超高效液相色譜－串聯(lián)質譜法測定醫(yī)用口罩中有機磷酸酯

侯敏敏，史亞利，蔡亞岐

（1. 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心，環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室，北京 100083；2. 國科大杭州高等研究院 環(huán)境學院，浙江 杭州 310024；3. 中國科學院大學，北京 100049）

有機磷酸酯（OPEs）作為阻燃劑和增塑劑廣泛應用于建筑材料、電子產品、紡織品、泡沫家具以及涂料等消費品中［1－2］。隨著鹵系阻燃劑，如多溴聯(lián)苯醚的限制使用，有機磷酸酯作為替代品，其生產和使用量逐年增加［3］。由于有機磷酸酯主要作為添加型的阻燃劑，因此很容易從消費品中釋放進入環(huán)境，進而通過呼吸、灰塵攝食或飲食暴露于人體［4－6］。部分毒理學研究證實有機磷酸酯與生物體的一些不良健康狀況有關，如癌癥［1］、內分泌紊亂［7－8］、不良妊娠結局［9－10］、發(fā)育以及神經發(fā)育疾?。?1］等。因此，有機磷酸酯作為一類在環(huán)境中廣泛存在且危害人體健康的污染物引起了研究者的廣泛關注。

2019 年以來，隨著新冠病毒（COVID－19）的爆發(fā)和全球病例的逐漸增多，戴口罩被認為是一種能夠有效對抗病毒傳播的物理干預措施［12］。因此，受新冠病毒的影響，口罩的需求大幅增加，我國眾多具有生產資質的企業(yè)紛紛加入了醫(yī)用口罩的生產行列。2019年，我國口罩產量超50億只，可用于防護病毒的醫(yī)用口罩占比54%。2020年3月到年底，我國共出口醫(yī)用口罩650億只［13］。醫(yī)用口罩一般是由兩層紡粘無紡布中間增加一層熔噴無紡布制成，所用原材料屬于紡織品。已有研究在各種紡織品類消費品中檢測到有機磷酸酯［14－16］。我國關于醫(yī)用口罩的國家標準要求，醫(yī)用口罩所用材料不應具有易燃性，續(xù)燃時間不超過5 s［17－18］。由于缺乏更為詳細的相關標準以及生產監(jiān)管制度的不完善，我國所生產的醫(yī)用口罩中是否添加有機磷酸酯為其提供阻燃性能目前尚不清楚。近兩年，口罩已成為人們日常生活的必需品，而口罩中存在的化學物質可能會通過呼吸以及皮膚接觸進入人體，因此有必要對醫(yī)用口罩中的有害物質進行監(jiān)測。

本研究首先建立了醫(yī)用口罩中磷酸三甲酯等16 種有機磷酸酯的超高效液相色譜-串聯(lián)質譜（UPLC－MS/MS）檢測方法，并采用該方法對我國市售的醫(yī)用口罩中16 種OPEs 進行測定，旨在判斷其中是否添加有機磷酸酯阻燃劑。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

UltiMate 3000 超高效液相色譜儀（美國Thermo Fisher 公司）；Triple quadTM三重四極桿串聯(lián)質譜檢測系統(tǒng)（MS/MS，美國AB SCIEX 公司）；固相萃取柱（ENVI－18，6 mL/500 mg，Supelco 公司）；超純水制備系統(tǒng)（美國Millipore 公司）；KQ－500DB 型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；氮吹濃縮儀（東莞市譜標實驗器材科技有限公司）。

甲醇、乙腈、二氯甲烷、正己烷（色譜純，美國Fisher 公司）；16 種目標分析物（表1）及內標的標準品：包括磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三丙酯（TPrP）、磷酸三正丁酯（TnBP）、磷酸三異丁酯（TiBP）、磷酸三丁氧酯（TBOEP）、磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）、磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCIPP）、磷酸三（1，3-二氯-2-丙基）酯（TDCPP）、磷酸三苯酯（TPHP）、磷酸三甲苯酯（TMPP）、2-乙基己基苯基磷酸酯（EHDPP）和磷酸甲苯二苯酯（CDPP）購自i國Dr. Ehrenstorfer 公司；間苯二酚雙（磷酸二苯酯）（RDP）、雙酚A 雙（磷酸二苯酯）（BABP）、四（2-氯乙基）二氯異戊基二磷酸酯（V6）、TCIPP－D18和TCEP－D12購自加拿大Toronto Research Chemicals 公司；TMP－D9、TEP－D15和TPrPD21購自加拿大C/D/N Isotopes 公司；TnBP－D27和TPHP－D15購自美國Cambridge Isotope Laboratories公司。

