流速，改变升温程序及其他相关条件，确定三种阻燃剂的保留时间及碎片离子，选择丰度最高的一对离子作为定性离子，应用离子扫描，确定质谱条件。
将混合标准溶液稀释至适当浓度，在上述色谱质谱条件下分别进行测定，结果表明两种检测方法阻燃剂的质量浓度与响应值均呈现良好的线性关系（表4、表5）。
2.4方法的精密度和回收试验
按两种方法分别对空白样品进行3水平6平行添加，结果表明平均GCMS回收率870%～1112%，相对标准偏差36%～163%，LCMS/MS平均回收率827%～983%，相对标准偏差18%～108%，两种方法重复性较好，回收率满意。
2.5样品测定
对同一阳性样品，分别用GCMS、LCMS/MS进行检测（表6），三种阻燃剂GCMS的检出限分别为29，20，14 μg·kg1，LCMS/MS的检出限分别为8，2，15 μg·kg1，均满足玩具标准检出限01 mg·kg1要求；GCMS的响应和回收率均大于LCMS/MS，这是由于GCMS对样品基质的干扰是激发的，而LCMS/MS对样品基质的干扰是抑制的，同时LCMS/MS为串联质谱，离子经两次打碎后基质干扰较GCMS小；两种方法的准确度、精密度、灵敏度均能满足现有检测要求。
3结论
（1）由于检测机理不同，GCMS的响应和回收率均大于LCMS/MS，参照现有玩具检测标准，均满足检出限01 mg·kg1要求，且前处理简单，基质干扰小。
（2）关注木制品中阻燃剂的添加和使用，采用仪器法对三种阻燃剂同时进行检测，建立了木制品中三种有机磷酸酯阻燃剂的气相色谱-质谱、液相色谱-串级质谱分析方法，两种方法的准确度、精密度、灵敏度均满足检测要求，为木制品中其他有害物质检测提供指导意义
参考文献
[1]曾铭，苏小东，蒋小良，等.有机磷酸酯阻燃剂分析方法研究进展[J].化学试剂，2013，35（5）：423426.
[2]MEEKER J D，STAPLETON H M.Urinary phthalate metabolites in relation to preterm birth in Mexico city[J].Environ.Health Perspect，2009，117（10）：15871592.
[3]UMEZU T，YONEMOTO J，SOMA Y，et al.Tris（2chloroethyl）phosphate increases ambulatory activity in mice：pharmacological analyses of its neurochemical mechani[J].Toxicol.Appl.Pharmacol，1998，148（1）：109116.
[4]陈梅，蒋小良，Chen Mei. GCMS法测定电子电气塑料产品中的磷酸三（2氯乙基）酯[J].理化测试，2013，40（9）：8589.
[5]高欣，郑如兰，戴传云，等.超高效液相色谱质谱法测定儿童玩具中氯系有机磷酯类阻燃剂[J].分析测试学报，2013，32（12）：15071510.
[6]曾铭，喻零春，尹君玲，等.超声波提取气相色谱法测定包装材料中的有机磷酸酯[J].包装与食品机械，2014，32（4）：7072.
[7]王成云，李丽霞，谢堂堂，等.超声萃取/气相色谱串联质谱法同时测定纺织品中6种禁用有机磷阻燃剂[J].分析测试学报，2011，30（8）：917921.
[8]李惠，陶宏，陈长毅.超声萃取液质联用法测定涂料中禁用阻燃剂的方法研究[J].中国科技信息，2014，16（12）：5354.
[9]王成云，龚叶青，谢堂堂，等.纺织品中禁用有机磷阻燃剂的超声萃取气相色谱/质谱选择离子监测法测定[J].分析科学学报，2012，28（5）：652656.
[10]何丽雄，曹曙霞，曾祥英，等.固相萃取/气相色谱质谱联用技术快速测定水中有机磷酸酯阻燃剂与增塑剂[J].分析测试学报，2013，32（4）：437441.
[11]严小菊，何欢，彭英，等.固相萃取气相色谱质谱法检测水体中典型有机磷酸酯阻燃剂[J].分析化学研究报告，2012，40（11）：16931697.
[12]幸苑娜，王欣，陈泽勇，等.固相萃取气质联用法测定纺织品中的磷酸三酯类阻燃剂[J].分析化学研究报告，2012，40（9）：14031408.
