新污染物是指具有生物毒性、環(huán)境持久性和生物累積性等特征，對生態(tài)環(huán)境或人體健康存在較大風(fēng)險(xiǎn)，但尚未納入環(huán)境管理，或者現(xiàn)有管理措施不足以應(yīng)對的有毒有害化學(xué)物質(zhì)。2022年5月，國務(wù)院印發(fā)了《新污染物治理行動方案》，該方案指出，目前國內(nèi)外廣泛關(guān)注的新污染物主要有三大類：一是持久性有機(jī)污染物；二是內(nèi)分泌干擾物；三是抗生素。六溴環(huán)十二烷（HBCDs）和四溴雙酚A（TBBPA）屬于持久性有機(jī)污染物，近年來作為新污染物受到廣泛關(guān)注[1-2]。這兩類物質(zhì)是常見的溴代阻燃劑，因其優(yōu)良的阻燃性能，被廣泛應(yīng)用于建筑材料、車輛、紡織品和家用電器等產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過程中[3-4]。已有研究證實(shí)HBCDs和TBBPA具有生物富集性[5]，并且對人體及哺乳動物有一定毒性[6-7]。國內(nèi)外研究表明，這兩類物質(zhì)可在各類環(huán)境介質(zhì)和生物體中被不同程度地檢出[8-9]。為了減少HBCDs帶來的污染，我國在2021年底全面禁止HBCDs的生產(chǎn)和使用；2023年生態(tài)環(huán)境部制定了《重點(diǎn)管控新污染物清單（2023年版）》，明確HBCDs屬于已淘汰類新污染物，禁止其生產(chǎn)、加工使用以及進(jìn)出口。盡管目前尚無明確禁止TBBPA生產(chǎn)和使用的法規(guī)，但作為新污染物，其與HBCDs性質(zhì)相似，也存在污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為加強(qiáng)對這兩類物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)管控，提高新污染物治理能力，建立針對這兩類物質(zhì)的快速、有效、可靠且經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測方法十分必要。
我國在HBCDs和TBBPA的監(jiān)測技術(shù)方面起步較晚，分析方法以液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[10-11]為主，大多聚焦在食品、土壤和生物體中[12-13]，對水體的測定研究較少。水中HBCDs和TBBPA的前處理方法主要是液液萃取法，如海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T 261—2018《海水中六溴環(huán)十二烷的測定 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》測定海水中的HBCDs時，使用40 mL正己烷分兩次對500 mL海水樣品進(jìn)行液液萃?。晃墨I(xiàn)[10]使用100 mL二氯甲烷分兩次液液萃取水中的HBCDs和TBBPA；文獻(xiàn)[14]使用100 mL二氯甲烷分兩次液液萃取水中的HBCDs，這些方法均需要消耗大量的有機(jī)溶劑。同時，大部分監(jiān)測方法會在樣品采集后直接過濾除去水樣中的懸浮物[14-17]，但并未考慮懸浮物中是否含有HBCDs和TBBPA，造成測定結(jié)果偏低。因此，本工作采用固相萃取-液相色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜法同時測定水中3種HBCDs（包括α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD）和TBBPA的含量，將水樣中的懸浮物和水樣作為一個整體，對樣品的前處理和儀器工作條件進(jìn)行了優(yōu)化，可滿足大批量水樣的監(jiān)測分析要求。
1. 試驗(yàn)部分
1.1 儀器與試劑
1290 UPLC-6460 QQQ MSD型高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀；Auto Vap S8型全自動定量濃縮儀；Visiprep DL24位型固相萃取裝置；ChromP固相萃取柱（500 mg/6 mL）；HLB固相萃取柱（500 mg/6 mL）；GCB固相萃取柱（500 mg/6 mL）；氨基柱（500 mg/6 mL）。
3種HBCDs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的質(zhì)量濃度均為100.0 mg·L−1，溶劑為甲醇，編號1ST80883-100M。
