超高效液相色谱-串联质谱法测定纺织品中4种全氟烷基醇

刘海山， 奚君阳， 汤杭燕， 李 丹， 李新宇

(1.杭州海关技术中心，浙江杭州 311215； 2.浙江省检验检疫科学技术研究院，浙江杭州 311215)

多氟和全氟烷基化合物(PFASs)具有良好的热和化学稳定性、高的表面活性及特有的疏水疏油性，被作为整理剂和表面活性剂在纺织品的生产中大量使用。PFASs有电化学氟化法(ECF)和调聚合成法两种最主要的生产方式。ECF法生产过程中产生的全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛基磺酰氟(PFOSF)由于持久性、毒性和生物富集性，于2009年被正式列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的附件名单，发达国家也开始逐渐停止用ECF法生产PFASs。因此，调聚合成法成为全氟辛酸和全氟壬酸大规模生产的最主要方式，反应产生的PFASs前体全氟烷基醇(FTOHs)的产量不断增加。研究表明，FTOHs经空气氧化[1 - 2]或生物降解[3 - 4]能够生成全氟烷基羧酸(PFCAs)，可能是PFCAs污染的间接来源。FTOHs的一些中间代谢产物能够与多种生物分子共价结合，可引起严重的毒性效应，而代谢终产物又能引起肝毒性和肾毒性等[5]。1H，1H，2H，2H-全氟-癸醇(8∶2 FTOH)和1H，1H，2H，2H-全氟-1-十二烷醇(10∶2 FTOH)还被发现有拟雌激素活性[6 - 7]。2019年版OEKO-TEX Standard 100标准规定了纺织品中4∶2 FTOH、6∶2 FTOH、8∶2 FTOH和10∶2 FTOH 4种FTOHs的限量均为0.5 mg/kg。

王麟等使用微波辅助萃取-气相色谱-微电子捕获检测器测定纺织品中全氟烷磺酸(PFOS)[8]；黄可等采用高效液相色谱-紫外检测法测定了纺织品中的全氟辛酸(PFOA)[9]；王建庆等采用气相色谱质谱联用技术对纺织品中N-乙基全氟辛基磺酰胺进行了测定[10]；李慧等在研究纺织品及纺织品整理剂中全氟辛酸的提取方法中，用气相色谱-质谱联用法对提取出来的PFOA进行了测定[11]；郑建国等采用高效液相色谱-串联质谱法测定了纺织品中16种全氟烷酸类化合物[12]；王美玲等建立了采用高效液相色谱-离子阱飞行时间高分辨质谱法对纺织品中14种全氟化合物的快速筛查和确证方法[13]。目前，对纺织品中FTOHs的检测方法报道较少，且检测对象主要为全氟烷基酸、全氟烷基磺酸和全氟烷基磺酰胺等[14 - 18]。本文建立了纺织品中4∶2 FTOH、6∶2 FTOH、8∶2 FTOH、10∶2 FTOH 4种FTOHs的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法。方法操作简便、快速准确，能够满足纺织品中此类全氟化合物的检测要求。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

Acquity超高效液相色谱仪-Micromass Quattro Premier三重四极杆质谱仪(美国，Waters公司)。P300H超声波发生器(德国，Elma公司)；VISIPREP 24TMDL固相萃取装置(美国，Supelco公司)；EFAA-DC24氮吹仪(上海安谱实验科技股份有限公司)。

标准品：4∶2 FTOH(纯度98%)、6∶2 FTOH(纯度98%)、8∶2 FTOH(纯度98%)、10∶2 FTOH(纯度97%)，均购自加拿大Toronto Research Chemicals。甲醇(色谱纯，西班牙Scharlau公司)；氨水(色谱纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。实验用水为Milli-Q Direct 16超纯水系统(美国，Merck Millipore公司)制备的超纯水。

1.2 实验条件

1.2.1 样品处理取代表性试样，剪成约5 mm×5 mm的碎片，混匀。称取1 g(精确至0.01 g)剪碎的试样，置于50 mL离心管中，加入20 mL甲醇，超声提取30 min。先将Oasis HLB固相萃取柱用3 mL甲醇，3 mL 水进行活化。准确移取10 mL样品提取液，加入20 mL水，混匀后全部转移至固相萃取柱中。用3 mL 甲醇-水=1∶2(V/V)淋洗，弃去流出液后减压抽干，用5 mL甲醇洗脱，收集洗脱液，用氮气吹至近干，再用甲醇溶解定容至1 mL，过0.22 μm尼龙滤膜后，供UPLC-MS/MS分析测定。

1.2.2 色谱及质谱条件色谱柱：Waters Acquity UPLC BEH C18柱(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)；流动相A为甲醇，B为0.01%氨水(使用前经0.22 μm滤膜过滤)。梯度洗脱程序:0～2.0 min,20%～90%A;2.0～3.0 min,90%A;3.0～3.5 min,90%～20%A;3.5～5.0 min,20%A。流速：0.3 mL/min；进样量：10 μL；柱温：40 ℃。

电喷雾电离，负离子(ESI-)扫描；多反应监测(MRM)模式检测；毛细管电压：3.2 kV；RF透镜电压：0.5 V；源温度：140 ℃；脱溶剂气温度：380 ℃；脱溶剂气流量：800 L/h；锥孔气流量：50 L/h。4种FTOHs的MRM质谱参数见表1。

表1 4种全氟烷基醇的多反应监测质谱参数

*quantitativeion.