表1 16種OPEs的分子式、相對分子質量及CAS號Table 1 Formulas，relative molecular masses and CAS numbers of 16 OPEs

1.2 標準溶液的配制

將各有機磷酸酯標準品以及內標標準品用乙腈配制成質量濃度為1 000 mg/L 的標準儲備溶液。分別量取10 μL標準儲備溶液，用乙腈定容至10 mL，配制成質量濃度為1 mg/L的混合標準儲備溶液和內標混合溶液，于－4 ℃保存。使用時，用甲醇配制質量濃度為0.1、0.5、2、5、10、20、50 μg/L 的標準工作溶液。

1.3 樣品采集與前處理

2020 年9 月購買42 個來自37 種品牌的醫(yī)用口罩，包括醫(yī)用外科口罩（n= 21），一次性醫(yī)用口罩（n=18）以及醫(yī)用護理口罩（n=3）3種類型。

用剪刀準確剪取口罩四分之一的面積（0.416 dm2），剪成直徑約3×3 mm 的碎片于15 mL 玻璃離心管中。加入10 μL質量濃度為1 mg/L的內標混合溶液，再加入10 mL甲醇，超聲萃取30 min后，轉移上清液至另一干凈的玻璃離心管中；再向殘余部分加入5 mL 甲醇，重復超聲萃取2 次；將3 次萃取所得上清液合并，氮吹濃縮至近干后，加入30 mL超純水待凈化。

樣品凈化過程參考本課題組的前期研究［19］：依次采用5 mL 乙腈和5 mL 超純水活化ENVI－18 固相萃取小柱；將30 mL 萃取溶液加載到萃取小柱上，用5 mL 超純水清洗小柱，負壓下抽干約40 min；然后用6 mL含有25%二氯甲烷的乙腈進行洗脫，洗脫液氮吹至近干，以甲醇定容至1 mL，過0.22 μm 的有機濾膜后上機檢測。

1.4 儀器條件

色譜條件：色譜柱選用Acquity UPLC BEH C18（2.1 mm × 100 mm，1.7 μm）連接保護柱Acquity UPLC BEH C18（2.1 mm×5 mm，1.7 μm）；柱溫為25 ℃；流動相：A為5 mmol/L 乙酸銨緩沖溶液，B為甲醇；流速：400 μL/min。梯度洗脫程序為：0～1 min，10%～40% B；1～4 min，40%～90% B；4～4.1 min，90%～100%B；4.1～9 min，100%B；9～9.1 min，100%～10%B；9.1～13 min，10%B。

質譜條件：離子源為電噴霧離子源正離子模式（ESI+）；檢測方式為多反應監(jiān)測（MRM）模式；離子源噴霧電壓為5 000 V，溫度為600 ℃，氣簾氣壓力為0.14 MPa，碰撞氣壓力為0.02 MPa，霧化氣壓力為0.34 MPa，輔助霧化氣壓力為0.28 MPa。目標物質的定性定量離子對及其他質譜檢測參數(shù)見表2。

表2 16種OPEs的質譜參數(shù)Table 2 MS parameters for 16 OPEs

2 結果與討論

2.1 萃取溶劑的優(yōu)化

本研究涉及的16 種OPEs 具有較廣泛的物理化學性質，為有效地提取口罩中目標物質，選擇合適的萃取溶劑至關重要。實驗對比了二氯甲烷－正己烷（1∶1，體積比）、二氯甲烷－乙腈（1∶1，體積比）和甲醇3種萃取溶劑對口罩樣品中16種OPEs的提取效果（見圖1）。結果顯示，二氯甲烷-正己烷（1∶1）對于芳香基的OPEs（如EHDPP、TMPP、RDP和BABP）的提取效果較差，回收率均低于20.0%。使用二氯甲烷－乙腈（1∶1）為萃取溶劑時，TMPP、CDPP、RDP 和BABP 受基質效應影響，回收率均大于120%，且CDPP 和BABP 的回收結果精密度較差，相對標準偏差（RSD）大于15%。而使用甲醇為萃取溶劑時，16 種OPEs 均有較好的回收效果，回收率為75.0%～126%，RSD 為0.80%～18%。因此，實驗選擇甲醇為萃取溶劑。

圖1 3種萃取溶劑對16種目標化合物的萃取回收率（n=3）Fig.1 Recoveries of 16 OPEs using three different extracting solvents（n=3）

