液液萃取-气相色谱/质谱法同时测定水样中3种三烷基硫代磷酸酯类化合物

付善良， 丁 利， 肖家勇， 龚 强， 朱绍华， 成 婧， 王利兵

(湖南出入境检验检疫局技术中心，食品安全科学技术湖南省重点实验室，湖南长沙 410004)

化学品与人类的衣、食、住、行密不可分，对推动社会的发展进步起到了不可替代的作用。然而，它们在改善人类生活质量的同时，也给人类和环境带来了巨大的危害。人工合成的化学品许多具有毒性甚至剧毒，许多种类因具有致癌、致畸、致突变性以及干扰内分泌而受到禁用或限用。近年来，随着大规模的生产和应用，化学品对人类和生态环境的影响日益受到社会的关注。

三烷基硫代磷酸酯类化合物是有机磷农药中常见的杂质[1 - 3]。这些化学品存在于有机磷杀虫剂的工业制品中，大大增强了对哺乳动物的毒性[4,5]。并且，由于其结构与有机磷杀虫剂的结构相似，理化性质接近，所以也给有机磷杀虫剂的纯化带来较大的难度。这些杂质可随有机磷杀虫剂的使用进入环境，从而对人类健康和生态环境造成更大的危害。目前，国内外文献对于环境、动植物样品中的有机磷杀虫剂残留量检测方法的报道较多[6 - 11]，而对于存在于有机磷杀虫剂中的毒性更强的杂质的检测却鲜有报道。

本文采用液液萃取法提取水样中的O,O,S -三甲基硫代磷酸酯(TMPT)、O,O,S -三甲基二硫代磷酸酯(TMDTP)和O,O,O -三乙基硫代磷酸酯(TETP)3种硫代磷酸酯类化学品(结构式见图1)，用气相色谱/质谱(GC/MS)法测定。方法简便、快速、准确、灵敏，应用于实际样品的检测，结果满意。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GCMS -QP2010 Plus气相色谱-质谱联用仪(日本，岛津公司)；7890A气相色谱仪(美国，安捷伦公司)，带火焰光度检测器；TDZ4-WS型低速离心机；Turbovap Ⅱ型全自动氮吹浓缩仪。

O,O,S -三甲基硫代磷酸酯(O,O,S -Trimethylthiophosphate，纯度98.0%)、O,O,S -三甲基二硫代磷酸酯(O,O,S -Trimethyldithiophosphate，纯度99.0%)和O,O,O -三乙基硫代磷酸酯(O,O,O -Triethylphosphorothioate，纯度99.0%)，均购自Dr.Ehrenstorfer公司；丙酮、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷和氯仿均为色谱纯，购自美国Tedia公司；HCl、NaOH、NaCl均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。实验用水为超纯水。

1.2 实验方法

1.2.1标准溶液的配制分别准确称取TMTP、TMDTP和TEPT各0.1 g，用丙酮溶解，定容到100 mL棕色容量瓶中，配制成浓度为1.0 mg/mL的单标准储备溶液，摇匀，密封，于4 ℃保存备用。分别吸取以上3种化合物的单标准储备溶液1 mL于10 mL棕色容量瓶中，用丙酮定容到刻度，配制成浓度均为100 μg/mL的混合标准储备液，密封，于4 ℃保存备用。3种化合物的系列标准曲线工作液(0.01～2.0 μg/mL)由氯仿稀释其混合标准储备液配制。

1.2.2液-液萃取方法水样经0.7 μm滤膜过滤后，取200 mL于500 mL分液漏斗中，加入30 g无水NaCl，振摇溶解，加入10 mL氯仿，剧烈振摇5 min，静置分层后，将下层萃取液转移到氮吹仪浓缩管中，于温度35 ℃下浓缩至近干，用氯仿定容至1 mL，装入进样小瓶，供GC/MS测定。

1.3 色谱-质谱条件

色谱条件：DB-5 MS石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，进样口温度：250 ℃，载气为高纯氦气(纯度99.999%)，柱流量：1.0 mL/min，程序升温：50 ℃保持1 min， 以5 ℃/min 升至100 ℃，再以30 ℃/ min 升至250 ℃；不分流进样，进样体积：1 μL。

质谱条件：EI源温度：230 ℃，质谱接口温度：250 ℃，检测电压1.0 kV；采用选择离子模式(SIM)检测，3种化合物的监测离子见表1。

表1 3种目标化合物的选择离子

"*":quantitative ions.