2 结果与讨论

2.1 样品提取方式的选择

文献报道了用甲醇、正己烷、叔丁基甲醚等溶剂来提取FTOHs，考虑到如使用正己烷或叔丁基甲醚提取，后续固相萃取净化时要先进行溶剂转换，操作繁琐又可能使回收率降低，故实验中选用甲醇作为提取溶剂。分别采用超声提取法、振荡提取法，用甲醇提取30 min、40 min、50 min、60 min。结果表明超声提取法的提取效率略高于振荡提取法，且提取时间为30 min时回收率最高。可能是由于FTOHs有半挥发性，所以提取时间加长，回收率反而略有下降。综上所述，选择用甲醇超声提取30 min。

2.2 色谱条件的选择

图1 4种全氟烷基醇混合标准溶液的总离子流(TIC)色谱图Fig.1 TIC chromatogram of 4 perfluoroalkyl alcohols mixed standard solutions

实验分别选择甲醇-水、甲醇-0.01%氨水、乙腈-0.01%氨水作为流动相，分析比较4种FTOMs的分离效果和灵敏度。结果表明：0.01%氨水溶液的pH值约为10.3，较高的pH值有利于待测物的负离子化，使用甲醇-0.01%氨水溶液作为流动相的灵敏度远远高于甲醇-水；甲醇-0.01%氨水作为流动相的灵敏度要明显高于乙腈-0.01%氨水，二者的分离效果差别不大。所以最终选择甲醇-0.01%氨水作为流动相。在上述实验条件下，4种FTOHs混合标准溶液的总离子流色谱图见图1。

2.3 质谱条件的选择

将浓度为1 μg/mL的FTOHs标准溶液进行质谱全扫描，在ESI-模式下得到分子离子峰，其母离子分别为m/z263.1[M-H]-、m/z363.1[M-H]-、m/z463.1[M-H]-、m/z563.1[M-H]-。通过优化锥孔电压、碰撞能量等参数，得到4种目标物的子离子，每种物质选择2个子离子，以响应值高的子离子作为定量离子，另一个作为定性离子。4种FTOHs的二级质谱图见图2。

图2 4种全氟烷基醇的二级质谱图Fig.2 Tandem mass spectra of 4 perfluoroalkyl alcohols

2.4 固相萃取条件的选择

尽管液相色谱-串联质谱法具有灵敏度高、干扰少等优点，但其检测中的基质效应对测定结果准确性的影响仍需引起重视，尤其是蚕丝、毛等含有蛋白质的样品。本文选用对中性化合物较为通用的Oasis HLB固相萃取小柱(3 mL，60 mg)对样品提取液进行净化。分别选择不同体积比的甲醇-水溶液淋洗，实验结果表明，当甲醇-水的体积比为2∶8、3∶7、4∶6和5∶5时，4种FTOHs没有被淋洗下来，因此选择甲醇-水=1∶2(V/V)作为淋洗液。分别试验了甲醇洗脱体积为4 mL、6 mL和8 mL时FTOHs的回收率，结果表明甲醇洗脱体积为4 mL时，回收率已能达到90%以上，因此选择了5 mL作为洗脱体积。

2.5 线性范围和定量限

以峰面积y对应相应的质量浓度x(μg/mL)分别绘制标准工作曲线。4种目标物的线性方程、线性范围相关系数和定量限(信噪比S/N>10)见表2。

表2 4种全氟烷基醇的线性范围、线性方程、相关系数和定量限

2.6 回收率和精密度

选用空白棉、羊毛、涤纶样品进行3个不同浓度水平的加入回收实验。每个添加水平平行测定6次，相应的回收率和相对标准偏差(RSD)见表3。回收率为84.1%～99.0%，RSD为3.7%～8.9%，满足残留分析要求。

表3 棉、羊毛和涤纶样品中4种全氟烷基醇的回收率与相对标准偏差(n=6)

3 结论

本文建立了超高效液相色谱-串联质谱法同时测定纺织品中4种全氟烷基醇的方法。该方法具有简便快速、干扰少、灵敏度高等优点，定量限满足欧盟等国家和地区的法规要求，能较好的应用于纺织品中全氟烷基醇的分析检测，为纺织品中全氟化合物的监管、打破国外技术性贸易壁垒提供技术支持。