摘要:建立氣相色譜–質譜方法測定纖維板和刨花板中6種鄰苯二甲酸酯的方法。樣品用正己烷提取后,采用HP–5MS毛細管柱(30m×0.25mm,0.25μm)分離,以內標法進行定量。鄰苯二甲酸酯BBP,DBP,DEHP,DNOP在0.2~2μg/mL范圍內線性均良好,檢出限為2mg/kg;DINP,DIDP在2.0~20μg/mL范圍內線性均良好,檢出限為10mg/kg。線性相關系數均大于0.999。樣品加標回收率為86.00%~95.17%,測定結果的相對標準偏差為3.06%~9.72%(n=6)。該方法具有較高的靈敏度,可應用于各類纖維板和刨花板產品中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測。
鄰苯二甲酸酯(PAEs)又稱酞酸酯類化合物,是一類環境激素,分子結構大多與生物內源性雌激素有一定的相似性,進入人體會與相應的激素受體結合,產生與激素相同的作用,從而干擾體內激素正常水平并表現出生物累積性,導致細胞突變,致畸,致癌,損害生殖及發育等。歐盟(EU)、世界衛生組織(WHO),美國、日本與中國都先后將其列入優先控制污染物的名單。2005年歐盟頒布2005/84/EC指令,禁止塑料玩具中使用鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP);并有條件時限制鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)及鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)在兒童玩具中的使用。對增塑劑的限制已經擴展到日用消費品如鞋、服裝等,歐盟指令2005/84/EC規定皮革中8種鄰苯二甲酸酯的含量不得很過0.1%。由于PAEs增塑劑可增強產品的可塑性和柔韌性,被廣泛應用于塑料助劑、涂料、膠黏劑等中。在家具原材料纖維板和刨花板中多次檢測到鄰苯二甲酸酯類增塑劑,主要種類有DBP,BBP,DEHP等。隨著時間變化,這些增塑劑易從母體中釋放出來,對環境產生污染。
目前國內外對PAE的檢測標準大多針對食品、塑料制品、紡織品、電子電器產品;而人造板中PAEs檢測研究略有不足,且缺少此類標準。目前PAEs檢測方法主要有氣相色譜法、高效液相色譜法、凝膠滲透色譜法和氣相色譜–質譜法等。
氣相色譜法和液相色譜法易出現假陽性,凝膠滲透色譜法設備費用高,且操作繁瑣。筆者采用氣相色譜–質譜法對纖維板和刨花板中的6種鄰苯二甲酸酯進行了檢測,該法靈敏度高,快速,準確。
1 實驗部分
1.1主要儀器與試劑
氣質聯用儀:Agilent7890A–5975C型,EI源,美國Agilent科技公司;
植物粉碎機:衢州普潤公司;
很聲波清洗器:KQ–500型,昆山很聲儀器有限公司;
DBP,BBP,DEHP,DNOP,DIDP,DINP標準品:德國Erenstorfer公司;
鄰苯二甲酸二環乙酯(DCHP)標準品:德國Erenstorfer公司;
丙酮:色譜純,美國JTBake公司;
正己烷、甲醇:色譜純,德國Merck公司;
濾膜:0.45μm,美國Thermo公司;
電子天平:LA230S型,0.1mg,德國賽多利斯公司;
實驗用水為經過Milli–Q純水儀過濾的很純水;實驗前需要用清潔劑對所用的玻璃器皿(盡量避免使用塑料制品)進行清洗,再用水洗,烘干后用丙酮浸泡2h,然后用重蒸的正己烷清洗2次,于200℃焙烘2h。
1.2 標準溶液配制
1.2.1 標準儲備溶液
分別稱取適量DBP,BBP,DEHP,DNOP標準品,用正己烷配制成200mg/L的標準儲備溶液;分別稱取適量DIDP,DINP標準品,用正己烷配制成2000mg/L的標準儲備溶液。
1.2.2 內標物標準儲備溶液
準確稱取適量的鄰苯二甲酸二環乙酯(DCHP)標準品,用正己烷配制成質量濃度為0.2mg/mL的內標物標準儲備溶液。
1.2.3 標準工作溶液
取0.05mL內標物標準儲備液至10mL容量瓶中,分別加入適量體積的DBP,BBP,DEHP,DNOP,DIDP,DINP標準儲備溶液,用正己烷稀釋至標線,得到系列混合標準工作溶液,其中DBP,BBP,DEHP,DNOP的質量濃度為0.2,0.5,1.0,2.0,5.0mg/L;DIDP,DINP對應的質量濃度為2,5,10,20,50mg/L。
1.3 樣品前處理
取具有代表性的樣品,鋸制成約5mm×5mm小塊,再用植物粉碎機制成粉末,混勻。精確稱取1g(精確至0.01g)粉碎后的試樣,置于150mL磨口錐形瓶中,向其中加入正己烷20mL,具塞后,置于很聲波發生器中,于40℃很聲提取45min。真空抽濾,收集萃取液,殘渣再次用20mL正己烷很聲萃取45min,用10mL正己烷洗滌殘渣并過濾,合并濾液,定容至50mL。取1mL溶液經0.45μm濾膜過濾后裝入測試瓶中,在測試瓶中加入適量的內標溶液,混勻。同時做空白樣。
1.4 儀器工作條件
1.4.1 氣相色譜條件