2.2 凈化方法的優(yōu)化

本課題組之前的研究已證實ENVI－18 小柱對于OPEs 具有良好的凈化效果［19］。但考慮到凈化過程中需要負壓抽干柱子40 min，消耗時間，因此參考文獻方法［16］，本實驗對比了以下兩種凈化方法：①ENVI－18 小柱用乙腈和超純水依次活化后，將換相成水溶液的萃取液上樣，負壓抽干柱子后，采用6 mL 含25%二氯甲烷的乙腈溶液進行洗脫并收集；②ENVI－18 小柱用甲醇活化后，直接加載甲醇萃取液并收集，再用6 mL 甲醇進行洗脫并收集，將兩次收集的溶液合并。兩種凈化方法收集的洗脫液氮吹至近干，加入1 mL 甲醇定容，上機分析。結果表明，兩種凈化方法對16 種OPEs 均有較好的回收效果，回收率分別為75.0%～126%和76.2%～182%，RSD 分別為0.80%～18%和0.10%～13%。第二種凈化方法雖然節(jié)省了負壓抽干凈化小柱的時間，但CDPP 的回收率為182% ± 7.6%，存在較大的基質干擾。因此，最終選擇第一種凈化方法。在最佳實驗條件下，16 種OPEs 標準溶液（10 μg/L）的色譜圖見圖2。

圖2 16種OPEs標準溶液的總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of 16 OPEs standard solutions

2.3 線性關系、檢出限與定量下限

按照“1.4”儀器條件，分析一系列不同質量濃度的標準溶液（0.1、0.5、2、5、10、20、50 μg/L），以目標物質與內標的質量濃度比為橫坐標（x），峰面積比為縱坐標（y）繪制標準曲線。結果表明，16 種OPEs在0.1～50 μg/L 范圍內均呈良好的線性關系（r＞0.995）。分別以3倍和10倍的信噪比計算方法的檢出限（LOD）和定量下限（LOQ），16 種OPEs 的LOD 為0.004 60～1.03 ng/dm2，LOQ 為0.015 2～3.43 ng/dm2（見表3）。

表3 16種OPEs的線性關系、檢出限和定量下限Table 3 Linear relations，limits of detection（LOD）and limits of quantitation（LOQ）of 16 OPEs

（續(xù)表3）

2.4 加標回收率與相對標準偏差

為進一步確認前處理與儀器方法的有效性和精密度，以含有較低濃度OPEs 的口罩樣本為空白基質，分別取0.416 dm2面積，加入5、20、40 ng的混合標準物質，按照本方法進行檢測，每個濃度水平進行3 個平行樣本，計算加標回收率。16 種OPEs 的加標回收率為68.8%～140%，RSD 為0.70%～18%（見表4）。7種內標的加標回收率為（76.3±0.90）%～（98.1±5.4）%。表明該方法滿足檢測要求，精密度良好。

表4 16種OPEs在口罩中的回收率和相對標準偏差（n=3）Table 4 Spiked recoveries and relative standard deviations（RSD）of 16 OPEs in mask samples（n=3）

2.5 樣品分析

利用本方法對42 個市售口罩樣本進行分析，結果見表5。結果顯示，16 種OPEs 的總濃度范圍為6.60～2 387 ng/dm2，中位濃度為34.2 ng/dm2。除TMP、TPrP、CDPP 和RDP 外，其余12 種OPEs 的檢出率均大于50%，其中TCIPP、TCEP、TPHP 和EHDPP 在全部樣本中均檢出，表明這些OPEs在口罩中普遍存在。TPHP 是口罩中檢出的最主要物質，占16 種OPEs 總濃度的42%，濃度范圍為0.131～2 274 ng/dm2，中位濃度為6.88 ng/dm2；其次為TCIPP，占總濃度的23%，濃度范圍為0.370～79.8 ng/dm2，中位濃度為3.70 ng/dm2。此外，不同品牌與類型的口罩中各OPEs的濃度無顯著差異（p＞0.05）。整體來看，口罩中雖有12 種OPEs 普遍檢出，但濃度較低，加之OPEs 在室內空氣和灰塵中普遍存在，可在一定程度上說明口罩中檢出的OPEs并非人為添加，可能是在生產和包裝過程中受空氣或塑料包裝污染所致。

（續(xù)表5）

3 結 論

本研究采用超聲萃取結合超高效液相色譜－串聯(lián)質譜，建立了醫(yī)用口罩樣本中16種有機磷酸酯的檢測方法。方法學考察表明該方法靈敏度高，對目標物質有較好的萃取效果，重現(xiàn)性好。基于該方法對市售口罩樣本分析結果表明，有機磷酸酯普遍檢出但濃度較低，可能是由于空氣污染或塑料包裝污染所致。