TBBPA標(biāo)準(zhǔn)溶液：100.0 mg·L−1，溶劑為甲醇，編號1ST8713-100M。
碳同位素標(biāo)記的α-HBCD（13C12-α-HBCD）標(biāo)準(zhǔn)溶液：50.0 mg·L−1，溶劑為甲苯，編號CLM-7922-S。
碳同位素標(biāo)記的β-HBCD（13C12-β-HBCD）標(biāo)準(zhǔn)溶液：50.0 mg·L−1，溶劑為甲苯，編號CLM-7923-S。
碳同位素標(biāo)記的γ-HBCD（13C12-γ-HBCD）標(biāo)準(zhǔn)溶液：50.0 mg·L−1，溶劑為甲苯，編號CLM-7924-S。
碳同位素標(biāo)記的TBBPA（13C12-TBBPA）標(biāo)準(zhǔn)溶液：50.0 mg·L−1，溶劑為甲醇，編號CLM-4694-S。
氘代同位素標(biāo)記的α-HBCD（α-HBCD-d18）標(biāo)準(zhǔn)溶液：50.0 mg·L−1，溶劑為甲苯，編號DaHBCD。
混合標(biāo)準(zhǔn)中間液：分別取適量的3種HBCDs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和TBBPA標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甲醇稀釋并定容，配制成質(zhì)量濃度為10.0 mg·L−1的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液。
提取內(nèi)標(biāo)溶液：分別取適量的13C12-α-HBCD標(biāo)準(zhǔn)溶液、13C12-β-HBCD標(biāo)準(zhǔn)溶液、13C12-γ-HBCD標(biāo)準(zhǔn)溶液和13C12-TBBPA標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甲醇稀釋并定容，配制成質(zhì)量濃度為1.00 mg·L−1的提取內(nèi)標(biāo)溶液。提取內(nèi)標(biāo)溶液用于修正樣品在前處理過程中產(chǎn)生的誤差。
進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)溶液：取適量的α-HBCD-d18標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甲醇稀釋并定容，配制成質(zhì)量濃度為1.00 mg·L−1的進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)溶液。進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)溶液用于修正儀器進(jìn)樣過程中產(chǎn)生的誤差。
混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列：取適量的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液，用甲醇逐級稀釋，加入適量的提取內(nèi)標(biāo)溶液和進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)溶液，配制成α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD、TBBPA的質(zhì)量濃度為2.00，5.00，10.0，20.0，50.0，100，200 μg·L−1，提取內(nèi)標(biāo)和進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度為20.0 μg·L−1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。
甲醇、乙腈均為色譜純；丙酮、二氯甲烷均為農(nóng)殘級；試驗(yàn)用水為超純水。
1.2 儀器工作條件
1.2.1 色譜條件
Extend C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，3.5 μm）；流量0.3 mL·min−1；進(jìn)樣量10.0 μL；柱溫35 ℃；流動相A為水，B為體積比1∶1的甲醇-乙腈混合溶液。梯度洗脫程序：0~3 min，B由30%升至80%；3~9 min，B由80%升至93%；9~10 min，B由93%降至30%，保持2 min。
1.2.2 質(zhì)譜條件
