液相色谱-质谱法同时测定纺织品中19种含氯苯酚类化合物

高永刚，牛增元*，张艳艳，叶曦雯，罗 忻，张嘉蕴

(1.山东出入境检验检疫局 技术中心，山东 青岛 266003；2.青岛市产品质量监督检验研究院，山东 青岛 266022)

含氯苯酚类化合物具有良好的杀菌效果，是一类重要的杀菌剂，其在纺织业中用途广泛，是纺织品、皮革、织造浆料和印花色浆中普遍采用的一种防霉防腐剂。但含氯苯酚类化合物也是一种强毒性物质，难以降解且能在生物体内富集，可对环境和人体健康产生影响[1]。国际生态纺织品标签Oeko-Tex 100[2]已将三氯苯酚(Trichlorophenol,TrCP)、四氯苯酚(Tetrachlorophenol,TeCP)、五氯苯酚(Pentachlorophenol,PCP)、单氯苯酚(Chlorophenol,MCP)和二氯苯酚(Dichlorophenol,DCP)共19种含氯苯酚类化合物全部列入禁用物质清单，并且规定I类产品即婴幼儿用服装中6种三氯苯酚总含量不得超过0.20 mg/kg，3种四氯苯酚总含量不得超过0.05 mg/kg，五氯苯酚含量不得超过0.05 mg/kg，3种单氯苯酚总计不得超过0.5 mg/kg，6种二氯苯酚总计不得超过0.5 mg/kg。因此，建立准确快速检测纺织品中含氯苯酚类化合物的分析方法对产品质量安全、环境健康具有重要的现实意义及应用需求。

目前，纺织品中含氯苯酚类化合物的检测方法有气相色谱-质谱法、液相色谱法、超高效液相色谱-高分辨质谱法(UPLC-Orbitrap HRMS)等。GB/T 18414采用碳酸钾溶液提取，乙酸酐衍生化后GC-MS测定[3-4]；高永刚等研究了中空纤维液相微萃取/高效液相色谱同时测定纺织品中10种含氯苯酚的方法[5]；李琳等研究了加速溶剂萃取/高效液相色谱测定皮革和纺织品中五氯苯酚和四氯苯酚的方法[6]。但以上方法的提取检测过程相对繁琐，且仅针对其中的2～10种含氯苯酚进行测定，不利于快速检测。而运用UPLC-Orbitrap HRMS对含氯苯酚进行快速筛查的方法[7]，其所用仪器昂贵，成本较高，一般实验室很难开展相关检测。此外，采用多种方法检测所有含氯苯酚类化合物的含量也造成了时间和成本的浪费。为满足严格的法规要求及纺织产品质量控制的实际需要，本方法利用液相色谱-质谱定性能力强、定量准确、检测灵敏等优点，建立了同时测定纺织品中19种含氯苯酚类化合物的方法。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

Agilent 6120液相色谱-质谱仪(美国Agilent公司)；R215旋转蒸发仪(瑞士Buchi公司)；超声波发生器(昆山市超声仪器有限公司)；0.22 μm针式滤膜过滤头(津腾实验设备有限公司)。

甲醇(色谱纯，美国Tidia公司)；乙酸、乙酸铵(色谱纯，上海安谱实验科技股份有限公司)；实验用水为超纯水，电阻率为18.2 MΩ·cm。19种含氯苯酚类化合物标准品(化合物名称见表1)均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司，纯度均≥98%。用甲醇将每种标准物质配制成1 000 mg/L的标准储备液，于4 ℃下避光储存。准确移取适量标准储备溶液，用甲醇配制成浓度为10 mg/L的混合标准工作溶液，或根据需要配制成其他浓度的标准工作溶液。5 mmol/L乙酸铵溶液(含0.4 %乙酸)：称取0.385 g乙酸铵，用水溶解并定容至1 000 mL，摇匀备用。

1.2 色谱-质谱条件

色谱柱：Poroshell 120 SB-C18柱；柱温：40 ℃；进样量：2.0 μL。流动相A：5 mmol/L乙酸铵溶液，流动相B：甲醇；流速：0.25 mL/min。梯度洗脱程序：0～15.0 min，40%～75%B；15.0～20.0 min，75%B；20.0～20.1 min，75%～40%B；20.1～25.0 min，40%B。扫描模式：电喷雾负离子模式(ESI-)；干燥气流量：12 mL/min；干燥气温度：350 ℃；碰撞解离电压：95 V；选择离子扫描(SIM)模式。扫描参数见表1。

表1 19种含氯苯酚类化合物的扫描参数Table 1 Scan parameters of selected ion for 19 chlorinated phenols

*quantitation ion

1.3 样品前处理

取代表性样品，将其剪碎至长5 mm×宽5 mm以下，混匀。称取1.0 g(精确至1 mg)试样，置于样品瓶中，加入20 mL甲醇混匀后，于常温下超声提取20 min，将提取液倒入鸡心瓶，样品残渣再分别用20 mL甲醇超声提取，合并提取液于鸡心瓶中，旋转蒸发仪浓缩至近干，用甲醇定容至1 mL，混匀，经针孔滤膜过滤后，液相色谱-质谱仪测定。

