环境介质中单体和低聚有机磷酸酯同步检测的预处理方法

本发明涉及环境介质中单体和低聚有机磷酸酯同步检测的预处理方法，属于化学分析。

背景技术：

1、有机磷酸酯(organophosphate esters，opes)阻燃剂作为溴代阻燃剂的替代品，近些年全球需求增长迅速，2021年opes的全球年产量高达76万吨。根据取代基的不同，opes可分为卤代、烷基及芳基三种类型；根据磷酸基团数量的不同，opes又可分为单体和低聚两大类。鉴于取代基及基团数量的不同，每类opes的性质存在差异。opes是通过物理混合而非化学结合的方式添加到电子设备、纺织品和家具等产品中，因而在产品的生产、加工、使用及处置过程中易通过浸出和磨损等方式排放到环境中。

2、在空气、地表水、植物、沉积物和土壤等介质中均能监测到opes，浓度级别约为ng/l～μg/l(或ng/g～μg/g)。opes不仅存在于人类活动密集的环境中，在偏远地带也被普遍发现，有学者在偏远热带岛屿的空气中检测到与城市空气水平相当的opes。此外，opes具有生物毒性效应，通过呼吸、饮食及皮肤暴露等途径进入人体后会进行蓄积，进而增加人类的暴露风险。例如，单体opes中的氯代opes对人类肝脏存在明显的毒害损伤；烷基和芳香基opes影响生物细胞的正常生长代谢；低聚opes的毒性虽然比单体低，但其代谢产物的潜在风险可能更大。因此，探索能够有效检测opes在各种环境介质中浓度的方法具有重要意义。

3、opes的分析技术主要是高效液相色谱-串联质谱技术(lc-ms/ms)，在上机分析前的预处理过程是保障检测准确性的重要步骤。然而，由于环境介质的复杂性及不同类型opes之间的性质差异性，如何从不同环境介质中高效、便捷地提取opes是预处理技术的难点。

4、目前，从水体中提取opes的方法主要有固相萃取法、微波提取法、索氏提取法和液液萃取法；从植物中提取opes的方法主要包括超声耦合固相萃取法、超声提取法、索氏提取法和加速溶剂萃取法；从沉积物或土壤中提取opes的方法主要为超声耦合固相萃取法、索氏提取法、加速溶剂萃取法、超声提取法。这些方法主要是关注单体opes的检测，用到多种提取方式，涉及不同的有机提取剂，虽然每种已报道的预处理方法可以获得较好的回收率，但是，尚无一个完整的预处理方法体系可以低成本、便捷、高效地从多种环境介质中同步提取十种以上的opes(包括单体和低聚)。

5、经过检索，目前有关超声提取法、固相萃取法进行opes预处理的专利包括：(1)沉积物有机磷酸酯及代谢产物lc-ms/ms分析方法(申请号202111286000.9)，该方法将海洋沉积物样品经超声提取后，采用c18固相萃取柱进行富集和净化，用lc ms/ms仪测定了12种单体opes，回收率在69.5％到149.2％之间。(2)植物组织和/或亚细胞结构中有机磷酸酯的测定方法与应用(申请号cn202210647975.8)，该方法将样品超声提取后，使用复合层析柱和石墨化碳黑柱富集净化，用气相色谱串联质谱仪测定12种单体opes，回收率在50％到130％之间。(3)固相萃取结合气相色谱-质谱同时检测水环境介质中多种有机磷酸酯的方法(申请号202210171519.0)，该方法将水样用hlb小柱进行固相萃取，通过气相色谱质谱仪测定12种单体opes，回收率在52.1％到123.1％之间。(4)一种土壤/沉积物中有机磷酸酯的检测方法(申请号202110371067.6)，该方法将土壤/沉积物样品超声离心后，在上清液中加入psa、c18和无水mgso4组成的填料进行净化，再利用lc-ms/ms测定溶液中的10种单体opes，回收率在91.1％到133.5％之间。上述四个专利皆是针对单一环境介质中opes的检测方法，无法证明相同的超声提取方式、固相萃取方法能否通用于其他环境介质；而且四个专利均是针对单体opes的检测，无法确定检测方法是否适用于低聚opes；另外，上述专利的opes回收率范围在50％到150％之间，一些opes的回收率较低(约为50％)，有待通过改进预处理方法进行提升。因此，需要建立一个适用于多种环境介质、可以同时检测多种单体和低聚opes且回收率高的opes预处理方法体系，以保障lc-ms/ms检测的准确性。

技术实现思路

1、技术问题：

2、opes广泛存在于多种环境介质中，且种类众多性质各异，其检测技术存在对各环境介质的预处理方法不统一、不能有效同步检测单体和低聚opes、某些opes的回收率较低下等问题。