色譜柱:HP–5MS石英毛細管柱(30m×0.25mm,0.25μm);載氣:高純氦氣,流量為1.0mL/min;進樣口溫度:280℃;柱溫:初始溫度150℃(保持1min),以8℃/min升溫至250℃(保持3min),以3℃/min升溫至300℃(保持5min);不分流進樣;進樣體積:1μL。
1.4.2 質譜條件
離子源溫度:230℃;電子轟擊能量:70eV;接口溫度:280℃;溶劑延遲時間:3min;為避免樣品中其它組分的干擾和提高靈敏度,采用選擇離子檢測(SIM)方式。
2 結果與討論
2.1 萃取條件的選擇
2.1.1 萃取方法
用于提取固體樣品中待測組分的方法主要有很聲萃取法、微波萃取法、索氏萃取法。用正己烷作為提取溶劑,分別采用上述3種方法對陽性纖維板制品中的鄰苯二甲酸酯進行萃取,比較其萃取效果,結果見表1。通過比較發現,很聲萃取法和微波提取法的提取效果相近,而索氏提取法的提取效果較差。由于很聲萃取技術簡便快速,易于操作,因此采用很聲萃取法。
化合物 | 很聲萃取 | 索氏提取 | 微波提取 |
DBP | 24.6 | 20.5 | 23.7 |
BBP | 52.1 | 42.7 | 54.3 |
DEHP | 25.4 | 23.8 | 24.8 |
DNOP | 103.5 | 97.5 | 102.6 |
DINP | 331.7 | 305.2 | 321.3 |
DIDP | 311.3 | 297.5 | 317.5 |
丙酮–石油醚(1∶3)、乙酸乙酯–環己烷(體積比1∶1)、乙酸乙酯–二氯甲烷(1∶1)等7種常見溶劑作為很聲萃取溶劑,對刨花板和纖維板樣品中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑進行萃取,比較不同溶劑的萃取效果,結果見表2。由表2可知,對于刨花板和纖維板樣品,二氯甲烷、乙腈萃取效果較差,且毒性較大;乙酸乙酯、乙酸乙酯–二氯甲烷(1∶1)萃取不充分,且雜質較多;丙酮–石油醚(1∶1)、乙酸乙酯–環己烷(1∶1)、正己烷3種溶劑的萃取效果相當,且明顯好于其它溶劑的萃取效果。同時試驗發現,當使用正己烷為萃取溶劑時,萃取液比較干凈,雜質較少。因此采用正己烷作為萃取溶劑。
萃取溶劑 | 密度板 | 刨花板 | ||||||
BBP | DBP | DEHP | DINP | BBP | DBP | DEHP | DINP | |
二氯甲烷 | 33.1 | 19.1 | 24.5 | 211.5 | 32.4 | 20.2 | 48.7 | 220.5 |
乙腈 | 46.5 | 22.2 | 24.6 | 289.6 | 31.1 | 19.2 | 46.5 | 300.5 |
乙酸乙酯 | 36.3 | 21.6 | 23.8 | 231.4 | 32.2 | 20.5 | 45.3 | 243.7 |
正己烷 | 52.1 | 24.6 | 25.4 | 311.2 | 35.3 | 21.7 | 49.3 | 312.8 |
丙酮– 石油醚 | 52.7 | 24.8 | 25.4 | 319.6 | 33.4 | 20.5 | 49.2 | 320.5 |
乙酸乙酯– 環己烷 | 46.2 | 25.2 | 26.1 | 281.3 | 32.7 | 19.4 | 50.8 | 310.7 |
乙酸乙酯– 二氯甲烷 | 43.1 | 24.4 | 26.3 | 270.4 | 32.9 | 20.2 | 49.2 | 287.5 |
2.1.3 萃取溫度和萃取時間
分別比較了萃取時間為15,20,25,30,35,40,45,50,60min時,纖維板類樣品中鄰苯二甲酸酯的萃取效果,試驗結果表明,萃取時間為45min時萃取效果較好。很聲溫度對萃取效果影響不明顯,考慮到萃取溫度便于控制,選擇很聲萃取溫度為40℃。
2.2 定性分析
在1.4儀器工作條件下,對6種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標準溶液進樣分析,以保留時間定性,分離效果見圖1。
由圖1可以看出,6種化合物能在24min內有效分開,峰形尖銳,對稱性好,各色譜峰附近沒干擾峰,且各峰間隔適宜。待測組分的保留時間和特征離子見表3。
化合物 | 保留時間/min | 特征離子(m/z) | |
定量離子 | 參考定性離子及豐度比 | ||
DBP | 10.258 | 149 | 149∶150∶223∶205=100∶9∶5∶4 |
BBP | 16.474 | 149 | 149∶91∶206∶238=100∶72∶23∶4 |
DEHP | 17.89 | 149 | 149∶167∶279∶150=100∶50∶33∶10 |
DNOP | 20.132 | 279 | 279∶390∶261=100∶3∶20 |
DINP | 20.278~23.085 | 293 | 293∶418∶347=100∶2∶6 |
