氣相色譜-質(zhì)譜法同時測定塑膠跑道中3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷和6 種鄰苯二甲酸酯

湯瑩

[實樸檢測技術(shù)(上海)股份有限公司，上海 201109]

3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷(MOCA)是一種鹵化芳香胺，在較高溫度下易樹脂化，可用作澆注型聚氨酯橡膠的硫化劑、聚氨酯膠粘劑、涂料的交聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂的固化劑等，廣泛用于塑膠跑道中[1-5]。MOCA 具有嗅覺與呼吸毒性，同時還存在致癌風(fēng)險，是歐盟《化學(xué)品的注冊、評估、授權(quán)和限制》中第6 批高關(guān)注度化學(xué)品之一[6-8]。目前，已報道的MOCA 的測定方法有紫外分光光度(UV)法、液相色譜(HPLC)法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS)法、氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法等[3-6，8]。

鄰苯二甲酸酯類增塑劑是一類環(huán)境激素，具有“致癌、致畸、致突變”作用[9-10]。這類化合物可干擾動物機體內(nèi)分泌系統(tǒng)，損害其生殖系統(tǒng)功能，尤其可對兒童、青少年健康產(chǎn)生廣泛影響[11-14]。各國紛紛立法嚴(yán)格限制其使用。鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁二卞酯(BBP)、鄰苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)和鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)是6 種常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，被廣泛應(yīng)用于塑膠跑道合成，主要是用于增加塑膠跑道的可塑性和柔韌性[11]。這類化合物與塑料通過氫鍵和范德華力相連接，彼此之間結(jié)合不緊密，極易從塑膠跑道中遷移至環(huán)境中，導(dǎo)致土壤、水體、食物等污染[13，15-18]。目前，可采用GC 法、HPLC 法、GC-MS 法及LC-MS 法進(jìn)行測定[19-22]。近年來，我國“毒跑道”事件時有發(fā)生，對青少年的身心健康造成嚴(yán)重影響。2018 年國家市場監(jiān)督管理總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《中小學(xué)合成材料面層運動場地》中，MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP 和DIDP是合成材料面層成品中有害物質(zhì)必檢測項目[23-25]。

筆者探討并建立了同時測定塑膠跑道中MOCA 及6 種鄰苯二甲酸酯類化合物DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP 和DIDP 的GC-MS 分 析 方法，與國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 36246—2018 相比，線性范圍、檢出限及回收率均滿足檢測要求和需要，同時縮短了檢測時間，降低了檢測成本，滿足塑膠跑道中MOCA 及6 種鄰苯二甲酸酯類化合物DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP 和DIDP 的檢測需求。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜儀：QP2020 NX 型，日本島津公司。

電子天平：ME204E 型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒公司。

超聲波清洗器：SB25-12DT 型，寧波新芝生物科技股份有限公司。

離心機：TD5M 型，上海盧湘儀離心機儀器有限公司。

有機相濾膜：0.25 μm。

MOCA：純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不小于99%，上海安譜實驗科技股份有限公司。

DEHP、DBP、BBP、DINP、DIDP、DNOP 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：DBP、BBP、DEHP、DNOP 質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L，DINP、DIDP 質(zhì)量濃度均為2 500 mg/L，編號為CDAA-M-320030-FZ，基質(zhì)為乙酸乙酯，上海安譜實驗科技股份有限公司。

四氫呋喃、丙酮、乙酸乙酯、甲醇：色譜純，德國默克公司。

所用玻璃器皿洗凈后用重蒸水淋洗三次，丙酮浸泡，烘干、冷卻至室溫備用。

實驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 氣相色譜儀

色譜柱：Agilent DB-5MS 柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司)；柱溫：程序升溫，初溫50 ℃，保持2 min，然后以30 ℃/min 升溫至200 ℃，再以8 ℃/min 升至240 ℃，保持5.5 min，再以5 ℃/min 升至300 ℃，保持1 min；進(jìn)樣口溫度：290 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL；載氣：高純氮氣，流量為1.0 mL/min。

1.2.2 質(zhì)譜儀

傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；EI 源；電離能量：70 eV；掃描模式：選擇離子掃描；掃描范圍：50～500 Da；溶劑延遲：5 min。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