2 结果与讨论

2.1 色谱/质谱条件的优化

根据分子结构来判断，3种目标化合物的极性不是很强。实验比较了HP-5(弱极性)和HP-1701(中等极性)两种常用类型的毛细管色谱柱对3种目标化合物的分离效果。结果发现，HP-5毛细管柱能够很容易地将3种化合物分离，而HP-1701毛细管柱则很难将TMTP和TEPT分开。因此，选用HP-5毛细管色谱柱作为分离柱。由于分析物的沸点较低，初始柱温不能设置过高。实验比较了初始温度为80 ℃、70 ℃、60 ℃和50 ℃时3种目标化合物的色谱峰形(图2)。从图2可见，当初始柱温为50 ℃时，3种目标化合物峰形最为尖锐、对称，且响应最高。经过进一步优化，得到1.3中所述的色谱条件。在优化的色谱条件下，3种目标化合物得到很好的分离，且出峰时间小于13 min。

在优化的色谱条件下，对3种目标化合物进行质谱全扫描，获得其特征碎片离子。选择相对丰度较高，质荷比较大的特征碎片离子作为定量、定性离子,见表1。

2.2 检测方法的比较

火焰光度检测器(FPD)是气相色谱较常用的一种检测器，它对于含硫和含磷的化合物具有高灵敏度和高选择性的响应，在有机磷农药和含硫污染物的痕量检测方面应用十分广泛[10,11]。质谱(MS)能提供准确的分子结构信息，是一种非常有用的鉴定工具，其与气相色谱联用具有分离效率高、灵敏度高和鉴定能力强等优点，在石化、环境、农业、医药等分析领域应用十分普遍[8,12 - 15]。我们通过实验发现，GC/MS对TMTP、TEPT和TMDTP 3种化合物的检测灵敏度更高，检测限比GC-FPD约低1～2个数量级。因此，选择GC/MS作为本实验的分离分析方法。

2.3 萃取条件的优化

2.3.1萃取溶剂的选择萃取溶剂对水中化合物的萃取效率与目标化合物和萃取溶剂的极性及水溶性密切相关。实验考察了正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷和氯仿4种常用有机溶剂对3 种目标化合物的萃取效率。结果表明，以上4种萃取溶剂均能较容易地萃取水中的TMDTP和TEPT，但对TMTP的萃取效率差异较大。正己烷对TMTP的萃取效率极低，几乎不能萃取。其它3种溶剂对TMTP的萃取率的高低顺序为氯仿>二氯甲烷>乙酸乙酯。因此，选择氯仿作为萃取溶剂。

2.3.2pH值的影响实验考察了水样pH值对3种目标化合物的萃取率的影响。200 mL添加浓度为5.0 μg/L的加标空白水样用0.1 mol/L HCl或0.1 mol/L NaOH溶液分别调节pH值为3、5、7、9和11，用10 mL氯仿萃取1次，计算萃取率，结果见图3。从图3可见，水样pH对3种目标化合物的萃取效率影响很小。因此，在分析实际样品时，不需调节样品的pH值。

2.3.3NaCl的影响NaCl的加入可以降低目标化合物在水中的溶解度，从而有利于其被有机溶剂萃取出来，因此加入NaCl可以显著提高水样中目标化合物的萃取率。实验在水样中添加不同浓度(3%～15%)的NaCl，研究NaCl加入量对水样中3 种目标化合物萃取率的影响，结果见图4。由于TMDTP和TEPT较易被萃取，即使在不加NaCl的情况下也能达到满意的萃取率。但从图4可见，TMTP的萃取率随NaCl的浓度增加而增大，当其浓度达到12%时，TMTP的萃取率接近100%，与NaCl浓度为15%时的萃取率相当。选择NaCl浓度为15%。

2.4 标准曲线、检出限和精密度

在优化的条件下，对3 种目标化合物0.01、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0和2.0 μg/mL系列浓度的混合标准溶液进行测定。分别以3种目标化合物峰面积(Y)为纵坐标，质量浓度(X，μg/mL)为横坐标绘制标准曲线，3种目标化合物在0.01～2.0 μg/mL范围内具有良好线性关系，相关系数R2均大于0.9994，见表2。根据样品浓缩200倍计算，求得3种目标化合物的检出限(S/N=3)为0.26～2.7 ng/L，定量限(S/N=10)为0.87～8.9 ng/L。

2.5 环境水样的测定

采用本方法对自来水、池塘水和湖水3个实际样品进行分析测定，均未检出3种目标化合物。上述实际样品中3种目标化合物不同加标水平(0.05、0.25和1.0 μg/ L)平均回收率在85.7%～104.2%之间，相对标准偏差(RSD)在1.5%～12.2%之间，见表3。说明本方法准确度好，精密度高，满足分析测定的要求。

表2 3种目标化合物的保留时间、线性方程、相关系数、检出限和定量限

表3 添加回收率

3 结论

液液萃取-气相色谱/质谱法能同时测定水中TMTP、TMDTP和TEPT，该方法操作简便快速、安全、准确、灵敏度高，满足水质检测要求。采用该方法检测实际水样，结果3种目标化合物均未检出，添加回收率在85.7%～104.2%之间，相对标准偏差在1.5%～12.2%之间，说明该方法可用于水样中3种三烷基硫代磷酸酯类化合物的监测。