[13]秦宏兵，范苓，顾海东.固相萃取气相色谱/质谱法测定水中6种有机磷酸酯类阻燃剂和增塑剂[J].分析科学学报，2014，30（2）：259262.
[14]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[J].色谱，2007，25（3）：389391.（下转第54页）第45卷第5期
2016年10月湖 北 林 业 科 技
摘要：为探索木制品中阻燃剂检测方法，本文利用微波辅助萃取探索并比较了两种木材及其制品中3种有机磷阻燃剂检测方法。气相色谱-质谱方法（GCMS）检测TCEP、TCPP、TDCP三种阻燃剂回收率870%～1112%，相对标准偏差36%～163%，检出限分别29，20，14 μg·kg1；液相色谱-串级质谱方法（LC-MS/MS）检测TCEP、TCPP、TDCP三种阻燃剂回收率827%～983%，相对标准偏差18%～108%，检出限分别8，2，15 μg·kg1。两种方法提取效果较好，准确度和精密度满足试验要求，均能够有效地检测木材及其制品中3种有机磷阻燃剂。
关键词：木制品；有机磷酸酯阻燃剂；气相色谱-质谱；液相色谱-串级质谱
中图分类号：O625文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）05-0049-05Detection of Three Kinds of Organophosphorous Flame
Retardants in Wood Based Panels by GCMS and LCMS/MSDong Lijun（1）Xu Meiling（1）Zhang Li（1）Li Hui（2）
（1.Linyi Entry Exit Inspection and Quarantine BureauLinyi276034；2.Hubei Academy of ForestryWuhan430075 ）
Abstract： In order to establish effectively organophosphorous flame retardants testing methods，we compared two methods of detecting three kinds of organophosphorous flame retardants in wood based panels combined with microwave assisted extraction in the paper. GCMS detection of TCEP，TCPP，TDCP had a good recovery distributed in the range of 870%～111.20%， RSD distributed in the range of 36%～163%， and detection limit was 29，20，14 μg·/kg1 separately； LCMS/MS detection of TCEP，TCPP，TDCP also had a good recovery distributed in the range of 827%～983%， RSD distributed in the range of 18%～108% and detection limit was 8，2，15 μg·kg1 separately. The results indicates that two methods are effective in extracting three kinds of organophosphorous flame retardants in wood based panels， and have satisfied accuracy and precision.
Key words：wood based panel ；organophosphorous flame retardants；GCMS；LCMS/MS
有机磷酸酯类阻燃剂以其出色的阻燃作用，被广泛应用于纺织、电子、家装建材等行业。随着2004年欧洲先后禁用五溴联苯醚、八溴联苯醚等溴代阻燃剂，有机磷酸酯类阻燃剂在全世界的产量和用量迅速提高，而我国2007年的产量已经超过了7万t。由于有机磷酸酯类阻燃剂以物理方式而非化学键的方式添加在产品中，因此这些产品在生产、使用以及回收处理过程中，单体极易逃逸挥发到环境中。目前，有报道在大气、表层土壤、污水以及生物样品和人体中检测出有机磷酸酯类阻燃剂单体，研究人员对其毒理学进行了深入研究后发现其毒理效应显著，如TCEP具有致癌作用，TCPP和TDCP能干扰激素水平，具有潜在的致癌性。
