全氟化合物的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法研究

張靜潔，李運(yùn)運(yùn)

（上海天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司，上海200237）

0 引言

全氟化合物作為一種最難降解的有機(jī)化學(xué)污染物之一，持久存在于環(huán)境中，具有高生物蓄積性和多種毒性，被生物體攝入后與蛋白質(zhì)鍵合，存在于血液中，并在肝臟、腎臟、肌肉等處蓄積，呈現(xiàn)出顯著的生物富集性，嚴(yán)重威脅著人類生存的環(huán)境及身體健康。此外，因其遠(yuǎn)距離環(huán)境遷移能力而導(dǎo)致的全球性污染也引起全世界范圍的廣泛關(guān)注。

當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)國(guó)家提出相應(yīng)的法律法規(guī)對(duì)其進(jìn)行使用約束。2006年1月，美國(guó)環(huán)保署提出了全氟辛酸銨（PFOA）自主削減計(jì)劃。2006 年12 月27 日，歐洲議會(huì)和部長(zhǎng)理事會(huì)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于限制全氟辛烷磺酸銷售及使用的指令》（2006/122/EC），該指令是對(duì)理事會(huì)《關(guān)于統(tǒng)一各成員國(guó)有關(guān)限制銷售和使用禁止危險(xiǎn)材料及制品的法律法規(guī)和管理?xiàng)l例的指令》（76/769）的第三十次修訂，限制全氟辛烷磺化物（PFOS）在產(chǎn)品、半成品、零件及用于特定零部件中及產(chǎn)品的涂層表面（如紡織品中的使用），要求：對(duì)銷售和使用的物質(zhì)和制劑中PFOS 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.005%（50 ppm）；半成品、物品或零部件中的PFOS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.1%（1 000 ppm）；對(duì)紡織品和其他涂層材料，PFOS的單位面積質(zhì)量≤1μg/m2。2011 年3 月2 日，歐盟委員會(huì)公布第207/2011 號(hào)法規(guī)，將原第53 項(xiàng)PFOS 從REACH 法規(guī)附件XVII 中刪除，因?yàn)樵撐镔|(zhì)已被認(rèn)定為持久性有機(jī)污染物質(zhì)（POPs），應(yīng)禁止生產(chǎn)及銷售，但對(duì)紡織品或其他涂層材料的限量要求仍舊為＜1 μg/m2。2017 年6 月15 日，REACH 法規(guī) 附件XVII 新增第68項(xiàng)關(guān)于PFOA的限制，當(dāng)物品或混合物中PFOA（包括其鹽類）的質(zhì)量濃度≥25 μg/L 或PFOA 相關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量濃度≥1 000 μg/L 時(shí)不得投放市場(chǎng)，此要求自2020 年7 月4 日?qǐng)?zhí)行；部分其他全氟化合物（PFCs）也被列入REACH 高度關(guān)注物質(zhì)。鑒于PFCs 的危害，全球各大服裝品牌采取了PFCs 淘汰行動(dòng)，發(fā)布分階段淘汰聲明以應(yīng)對(duì)PFCs帶來(lái)的健康與環(huán)境問題。除此之外，STANDARD 100 by OEKO-TEX?、Bluesign、GOTS 等國(guó)際認(rèn)證以及ZDHC-MRSL 也對(duì)紡織品及紡織染整助劑中的PFCs 的限制逐步擴(kuò)充，從最初的PFOA、PFOS 擴(kuò)充至PFOA、PFOS的鹽類及其衍生物[3]。

針對(duì)全氟化合物的檢測(cè)方法，常用的有GB/T 31126—2014《紡織品 全氟辛烷磺酰基化合物和全氟羧酸的測(cè)定》（LC-MS/MS）、GB/T 24169—2009《氟化工產(chǎn)品和消費(fèi)品中全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）的測(cè)定 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》、SN/T 2392—2009《進(jìn)出口化工產(chǎn)品中全氟辛烷磺酸的測(cè)定 液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法》（HPLC/TOF/MS）及氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）等。其中，串聯(lián)質(zhì)譜是文獻(xiàn)報(bào)道中使用最廣泛的全氟類化合物定量檢測(cè)方法，雖然所用檢測(cè)設(shè)備較為昂貴，但該方法的選擇性和靈敏度卻很高，對(duì)樣品的前處理要求較低，檢測(cè)范圍大，檢測(cè)極限低，得到國(guó)內(nèi)外研究者的青睞。