2 结果与讨论

2.1 提取方式的选择

纺织品中含氯苯酚类化合物常用的提取方式主要有超声辅助萃取、索氏提取、固液振荡萃取、微波萃取及加速溶剂萃取等方法。其中，索氏提取效率较高，但过程繁琐，提取时间长，试剂消耗量大，不推荐使用。加速溶剂萃取设备昂贵，普及率不高。基于方法的普及性和可操作性，本方法对固液振荡萃取、超声辅助萃取两种方式进行比较。取阳性样品(样品基质为棉标准贴衬，采用整理加工工艺添加含氯苯酚类化合物)，按“1.3”方法进行实验。结果显示，两种萃取方式的实验结果无显著区别，但固液振荡萃取法的平行性稍差。本方法最终选用超声辅助萃取法。

2.2 提取溶剂的选择

含氯苯酚类化合物均可溶于多种有机溶剂，一般作为提取的有机溶剂有甲醇、甲苯、氯苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等。取自制棉、涤纶、丝3种基质阳性样品，用甲醇、甲苯、氯苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚、二氯甲烷等进行萃取，实验按“1.3”方法进行操作，结果显示，苯系溶剂、甲醇和丙酮均对各基质的纺织品有较好的提取效率。考虑到苯系溶剂的毒性较大，对环境危害大，且共溶杂质较多，会干扰定量结果。用丙酮作提取溶剂最终需用甲醇定容。而选用甲醇作提取溶剂，提取效率高，提取液所含杂质少，干扰较少，易于定量且定量结果更为准确。因此，实验最终选择甲醇作为提取溶剂。

2.3 提取时间的选择

选取含有含氯苯酚类化合物的阳性样品(样品基质为丝标准贴衬，采用整理加工工艺添加含氯苯酚类化合物)，每个时间设置3个平行样。放入密封样品瓶中，加入20 mL甲醇溶液，在常温条件下考察不同超声萃取时间(10、20、30、40 min)的影响。结果显示，样品经过10 min超声提取的结果明显偏低，经20 min和30 min超声提取的结果差别不大，经40 min超声提取后，测定结果最高，但考虑到超声提取时间过长，会引起提取溶剂的温度升高，方法的精密度偏差较大，以及会产生噪音等环境污染。因此本方法最终采用超声提取20 min。

2.4 提取温度的选择

选取阳性样品，设置常温、40 ℃、60 ℃ 3个不同的温度，每个温度设置3个平行样。放入密封样品瓶中，加入20 mL甲醇溶液，在频率为40 kHz的超声波浴中，对样品超声提取20 min，结果显示，不同温度下的测试结果差别不大。但温度较高时，方法的精密度(RSD)相对较大，这可能是由于温度越高，提取溶剂越易挥发，导致结果的平行性越差，偏差越大。因此本方法选择常温下超声提取。

2.5 提取次数的选择

选取阳性样品，放入具塞密封玻璃瓶中，加入20 mL甲醇溶液，超声提取20 min，提取液转移至鸡心瓶中，浓缩，定容至1 mL，用0.22 μm有机滤膜过滤，上机测试；提取瓶中样品再次加入20 mL甲醇，按照相同的条件进行测试，重复操作两次。对提取结果进行比较，结果显示，对于阳性样品，使用20 mL甲醇提取时，第1次提取的提取率约97%。进行第2次提取后，提取效率可达99%左右。而第3次提取对实验回收基本无贡献。因此，方法选择使用甲醇提取2次。

2.6 流动相的选择

本文的19种目标化合物中有单氯苯酚(3个)、二氯苯酚(6个)、三氯苯酚(6个)、四氯苯酚(3个)等4组同分异构体，这些同分异构体的物理化学性质差别不大。因此，要实现各组同分异构体的完全分离具有较大难度。

根据对上述化合物前期的研究经验，结合文献报道[5-7]，分别以甲醇、乙腈作为有机相，5 mmol/L 乙酸铵(pH约为6.8)、5 mmol/L 乙酸铵(含0.4 %乙酸,pH约为4.0)作为水相，比较了不同流动相下的分离效果。结果发现，有机相中乙腈作为流动相时，基线存在漂移，色谱峰分离度小，分离效果较甲醇流动相差，且响应也明显低于甲醇流动相。同样，在负离子模式下，水相流动相采用5 mmol/L乙酸铵(pH约为6.8)时，同一目标化合物的色谱峰出现分叉，响应相对较低且化合物分离不完全，分离度不高。随着流动相pH值的降低，目标物的响应强度逐渐提高，色谱峰形变好且色谱分离更为完全。考虑到流动相pH过低会对色谱柱及管路造成损害和影响，因此本方法最终选用甲醇-乙酸铵(含0.4 %乙酸)作为流动相。