MOCA 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：用天平分別稱取一定量的MOCA 標(biāo)準(zhǔn)品，用乙酸乙酯定容至100 mL 容量瓶中，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，于冰箱中4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：精密移取6 種增塑劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL、MOCA 標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，置于100 mL 容量瓶中，用乙酸乙酯稀釋，并定容至標(biāo)線，搖勻，制得MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯類化合物的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，其中DBP、BBP、DEHP、DNOP質(zhì)量濃度為10 mg/L，DINP、DIDP 質(zhì)量濃度為25 mg/L，MOCA 質(zhì)量濃度為10 mg/L。

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取0、0.25、0.5、1.0、2.5、5.0、10 mL 混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，置于7 只10 mL 容量瓶中，以乙酸乙酯稀釋并定容至標(biāo)線，配制成DBP、BBP、MOCA、DEHP 及DNOP 的質(zhì)量濃度均分別為0、0.25、0.5、1.0、2.5、5.0、10 mg/L，DINP、DIDP 質(zhì) 量 濃 度 均 分 別 為0、0.625、2.5、2.5、6.25、12.5、25 mg/L 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.4 樣品處理

稱取0.5 g 樣品(精確至0.1 mg)，放入螺口刻度試管(帶密封蓋)，加入10 mL 乙酸乙酯并密封試管，置于超聲波水浴裝置中，在60 ℃水溫下超聲提取60 min，超聲完成后，取出刻度試管冷卻至室溫并混合均勻，以3 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心5 min，取上層清液，用0.25 μm 有機相濾膜過濾，進(jìn)樣至氣相色譜-質(zhì)譜儀中進(jìn)行分析。以色譜峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品提取方式的選擇

塑膠跑道樣品中MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯的提取，通常采用超聲萃取、索式提取和加速溶劑萃取等方式進(jìn)行。超聲提取設(shè)備簡單、操作便捷，節(jié)約溶劑，能夠同時批量處理樣品，故采用超聲提取方式。選用甲醇、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮四種溶劑對樣品中MOCA 和鄰苯二甲酸酯類化合物進(jìn)行提取，四種溶劑提取率結(jié)果見表1。從表1 可看出，在相同條件下，乙酸乙酯、丙酮對目標(biāo)化合物提取效率較高，考慮到丙酮的沸點較低，不利于樣品加熱萃取，故選取乙酸乙酯作為提取溶劑。

表1 不同提取溶劑的提取效率

超聲波萃取溫度參數(shù)的優(yōu)化。采用在不含目標(biāo)化合物的塑膠跑道樣品中加入適量7 種目標(biāo)化合物混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的方法，配制加標(biāo)濃度為1.0 mg/L的DBP、BBP、MOCA、DEHP 及DNOP 的加標(biāo)樣品，加標(biāo)濃度為2.5 mg/L 的DINP、DIDP 加標(biāo)樣品。分別設(shè)置超聲提取溫度為40、50、60、70、80 ℃，在1.2儀器工作條件下，對不同溫度下的提取液進(jìn)行測定，考察各個提取溫度下目標(biāo)化合物的回收率，結(jié)果見表2。由表2 可知，當(dāng)提取溫度從40 ℃上升到60℃時，MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯類化合物的回收率逐漸增大；當(dāng)提取溫度的繼續(xù)升高到70 ℃時，7種目標(biāo)化合物的回收率反而降低，萃取溫度設(shè)到80℃時，回收率進(jìn)一步降低。故選擇提取溫度為60 ℃。

表2 不同超聲萃取溫度時MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯類化合物的回收率

在其它條件不變的情況下，對超聲提取的時間進(jìn)行優(yōu)化，分別用5、10、20、30、60、90、120 min 對塑膠跑道樣品進(jìn)行超聲萃取，測定目標(biāo)化合物的萃取量，以鄰苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)含量為判斷指標(biāo)[26]，結(jié)果如圖1 所示。由圖1 可看出，當(dāng)萃取時間從5 min 增加到30 min 時，DEHP 的萃取量增加了約80 mg/kg，隨著萃取時間繼續(xù)增加，DEHP 萃取量的增加變得緩慢，當(dāng)萃取時間從30 min 增加到60 min 時，DEHP 萃取量的增加量少于20 mg/kg，萃取時間增加到90 min 時，DEHP 萃取量不升反降。因此，試驗選擇超聲萃取時間為60 min。