在过去的几年，新型样品预处理技术的发展 和GCMS和 LC-MS仪器性能的改进，有机磷酸酯的分析方法研究取得了很大的进步。当前测定有机磷酸酯方法包括样品的前处理和仪器分析两步，前处理方法主要包括液液萃取、超声萃取、微波辅助萃取和固相萃取；仪器分析主要包括气相色谱法、气相色谱-串联质谱法以及液相色谱-串联质谱法等。本文根据木材本身特点，从提取样品，样品净化，目标分析物提取等角度深入研究，探索并比较了气相色谱-质谱（GCMS）和液相色谱-串级质谱（LCMS/MS）两种方法检测木制品中氯代有机磷酸酯阻燃剂的方法。
1实验部分
1.1仪器试剂与材料
气相色谱-质谱仪：Agilent 7890A-5975C，配有质量选择检测器（MSD），美国；液相色谱串联质谱仪：Agilent 1200快速液相色谱仪，6410 Triple Quad 质谱仪，美国；超声波发生器：KQ400KED，中国；数显调速多用振荡器：HY8A，中国；微波消解仪：MARS6classic，美国；真空干燥箱：memmert，中国；离心机：Eppendorf CR22GⅢ，日本；旋转蒸发仪：chiller F100，中国；乙二胺N丙基硅烷吸附柱：SAX PSA；涡流混匀器：IKA MS3基本型，中国；电子天平：感量0001 g，美国。乙腈：色谱纯；甲醇：色谱纯；丙酮：色谱纯；乙酸乙酯：色谱纯；正己烷：色谱纯；甲酸：分析纯；磷酸三（2氯）乙酯（TCEP）：纯度≥990%；磷酸三（2氯）丙基酯（TCPP）：纯度≥955%；磷酸三（1.32氯）异丙基酯（TDCP）：纯度≥960%。木质刨花：刨花粒径<40目。
1.2实验条件
1.2.1GCMS工作条件
色谱柱：HP5MS 30 m×250 μm ×025 μm；柱箱程序：100 ℃保持2 min，以20 ℃/min至160 ℃保持1 min，以8 ℃/min至300 ℃保持5 min；进样口温度：270 ℃；载气：氮气，纯度≥99999%，流速：1 mL·min1；电离方式：EI；选择离子监测方式；脉冲不分流，进样量1 μL。
1.2.2LCMS/MS工作条件
色谱柱：Agilent ZORBAX SBC18（2.1 mm×150 mm，5 μm）；流动相：A为乙腈溶液，B为01%甲酸水溶液，梯度洗脱程序见表1；色谱柱温：35 ℃；进样体积：5 μL；离子源：ESI，正离子扫描；雾化器压力：45 psi；干燥器温度：350 ℃；干燥器流速：11 L/min；检测方式：多反应检测；扫描方式：MRM。
湖北林业科技第45卷第5期董丽君，等：GCMS和LCMS/MS检测木制品中三种有机磷酸酯阻燃剂表1梯度洗脱程序时间
3实验方法
样品制取：采用台钻在木材及其制品表层及内部钻取样品约10 g左右，将制取的试样用植物粉碎机粉碎至40目以下，混匀，封存使用。目标分析物提取：准确称取10 g样品（精确至001 g）置于微波萃取罐中，加入20 mL丙酮，涡旋震荡2 min，70 ℃下萃取30 min，收集上清液至离心管中，加入20 mL丙酮二次萃取，合并上清液。以5 000 r/min离心5 min，转移至鸡心瓶中旋转蒸发至3～4 mL，过PSA净化小柱，用丙酮清洗鸡心瓶3次。净化液旋转蒸发至近干（必要时N2吹干），用丙酮（甲醇）定容至2（5）mL，进行GCMS（LCMS/MS）测定。标样制备：分别准确称取适量的TCEP、TCPP、TDCP标准品，用丙酮和甲醇分别配制成100 mg·kg1标准储备液；混合标准溶液：用丙酮和甲醇逐级稀释成适用浓度的混合标准溶液（标准储备液在0～4 ℃冰箱中保存有效期为12个月，混合标准溶液在0～4 ℃冰箱中保存有效期为6个月）。
2结果与讨论
2.1萃取条件
2.1.1萃取溶剂的选择
选取乙腈、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷6种不同极性的溶剂作为萃取溶剂，结果表明丙酮萃取效果最好，乙腈和甲醇次之，综合考虑萃取效果、试剂价格和毒性，本文采用丙酮作为萃取溶剂。
2.1.2萃取方式的选择
样品分别采用微波、超声、振荡萃取30 min，结果表明微波萃取上清液清澈易分离，提取效果最好，本文采用70 ℃，爬升温度15 min，功率600 W微波萃取条件[20]。
2.2.1GCMS质谱条件的确定
选择全扫描，不断调整载气流速，改变升温程序及其他相关条件，确定三种阻燃剂的保留时间及碎片离子，选择丰度最高的一对离子作为定性离子，应用离子扫描，确定质谱条件。