图1 19种含氯苯酚化合物标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatogram of 19 chlorinated phenols standard solutionthe number denoted was the same as that in Table 1;concentrations of MCP,DCP,TrCP,TeCP and PCP were all 0.05 mg/L

2.7 色谱柱的选择

分别考察了Poroshell 120 SB-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)柱和ZORBAX SB-C18(4.6 mm×250 mm,5.0 μm)柱对19种含氯苯酚类化合物的分离效果。其中，Poroshell 120 SB-C18填料具有实心核，可有效限制扩散距离，提高分离速度。而ZORBAX SB-C18适于难以分离的酸性、碱性和极性化合物的保留，且在宽的pH范围内有良好的稳定性。实验结果显示，同样浓度的含氯苯酚溶液在Poroshell 120 SB-C18柱上的响应值高且具有较高的分离度，可最大程度将难以分离的含氯苯酚同分异构体化合物分离。而ZORBAX SB-C18的响应值低于Poroshell 120 SB-C18，且分离效果欠佳。因此，本方法最终采用Poroshell 120 SB-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)柱。图1为优化条件下，19种含氯苯酚化合物标准溶液的色谱图。

2.8 流速与柱温

在不改变其他色谱条件的前提下，随着流速的增加，整体保留时间不断减小，可有效的提高分析效率。但提高柱流速，虽缩短保留时间，但会导致柱压不断升高，当流速为0.30 mL/min时，柱压即达到3.78×107Pa，且分离效果并无显著改善。整体考虑，选择流速为0.25 mL/min，此时柱压适中，保留时间和分离度均处在合理范围。

确定流速0.25 mL/min，考察柱温对分离效果的影响，发现随着温度的升高，分离度提高，峰形更加尖锐，柱压随着温度的升高而下降，保留时间则随着温度的升高而减小。当柱温达到40 ℃时，柱效和分离度均能达到比较满意的效果。考虑到较高的柱温容易损伤色谱柱，因此，最终选择柱温为40 ℃。

2.9 线性范围与检出限

鉴于本文所研究的19种含氯苯酚化合物同分异构体较多，色谱分离的难度大，同时结合Oeko-Tex Standard 100中对含氯苯酚类化合物的限量要求，本方法确定选用同种化合物的总和进行定性定量分析。以二氯苯酚为例，提取特征离子后，取色谱图上所有二氯苯酚色谱峰加和，以二氯苯酚总量进行计算。

移取适量19种含氯苯酚标准储备溶液，使其浓度分别为0.05、0.25、2.50、5.00 mg/L的标准工作液，在选定的实验条件下，对一系列浓度的标准溶液进行测定，并以色谱峰面积(Y)对分析物的质量浓度(X,mg/L)进行线性回归。结果显示，同种含氯苯酚化合物，即单氯苯酚(MCP)、二氯苯酚(DCP)、三氯苯酚(TrCP)、四氯苯酚(TeCP)、五氯苯酚(PCP)的总含量均在0.05～5.0 mg/L范围内与其对应的峰面积之和呈良好线性关系，其相关系数(r)均大于0.999 90。以响应信号大于噪声标准偏差的10倍对应的加标样品溶液浓度确定方法的定量下限，测得MCP、DCP、TrCP、TeCP、PCP的定量下限均为0.05 mg/kg。

2.10 回收率与相对标准偏差

以不含目标化合物的棉涤纶混纺织物作为空白基质，分别添加0.05 mg/L、0.5 mg/L和5.0 mg/L 3个不同浓度水平的19种含氯苯酚类化合物混标，每个加标浓度水平均制备6份平行样，按上述方法测试，计算方法的平均回收率。由表2可以看出，方法的平均回收率为80.3%～104%，相对标准偏差为4.0%～9.8%。

表2 样品中19种含氯苯酚类化合物的回收率与相对标准偏差(n=6)Table 2 Recoveries and RSDs of 19 chlorinated phenols in samples(n=6)

2.11 阳性样品的测定

模拟纺织品生产工艺流程，选用不含目标化合物的棉涤织物作为基质样品，将变性淀粉浆料和聚乙烯醇类浆料混合，向其中添加TeCP和PCP标准物质，搅拌均匀，将织物充分浸泡上浆，热烧碱溶液退浆，30 ℃烘干，自制含氯苯酚阳性样品。对所制备的样品按照实验方法进行检测，进行6次平行测定。从实验结果看，添加的TeCP和PCP均能够全部检出，且其相对标准偏差(RSD)分别为6.2%和0.55%，方法的精密度符合要求。

3 结 论

本文以甲醇为提取溶剂，采用超声辅助萃取法萃取纺织品中的19种含氯苯酚类化合物，并采用液相色谱-质谱法进行测定，从而建立了一种同时测定纺织品中19种含氯苯酚类化合物的方法。实验结果显示，该方法操作简单、分离度高、线性关系良好、定量下限低、精密度高，可满足纺织品中19种含氯苯酚类化合物的检测需要。