圖1 不同萃取時間時的萃取量

2.2 色譜條件優(yōu)化

根據(jù)目標(biāo)化合物性質(zhì)及參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 36246—2018 初步確定色譜柱的類型[25]。分別考察了DB-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)、DB-17MS 色 譜 柱(30 m×0.25 mm，0.15 μm) 和HP-5MS 色譜柱(30 m×0.32 mm，0.25 μm) 3 種色譜柱對MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯類化合物的分離效果。結(jié)果表明，DB-5MS 色譜柱的分離效果優(yōu)于DB-17MS 柱和HP-5MS 柱。色譜峰分離度和峰形均能滿足實驗要求，故選擇DB-5MS (30 m×0.25 mm，0.25 μm)色譜柱作為分離柱。

進(jìn)樣口溫度、進(jìn)樣方式、進(jìn)樣體積、接口溫度等參數(shù)直接參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 36246—2018 附錄A 中的儀器工作條件[25]。通過對不同GC/MS 條件條件下總離子流圖組分分離情況、峰形、靈敏度以及時間等進(jìn)行分析，對升溫速率、梯度溫度、保留時間進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定了1.2 所列的參數(shù)為最佳儀器工作條件。

2.3 質(zhì)譜分析

為了減少干擾，提高方法的選擇性和靈敏度，本實驗采用選擇離子監(jiān)測法(SIM)，選擇豐度較高的離子進(jìn)行測定[27]。表3 給出了各目標(biāo)化合物的定性離子和定量離子。圖2 為混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子監(jiān)測色譜圖。

表3 MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯類化合物的質(zhì)譜參數(shù)

圖2 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子監(jiān)測色譜圖

由圖2 可知，DBP、BBP、MOCA、DEHP 之間實現(xiàn)了完全分離，DONP 位于DINP 和DIDP 群峰的左邊，這與文獻(xiàn)中描述的出峰位置略有不同[28]。DBP、BBP、MOCA、DEHP 及DNOP 譜峰峰形尖銳，對稱性較好，除DONP、DINP 和DIDP 外，其余各色譜峰之間完全分離。

2.4 方法檢出限和線性關(guān)系

在本方法確定的實驗條件下，對各目標(biāo)物進(jìn)行分析，選擇低濃度樣品平行7 次測定，計算方法檢出限，測定下限以4 倍檢出限計算[10]。

采用色譜峰面積外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，對配制的一系列的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行GC-MS 分析，以各組分的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、以各組分色譜峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算線性方程和相關(guān)系數(shù)。各目標(biāo)物的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見表4。由表4 可知，MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.995，DBP、BBP、MOCA、DEHP、DNOP 在0.25～10 mg/L 范圍內(nèi)線性良好。將DINP、DIDP 所有同分異構(gòu)體的色譜峰的基線手動拉平后積分，計算其峰面積的總和，得出DINP、DIDP 在0.625～25 mg/L 范圍內(nèi)線性良好。經(jīng)過單位換算，樣品中MOCA 的檢出限為0.38 mg/kg，6 種鄰苯二甲酸酯(DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP 和DIDP)的檢出限為0.6～3.6 mg/kg，低于GB 36246—2018 《中小學(xué)合成材料面層運動場地》中的規(guī)定[25]。

表4 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.5 樣品加標(biāo)回收與精密度試驗

采用在不含目標(biāo)化合物的塑膠跑道樣品中分別加入適量7 種化合物混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，配制成DBP、BBP、MOCA、DEHP 及DNOP 加標(biāo)質(zhì)量濃度均分別為0.25、1.0 和10.0 mg/L，DINP、DIDP 加標(biāo)質(zhì)量濃度分別為0.65、2.5、25 mg/L 的加標(biāo)樣品，按1.4 方法進(jìn)行樣品處理，在1.2 儀器工作條件下進(jìn)行測定，加標(biāo)樣品色譜圖如圖3。

圖3 加標(biāo)樣品的選擇離子監(jiān)測色譜圖

每個加標(biāo)濃度按照確定的分析方法進(jìn)行6 次平行試驗，計算其加標(biāo)回收率和精密度，結(jié)果見表5。結(jié)果表明，MOCA 的加標(biāo)回收率為83.3%～116.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～3.5%；6 種鄰苯二甲酸酯DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP 和DIDP 的平均加標(biāo)回收率為84.0%～111.6%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.5%～9.1%，說明該方法回收率和精密度較高，滿足測定要求。

表5 MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯的加標(biāo)回收試驗結(jié)果

3 結(jié)論

建立了同時測定塑膠跑道中MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯的GC-MS 分析方法，該方法樣品處理簡單，檢出限低，測定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，滿足塑膠跑道中MOCA 和6 種鄰苯二甲酸酯的檢測需求。