将混合标准溶液稀释至适当浓度，在上述色谱质谱条件下分别进行测定，结果表明两种检测方法阻燃剂的质量浓度与响应值均呈现良好的线性关系（表4、表5）。
2.4方法的精密度和回收试验
按两种方法分别对空白样品进行3水平6平行添加，结果表明平均GCMS回收率870%～1112%，相对标准偏差36%～163%，LCMS/MS平均回收率827%～983%，相对标准偏差18%～108%，两种方法重复性较好，回收率满意。
2.5样品测定
对同一阳性样品，分别用GCMS、LCMS/MS进行检测（表6），三种阻燃剂GCMS的检出限分别为29，20，14 μg·kg1，LCMS/MS的检出限分别为8，2，15 μg·kg1，均满足玩具标准检出限01 mg·kg1要求；GCMS的响应和回收率均大于LCMS/MS，这是由于GCMS对样品基质的干扰是激发的，而LCMS/MS对样品基质的干扰是抑制的，同时LCMS/MS为串联质谱，离子经两次打碎后基质干扰较GCMS小；两种方法的准确度、精密度、灵敏度均能满足现有检测要求。
3结论
（1）由于检测机理不同，GCMS的响应和回收率均大于LCMS/MS，参照现有玩具检测标准，均满足检出限01 mg·kg1要求，且前处理简单，基质干扰小。
（2）关注木制品中阻燃剂的添加和使用，采用仪器法对三种阻燃剂同时进行检测，建立了木制品中三种有机磷酸酯阻燃剂的气相色谱-质谱、液相色谱-串级质谱分析方法，两种方法的准确度、精密度、灵敏度均满足检测要求，为木制品中其他有害物质检测提供指导意义
参考文献
[1]曾铭，苏小东，蒋小良，等.有机磷酸酯阻燃剂分析方法研究进展[J].化学试剂，2013，35（5）：423426.
[2]MEEKER J D，STAPLETON H M.Urinary phthalate metabolites in relation to preterm birth in Mexico city[J].Environ.Health Perspect，2009，117（10）：15871592.
[3]UMEZU T，YONEMOTO J，SOMA Y，et al.Tris（2chloroethyl）phosphate increases ambulatory activity in mice：pharmacological analyses of its neurochemical mechani[J].Toxicol.Appl.Pharmacol，1998，148（1）：109116.
[4]陈梅，蒋小良，Chen Mei. GCMS法测定电子电气塑料产品中的磷酸三（2氯乙基）酯[J].理化测试，2013，40（9）：8589.
[5]高欣，郑如兰，戴传云，等.超高效液相色谱质谱法测定儿童玩具中氯系有机磷酯类阻燃剂[J].分析测试学报，2013，32（12）：15071510.
[6]曾铭，喻零春，尹君玲，等.超声波提取气相色谱法测定包装材料中的有机磷酸酯[J].包装与食品机械，2014，32（4）：7072.
[7]王成云，李丽霞，谢堂堂，等.超声萃取/气相色谱串联质谱法同时测定纺织品中6种禁用有机磷阻燃剂[J].分析测试学报，2011，30（8）：917921.
[8]李惠，陶宏，陈长毅.超声萃取液质联用法测定涂料中禁用阻燃剂的方法研究[J].中国科技信息，2014，16（12）：5354.
[9]王成云，龚叶青，谢堂堂，等.纺织品中禁用有机磷阻燃剂的超声萃取气相色谱/质谱选择离子监测法测定[J].分析科学学报，2012，28（5）：652656.
[10]何丽雄，曹曙霞，曾祥英，等.固相萃取/气相色谱质谱联用技术快速测定水中有机磷酸酯阻燃剂与增塑剂[J].分析测试学报，2013，32（4）：437441.
[11]严小菊，何欢，彭英，等.固相萃取气相色谱质谱法检测水体中典型有机磷酸酯阻燃剂[J].分析化学研究报告，2012，40（11）：16931697.
[12]幸苑娜，王欣，陈泽勇，等.固相萃取气质联用法测定纺织品中的磷酸三酯类阻燃剂[J].分析化学研究报告，2012，40（9）：14031408.
[13]秦宏兵，范苓，顾海东.固相萃取气相色谱/质谱法测定水中6种有机磷酸酯类阻燃剂和增塑剂[J].分析科学学报，2014，30（2）：259262.
[14]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[J].色谱，2007，25（3）：389391.（下转第54页）第45卷第5期
2016年10月湖 北 林 业 科 技