然而，關(guān)于紡織染整助劑中PFCs 的檢測(cè)文獻(xiàn)報(bào)道卻較少。本文針對(duì)紡織染整助劑中的7 種全氟化合物建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法，并對(duì)樣品前處理、流動(dòng)相等條件進(jìn)行了優(yōu)化，希望研究結(jié)果可為相關(guān)研究人員提供幫助。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

高效液相色譜串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜儀，配有電噴霧離子源（API 3200）；超聲波，工作頻率40 kHz。

1.1.2 試劑

7 種PFCs 標(biāo)準(zhǔn)品（詳見表1），乙腈、甲醇、乙酸銨均為色譜純。分別稱取適量PFCs 標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇配制成單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別吸取適量PFCs單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用甲醇配制成質(zhì)量濃度為20 mg/L的一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，然后吸取適量的一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液用甲醇配制成質(zhì)量濃度為0.1 mg/L的二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，臨用前用甲醇稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.4 、1、2、5、10 μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2 樣品處理

準(zhǔn)確稱取0.2 g 試樣（精確至0.01 g），置于提取器中，加入10.0 mL甲醇，加塞密閉。將提取器置于超聲波浴常溫提取30 min 后，冷卻至室溫，用一次性注射器將樣品溶液通過(guò)0.45μm再生纖維過(guò)濾頭過(guò)濾至樣品瓶中，用甲醇稀釋10 倍后進(jìn)行HPLCMS/MS分析。

1.3 儀器分析條件

1.3.1 色譜條件

C18 柱，2.1 mm ×150 mm，粒徑3.5 μm 或相當(dāng)者。流動(dòng)相，5 mmol/L 乙酸銨溶液（A）與乙腈（B）。洗脫梯度：0～20 min，70%～0%，A；20～25 min，0%，A；25～25.1 min，0%～70%，A；25.1～30 min，70%，A。流速0.3 mL/min，柱溫40 ℃，進(jìn)樣量10μL。

1.3.2 質(zhì)譜條件

離子源ESI，離子源溫度為400 ℃，電離電壓為-4 500 V，檢測(cè)模式為多反應(yīng)檢測(cè)模式（MRM）。其中，7 種全氟化合物的定性定量離子對(duì)及儀器參數(shù)見表1。

表1 PFCs 的定性定量離子對(duì)及儀器參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品提取

稱取0.2 g紡織染整助劑于50 mL試管中，分別加入10 mL甲醇、乙腈與四氫呋喃到空白基質(zhì)樣品中，加入混合標(biāo)品，在室溫下使用常見頻率40 kHz的超聲波提取器對(duì)空白加標(biāo)樣品提取30 min，提取液經(jīng)再生纖維素濾膜過(guò)濾后用甲醇稀釋10倍進(jìn)樣分析，平行測(cè)定5 個(gè)樣品，每個(gè)樣品平行測(cè)定6 次?？疾觳煌崛∪軇?duì)7 種全氟化合物的萃取效果的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)：對(duì)大部分化合物來(lái)說(shuō)，用甲醇做提取溶劑，萃取效率相對(duì)較好，且縱觀國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)文獻(xiàn)資料，用于全氟化合物的提取溶劑基本是甲醇。因此，本試驗(yàn)采用甲醇做提取溶劑。

以甲醇為提取劑，比較不同時(shí)間對(duì)超聲提取效果的影響，發(fā)現(xiàn)7 種全氟化合物的提取率在超聲提取時(shí)間達(dá)到30 min 后，再延長(zhǎng)超聲時(shí)間至90 min時(shí)，對(duì)提取效果的影響較小，因此本文確定超聲提取時(shí)間為30 min。然后，再以甲醇為提取劑，超聲時(shí)間30 min，比較樣品在常溫、40 ℃、60 ℃下的提取效果發(fā)現(xiàn)，提取溫度對(duì)7種全氟合物的萃取效率的影響很小，目標(biāo)物濃度標(biāo)的變化不大。因此，選擇在室溫條件下進(jìn)行超聲提取。