電噴霧離子（ESI）源，負(fù)離子（ESI−）模式掃描；干燥氣溫度320 ℃，干燥氣流量6 L·min−1；霧化氣壓力241.3 kPa；鞘氣溫度340 ℃，鞘氣流量11 L·min−1；毛細(xì)管電壓1 500 V；噴嘴電壓2 000 V；多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 樣品采集與保存
按照HJ 91.1—2019《污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，用棕色采樣瓶采集樣品，確保滿瓶采集。在每升水樣中加入80 mg硫代硫酸鈉和5 mL甲醇，混勻，于4 ℃以下避光運(yùn)輸、保存，14 d內(nèi)完成樣品前處理，30 d內(nèi)完成分析。
1.3.2 樣品制備
取1 L樣品，加入20.0 μL提取內(nèi)標(biāo)溶液，混勻，抽濾過0.45 μm濾膜，收集濾液。將抽濾后的濾膜剪碎置于15 mL離心管中，加入5 mL丙酮，超聲提取20 min，過0.45 μm聚四氟乙烯（PTFE）針頭式過濾器，該濾液與抽濾后的濾液合并，過ChromP固相萃取柱（依次用二氯甲烷、丙酮、甲醇和水各10 mL活化），氮?dú)獯祾吖滔噍腿≈?0 min，用15.0 mL體積比9∶1的二氯甲烷-丙酮混合溶液洗脫，收集洗脫液置于濃縮儀中，氮吹至近干，殘余物用甲醇溶解并定容至1.0 mL，加入20.0 μL進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)溶液，混勻，過0.22 μm PTFE針頭式過濾器，按照儀器工作條件測定。
2. 結(jié)果與討論
2.1 前處理方法的優(yōu)化
2.1.1 固相萃取柱
固相萃取法具有操作簡單、溶劑消耗少，能同時完成萃取和凈化，并可實(shí)現(xiàn)自動化操作等優(yōu)勢。常用于樣品萃取和凈化的固相萃取柱有鍵合硅膠固相萃取柱（如氨基柱）、無機(jī)固相萃取柱（如GCB柱）、高聚物固相萃取柱（如HLB柱、ChromP柱），試驗(yàn)考察了上述4種固相萃取柱對各目標(biāo)化合物萃取效果的影響，結(jié)果見圖1。
由圖1可知：采用GCB柱時，HBCDs和TBBPA回收率基本為0，可能由于GCB柱對含有苯環(huán)官能團(tuán)的目標(biāo)化合物（如TBBPA）具有較強(qiáng)的吸附能力[12，18]，HBCDs雖不含苯環(huán)但與TBBPA結(jié)構(gòu)相似，導(dǎo)致這兩類目標(biāo)化合物難以被洗脫；采用氨基柱時，TBBPA回收率基本為0，可能由于TBBPA存在兩個酚羥基，屬于離子型有機(jī)污染物，其pKa1為7.5，在中性環(huán)境中，TBBPA部分會以陰離子的形式存在，且TBBPA的極性大于HBCDs的，導(dǎo)致其在氨基柱上的保留能力過強(qiáng)，難以被洗脫；采用HLB柱和ChromP柱時，4種目標(biāo)化合物均能被萃取，可能由于HLB柱和ChromP柱填料均為親水親脂型聚合物，可萃取的化合物極性范圍較寬，而采用ChromP柱的回收率均高于HLB柱的，可能因?yàn)镃hromP柱的填料是苯乙烯-二乙烯基苯，更適合萃取芳香型化合物[19-20]。因此，試驗(yàn)選擇的固相萃取柱為ChromP柱。
2.1.2 洗脫溶劑及用量
試驗(yàn)首先嘗試以甲醇為洗脫溶劑，考察了甲醇用量對各目標(biāo)化合物回收率的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)甲醇用量為30 mL時，TBBPA的回收率為80.0%，但HBCDs的回收率僅為50.0%；繼續(xù)增大甲醇用量到50 mL時，HBCDs的回收率仍只有60.0%，可能由于HBCDs是非極性化合物，甲醇的洗脫能力不足。因此，試驗(yàn)選擇洗脫能力更大的溶劑，包括丙酮、二氯甲烷、正己烷及其混合溶液，考察了不同洗脫溶劑（體積比9∶1的正己烷-丙酮混合溶液、體積比1∶1的正己烷-丙酮混合溶液、體積比9∶1的二氯甲烷-丙酮混合溶液、體積比1∶1的二氯甲烷-丙酮混合溶液）對4種目標(biāo)化合物洗脫效果的影響，結(jié)果見圖2。
由圖2可知：采用體積比1∶1的正己烷-丙酮混合溶液作為洗脫溶劑時，3種HBCDs的回收率較差；采用其余3種混合溶液作為洗脫溶劑時，4種目標(biāo)化合物的回收率均大于80.0%?？紤]到二氯甲烷的揮發(fā)性優(yōu)于正己烷的，且采用體積比9∶1的二氯甲烷-丙酮混合溶液作為洗脫溶劑時，4種目標(biāo)化合物的回收率最高，試驗(yàn)選擇的洗脫溶劑為體積比9∶1的二氯甲烷-丙酮混合溶液。