3、技术方案：

4、本发明旨在构建适用于多种环境介质中单体和低聚有机磷酸酯同步检测的预处理方法，为opes检测的低成本、便捷性和高效性提供了有力支撑。

5、本发明提供适用于多种环境介质中单体和低聚有机磷酸酯同步检测的预处理方法，该方法包括四个关键步骤：(1)固相样品的冻干及超声提取；(2)水相样品和固相样品提取液的过滤；(3)固相萃取；(4)氮吹复溶。预处理结束后，氮吹复溶的样品采用lc-ms/ms技术进行13种单体opes和3种低聚opes的测定。

6、所述适用于多种环境介质中单体和低聚有机磷酸酯同步检测的预处理方法，所述多种环境介质是指水体、植物、沉积物和土壤，包括以下步骤：

7、(1)固相样品的冻干及超声提取

8、将植物、沉积物或土壤样品利用冻干机冻干，经粉碎后加入乙腈溶剂，通过涡旋震荡和超声离心的方式进行提取，提取过程重复三次，合并上清液并用超纯水定容。

9、(2)水相样品和固相样品提取液的过滤

10、将水相样品以及步骤(1)所得植物、沉积物、土壤样品的提取液用玻璃纤维滤膜进行粗滤和微滤，并将滤液的调节ph至3，所述水相样品包括取自海洋、湖泊、河流、池塘等地表水环境的水样。

11、(3)固相萃取

12、将envi-18固相萃取柱活化后，对步骤(2)所得滤液进行萃取、淋洗、干燥、洗脱。

13、(4)氮吹复溶

14、将步骤(3)所得洗脱液用氮气吹至干燥状态，再用乙腈溶剂复溶。

15、在本发明的一种实施方式中，所述单体和低聚有机磷酸酯共涉及16种opes，其中13种单体opes为：磷酸三乙酯(tep)、磷酸三丙酯(tprp)、磷酸三丁酯(tbp)、磷酸三(2-氯乙基)酯(tcep)、三(2-氯异丙基)磷酸酯(tcpp)、磷酸三苯酯(tphp)、2-乙基己基二苯基磷酸酯(ehdpp)、磷酸三间甲苯酯(tmpp)、磷酸三甲苯酯(tcrp)、磷酸三(丁氧基乙基)酯(tbep)、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(tdcp)、磷酸三辛酯(tehp)及三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯(tdtbpp)；3种低聚opes为：双酚a双二苯基磷酸酯(bdp)、间苯二酚四苯基二磷酸酯(v6)及2,2-双氯甲基-三亚甲基-双[双(2-氯乙基)磷酸脂](rdp)。此外，具有类似上述物质结构或性质的opes也可以借鉴本方法。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述冻干的条件为在-60～-50℃下真空冷冻干燥48～72h。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述沉积物、土壤样品的粉碎是指研磨并过100目筛网。

18、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述植物样品的粉碎是指经破壁机磨碎。

19、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，取冻干的固相样品质量为0.5～2g，每次提取时需加入乙腈溶液10～20ml，然后涡旋震荡1～3min、超声30～35min，所述超声的频率为45～59k hz，超声结束后进行离心，所述离心的转速为3100～3300rpm、时间为20～25min、温度为4℃，离心结束后分离出上清液并再次向固相样品中添加乙腈进行涡旋震荡、超声和离心。

20、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，多次离心所得的上清液混合后需要用超纯水定容到500～1000ml。

21、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，水相样品的体积为500～1000ml。

22、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)粗滤和微滤分别使用1.2μm和0.7μm的玻璃纤维滤膜，滤液用1mm的盐酸溶液调节ph至3。

23、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所用固相萃取柱为envi-18(500mg,6ml,supelco,usa)，活化时依次用到的溶液为二氯甲烷、乙腈和超纯水(ph＝3)，体积均为10～15ml；萃取柱的上样流速控制为每秒1到2滴，淋洗液为含10％甲醇的超纯水溶液(10～15ml)，萃取柱干燥方式为负压干燥25～30min；所用洗脱液为二氯甲烷和乙腈体积比为1：3的混合溶液，所需体积为10～15ml。

24、在本发明的一种实施方式中，步骤(4)洗脱液氮吹至干后用乙腈复溶，乙腈体积为0.5～1ml。

25、在本发明的一种实施方式中，所述样品预处理使用的器具(上样管除外)均为玻璃制品。

26、有益效果：

27、(1)植物、沉积物和土壤的性质存在较大差异，从三种介质中提取opes的难易程度不同，本发明针对三种介质调试了超声提取法的相关参数，并在超声前进行涡旋震荡，因此可以采用同一种超声提取方式最大程度地提取三种介质中的opes。

28、(2)本发明选择的固相萃取柱为envi-18小柱，具有较高的含碳量(17％)，亲和能力强，通过检测实际样品以及与其他萃取柱对比，结果表明该小柱既可以应用于水样中opes的富集和净化，也可用于植物、沉积物及土壤样品提取液中opes的富集和净化，并且不仅适用于单体opes也适用于低聚opes，同步检测单体和低聚opes的回收率高(60％～110％)。

29、(3)综上，本发明的预处理方法，可以广泛应用于各种地表水体、植物、沉积物、土壤介质中单体和低聚opes的同步检测。