2.2 色譜條件優(yōu)化

采用乙酸銨緩沖溶液以改善色譜峰性，通過(guò)優(yōu)化流動(dòng)相的梯度洗脫條件，使7 種PFCs 在20 min內(nèi)得到分離。當(dāng)流動(dòng)相水相中未加乙酸銨時(shí)，PFCs幾乎沒有質(zhì)譜信號(hào)響應(yīng)，說(shuō)明PFCs 無(wú)法有效地進(jìn)行離子化；而在水相中加入5 mmol 的乙酸銨時(shí)，各個(gè)化合物的響應(yīng)已經(jīng)滿足要求。由于鹽離子的濃度越大，對(duì)柱子的傷害越大，所以本文選5 mmol 乙酸銨。再次調(diào)整流動(dòng)相，除了水相加入乙酸銨外，有機(jī)相乙腈中加入5 mmol 乙酸銨。與不加乙酸銨相比，對(duì)各個(gè)離子的峰性與響應(yīng)變化不大，因此只在水相中加入乙酸銨。

2.3 線性關(guān)系、檢出限及測(cè)定低限

在2.1 和2.2 條款所確定的在常溫下以甲醇為提取溶劑、超聲提取時(shí)間為30 min 的儀器條件下，對(duì)質(zhì)量濃度分別為0.4、1、2、5、10 μg/L 的7 種PFCs標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行分析測(cè)定，發(fā)現(xiàn)濃度與響應(yīng)值具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2大于0.995；檢出限的測(cè)定方式是以3倍信噪比物濃度分析而得，7種全氟化合物的檢出限范圍為0.04～0.10 mg/kg。根據(jù)檢出限和方法條件可計(jì)算得到7 種全氟化合物的方法測(cè)定低限為0.14～0.33mg/kg，可以滿足ZDHC 對(duì)于全氟化合物的限制要求。

2.4 回收率和重復(fù)性測(cè)試

本試驗(yàn)分別將液體、膏狀與粉末三種助劑樣品加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液后進(jìn)行檢測(cè)，其添加量分別為0.2、1、5 mg/kg，對(duì)每個(gè)添加劑的混合溶液水平平行測(cè)定6 次。計(jì)算得到試樣的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別見表2、表3 和表4。由表2～表4 可知：液體助劑的加標(biāo)回收率為77%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 在2%～8%；膏體助劑回收率為89%～111%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3%～9%；粉末助劑回收率為68%～110%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 為3%～15%。由于液體基質(zhì)干擾較小，且樣品比較均勻，故液體基質(zhì)的回收率最好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較??；粉末樣品基質(zhì)干擾大，在質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生離子增加或者抑制，回收率范圍較大，粉末顆粒的不均勻也導(dǎo)致加標(biāo)回收的相對(duì)偏差較大；膏體的樣品基質(zhì)處于兩者之間，結(jié)果也處于兩者之間。對(duì)于紡織染整助劑的這三種基質(zhì)，檢測(cè)方法的精密度和回收率都較好，能夠滿足檢測(cè)分析要求。

表2 液體助劑中7種全氟化合物不同質(zhì)量加標(biāo)濃度的回收率與精密度

表3 膏狀助劑7種全氟化合物不同加標(biāo)濃度的回收率與精密度

表4 粉末助劑中7種全氟化合物不同質(zhì)量加標(biāo)濃度的回收率與精密度

3 結(jié)論

（1）建立紡織染整助劑中全氟化合物的分析技術(shù)和方法，可以有效地控制和消除紡織產(chǎn)業(yè)鏈中全氟化合物的污染問題。

（2）利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析方法，在優(yōu)化色譜質(zhì)譜條件、前處理?xiàng)l件等系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)紡織染整助劑中7種全氟化合物的快速分析。該方法前處理簡(jiǎn)單，提取效果好，回收率高，精密度好，符合確證分析檢測(cè)要求，可以廣泛應(yīng)用于紡織染整助劑不同基質(zhì)中全氟化合物的測(cè)定。