DIDP | 21.509~24.025 | 307 | 307∶446∶321=100∶5∶8 |
DCHP | 17.75 | 149 | 149∶167∶279∶113=100∶29∶10∶9 |
2.3 標準工作曲線方程及檢出限在1.4儀器工作條件下,對1.2.3系列標準工作溶液進行GC–MS分析,以定量離子的色譜峰面積(Y)對被測組分的質量濃度(X)進行回歸分析;以3倍信噪計算檢出限。標準曲線方程、相關系數以及檢出限見表4。由表4可知,DBP,BBP,DEHP,DNOP的線性范圍為0.2~2μgm/L,線性相關系數均大于0.999,檢出限為2mg/kg;DINP,DIDP的線性范圍為2~20μg/mL,線性相關系數均大于0.999,檢出限為10mg/kg。
名稱 | 線性范圍/(μg · mL–1) | 線性方程 | 相關系數 | 檢出限/(mg · kg–1) |
DBP | 0.20~2 | Y=74.110X+1 328.81 | 0.9997 | 2 |
BBP | 0.20~2 | Y=28.739X+768.32 | 0.9997 | 2 |
DEHP | 0.20~2 | Y=43.287X+1 027.61 | 0.9996 | 2 |
DNOP | 0.20~2 | Y=67.135X+673.85 | 0.9999 | 2 |
DINP | 2.0~20 | Y=52.060X+2 373 | 0.9992 | 10 |
DIDP | 2.0~20 | Y=10.354X+2 643.6 | 0.9993 | 10 |
2.4 精密度與回收試驗
在優化的試驗條件下,對中密度纖維板、高密度纖維板和刨花板等3類人造板樣品進行萃取并上機測定,然后進行加標回收試驗,結果見表5。由表5可知,本方法測定鄰苯二甲酸酯的加標回收率在86.00%~95.17%之間,相對標準偏差在3.06%~9.72%之間,說明方法的準確度和精密度良好,滿足分析檢測要求。
名稱 | 加標量/(μg · mL–1) | 中密度纖維板 | 高密度纖維板 | 刨花板 | |||
回收率/% | RSD/% | 回收率/% | RSD/% | 回收率/% | RSD/% | ||
DBP | 1.0 | 93.83 | 3.72 | 95.17 | 4.29 | 94.43 | 6.84 |
BBP | 1.0 | 88.83 | 5.97 | 94.67 | 3.22 | 94.63 | 5.57 |
DEHP | 1.0 | 88.67 | 6.08 | 89.08 | 4.37 | 92.13 | 5.50 |
DNOP | 1.0 | 86.00 | 7.05 | 88.08 | 3.06 | 91.23 | 4.64 |
DINP | 10 | 86.48 | 9.51 | 87.02 | 9.72 | 91.21 | 7.95 |
DIDP | 10 | 86.22 | 8.02 | 91.78 | 4.52 | 89.30 | 6.54 |
2.5 樣品測定
以市場常見的纖維板、刨花板和飾面刨花板等人造板為研究對象,抽取了10批中密度纖維板樣品、5批高密度纖維板、10批刨花板樣品、5批飾面刨花板,按1.3方法處理后,進行GC–MS分析,測定結果見表6。
樣品 | DBP | BBP | DEHP | DNOP | DINP | DIDP |
3# 中密度纖維板 | 34.8 | ND | 162.7 | - | - | - |
11# 高密度纖維板 | 24.3 | 44.5 | 21.5 | – | 315.6 | – |
22# 飾面板( 刨花板) | 58.7 | ND | 146.7 | – | – | – |
25# 飾面板( 刨花板) | 21.3 | 35.3 | 49.4 | – | – | – |
27# 飾面板( 刨花板) | 78.3 | ND | 56.5 | – | – | – |
表6檢測結果表明,從市場隨機采集的人造板樣品中部分樣品含有PAEs,其中包括一批中密度纖維板,一批高密度纖維板,3批飾面刨花板。中密度纖維板和高密度纖維板中的PAEs主要來源于膠黏劑,纖維板在生產過程中施膠量較大,有時根據工藝要求,需要將兩種或兩種以上的膠黏劑進行配比使用。同時發現飾面刨花板中PAEs檢出比例較高,將飾面板表面層和基材進行分別測試發現,表面層中PAEs含量較高,而基材中PAEs含量很少,因此飾面刨花板中的PAEs主要存在于表面飾面層中。檢出的PAEs種類有DBP,BBP,DEHP,DINP,DIDP,其它PAEs未檢出。
3 結語
建立了氣相色譜–質譜(GC–MS)法同時測定不同類別人造板中6種鄰苯二甲酸酯的分析方法,研究了樣品分離、凈化方法,優化了色譜分離條件。通過提取特征離子進行檢測和確證,消除了基質干擾,避免產生假陽性結果。所建方法簡便、快速、準確,靈敏度高,可應用于各類人造板產品中鄰苯二甲酸酯類的測定,有助于人造板產品中鄰苯二甲酸酯污染的監控。