試驗(yàn)進(jìn)一步考察了不同用量（1.5，3.0，4.5，6.0，7.5，9.0，10.5，12.0，13.5，15.0 mL）洗脫溶劑對4種目標(biāo)化合物回收率的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)洗脫溶劑用量為10.5 mL時，4種目標(biāo)化合物的回收率基本達(dá)到最大，繼續(xù)增大洗脫溶劑用量并不能提高目標(biāo)化合物的回收率?？紤]到不同批次固相萃取柱的差異，試驗(yàn)選擇的洗脫溶劑用量為15.0 mL。
2.1.3 溶液酸度
由于TBBPA存在兩個酚羥基，溶液酸度會影響TBBPA的存在狀態(tài)，試驗(yàn)以空白加標(biāo)樣品（加標(biāo)量為5.0 ng·L−1）為研究對象，考察了不同溶液酸度（pH 1，2，4，7，8）對4種目標(biāo)化合物回收率的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)溶液pH為1時，4種目標(biāo)化合物的回收率均較低；當(dāng)溶液pH為2~8時，4種目標(biāo)化合物的回收率沒有明顯差異，可能與ChromP柱的填料為親水親脂型聚合物有關(guān)。為了簡化操作，提高樣品前處理效率，試驗(yàn)不額外調(diào)節(jié)溶液酸度。
2.1.4 水樣中懸浮物的前處理
試驗(yàn)以加標(biāo)地表水（加標(biāo)量為20 ng·L−1）為研究對象，分別對經(jīng)0.45 μm濾膜抽濾后的水樣、抽濾后的濾膜（水樣中懸浮物以顆粒物形式吸附在濾膜上）進(jìn)行前處理，考察了4種目標(biāo)化合物在水中和顆粒物中的分布狀況。結(jié)果顯示，TBBPA在抽濾后的濾膜上基本未被檢出，而HBCDs有近33%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分布在顆粒物中，可能與目標(biāo)化合物的性質(zhì)有關(guān)，HBCDs是非極性化合物，而TBBPA具有一定極性且存在兩個酚羥基，相較于HBCDs，TBBPA在水中具有更好的溶解性。因此，測定水樣時需對抽濾后的濾膜進(jìn)行提取。
超聲是固體樣品常用的提取方法，利用“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的沖擊波，使溶液湍流加快，加速熱傳遞并與溶質(zhì)分散，從而增強(qiáng)提取溶劑與水樣間的質(zhì)量傳輸，提高提取效率。試驗(yàn)固定超聲提取時間20 min，提取溶劑5 mL，考察了不同提取溶劑（甲醇、丙酮和二氯甲烷）對抽濾后的濾膜中HBCDs提取效率的影響。結(jié)果顯示，采用丙酮和二氯甲烷提取時，HBCDs的回收率相差不大，但采用甲醇提取時，回收率較低，這可能與HBCDs的非極性性質(zhì)有關(guān)?？紤]到超聲提取液中可能含有基質(zhì)干擾物質(zhì)，需對超聲提取液進(jìn)行固相萃取凈化處理，而二氯甲烷與水不互溶，試驗(yàn)選擇丙酮作為提取溶劑。
2.2 色譜條件的優(yōu)化
研究表明，流動相中乙腈有利于β-HBCD和γ-HBCD的分離，甲醇有利于α-HBCD和β-HBCD的分離[21]。試驗(yàn)考察了流動相體系中的不同有機(jī)相（甲醇、乙腈、體積比1∶1的甲醇-乙腈混合溶液）對3種HBCDs分離效果的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)有機(jī)相為甲醇時，β-HBCD和γ-HBCD色譜峰的分離度較低；當(dāng)有機(jī)相為乙腈時，α-HBCD和β-HBCD色譜峰的分離度較低；當(dāng)有機(jī)相為體積比1∶1的甲醇-乙腈混合溶液時，3種HBCDs色譜峰的分離效果最好，且與基線分離。因此，試驗(yàn)選擇體積比1∶1的甲醇-乙腈混合溶液作為流動相體系中的有機(jī)相。
增大進(jìn)樣量能提高方法的靈敏度，但進(jìn)樣量過大可能影響目標(biāo)化合物的分離度和峰形，進(jìn)而影響目標(biāo)化合物的定性定量。試驗(yàn)以100 μg·L−1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液為研究對象，考察了進(jìn)樣量為1.0~20.0 μL時4種目標(biāo)化合物峰形的變化情況。結(jié)果顯示：當(dāng)進(jìn)樣量由1.0 μL增大至10.0 μL時，4種目標(biāo)化合物的峰形無明顯變化，峰響應(yīng)強(qiáng)度則逐漸增強(qiáng)；當(dāng)進(jìn)樣量增大至20.0 μL時，4種目標(biāo)化合物均出現(xiàn)不同程度的前展現(xiàn)象，其中TBBPA的峰形變化最為明顯。這可能因?yàn)榛旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液的溶劑為甲醇，而初始流動相僅含30%（體積分?jǐn)?shù)）有機(jī)相，當(dāng)進(jìn)樣量較小時，目標(biāo)化合物在色譜柱中的擴(kuò)散尚可在較短時間內(nèi)完成，不影響目標(biāo)化合物的峰形，而隨著進(jìn)樣量逐漸增大，目標(biāo)化合物總量逐漸增大，當(dāng)進(jìn)樣量增大到一定量時，目標(biāo)化合物在色譜柱前端無法充分?jǐn)U散，進(jìn)而導(dǎo)致峰形發(fā)生扭曲。為了保證色譜峰峰形，同時得到最佳的檢出限，試驗(yàn)選擇的進(jìn)樣量為10.0 μL，得到的MRM色譜圖見圖3。
2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測定下限
按照儀器工作條件測定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，以目標(biāo)化合物與提取內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度之比為橫坐標(biāo)，以目標(biāo)化合物與提取內(nèi)標(biāo)的響應(yīng)強(qiáng)度之比為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示，4種目標(biāo)化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍均為2.00~200 μg·L−1，線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表2。
平行配制7份空白加標(biāo)樣品（加標(biāo)量為2.00 ng·L−1）并進(jìn)行測定，依據(jù)HJ 168—2020《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差s，以3.143s計(jì)算檢出限，以4倍檢出限計(jì)算測定下限，結(jié)果見表2。
2.4 精密度和回收試驗(yàn)
對地表水樣品進(jìn)行3個濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個濃度水平重復(fù)測定6次，計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表3。
由表3可知，4種目標(biāo)化合物的回收率為88.4%~129%，測定值的RSD為2.3%~15%，表明該方法準(zhǔn)確度和精密度較好，可以滿足痕量分析的需求。
2.5 方法比對
將本方法與現(xiàn)有的分析方法進(jìn)行比對，結(jié)果見表4。
由表4可知：樣品的前處理方法主要為液液萃取或固相萃取。采用固相萃取時，由于水樣中含有一定量的懸浮物，一般會使用0.45 μm濾膜對樣品進(jìn)行預(yù)處理，而本方法顯示懸浮物中存在一定量的HBCDs，因此測定水樣時需考慮懸浮物中HBCDs的含量；采用液液萃取時，雖然萃取了懸浮物中的目標(biāo)化合物，但需要消耗較多的有機(jī)溶劑。本方法將水樣中的懸浮物和水樣作為一個整體，既萃取了水樣和懸浮物中的目標(biāo)化合物，又大幅減少了有機(jī)溶劑的消耗，檢出限等方面優(yōu)于部分文獻(xiàn)，能滿足水樣中HBCDs和TBBPA的測定需求。
2.6 樣品分析
按照試驗(yàn)方法分析在湖北省內(nèi)采集的32個地表水樣品和2個廢水樣品。結(jié)果顯示：在地表水樣品中，29個樣品中均未檢出4種目標(biāo)化合物，1個樣品中檢出TBBPA，檢出量為1.4 ng·L−1，1個樣品中檢出3種HBCDs，檢出量為0.5~1.7 ng·L−1，1個樣品中檢出α-HBCD、TBBPA，檢出量分別為1.9，1.4 ng·L−1；在廢水樣品中，2個樣品中均檢出TBBPA，檢出量分別為1.4，17.8 ng·L−1。檢測結(jié)果與文獻(xiàn)[25-26]基本一致，說明湖北省的部分水體已存在輕微的HBCDs和TBBPA污染。
本工作采用固相萃取-液相色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜法同時測定水中3種HBCDs和TBBPA的含量。該方法前處理簡便高效、可自動化，靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度較高，可滿足水樣中HBCDs和TBBPA的測定。
文章來源——材料與測試網(wǎng)
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號
