环境样品中四溴双酚A衍生物的前处理及分析方法研究进展

赵 佳，赵洪霞

（大连理工大学环境学院，辽宁大连 116024）

溴代阻燃剂目前在塑料和纺织品工业中被广泛使用。由于它们大多具有较高的健康风险，目前已对部分使用进行限制，例如多溴联苯醚，这在一定程度上促进四溴双酚A（Tetrabromobisphenol A，TBBPA）及其衍生物使用量的增加。2017年TBBPA 在中国的年产量就达6.43 × 106t。超过25%的TBBPA 经改性生成TBBPA 衍生物，例如四溴双酚A 双烯丙基醚[tetrabromobisphenol A bis（allyl）ether，TBBPABAE]、四溴双酚A双（2-羟乙基醚）[Tetrabromobisphenol A bis（2,3-dibromopropyl ether，TBBPA-BHEE] 和四溴双酚A 双（2，3-二溴丙基醚）[Tetrabromobisphenol A bis（2,3-dibromopropyl ether），TBBPA-BDBPE]，常被作为添加型或反应型阻燃剂应用于电子产品、纺织品和塑料产品。TBBPA 及其衍生物在多种环境介质中均有检出，如水、土壤、沉积物和人体母乳等。但环境样品中TBBPA 及其衍生物的含量较低且存在干扰。因而需对样品进行一定前处理并结合高灵敏度的检测方法，降低方法检出限。

1 TBBPA及其衍生物的样品前处理方法

选用合适的提取净化方法可有效降低分析过程中的基质干扰，提高灵敏度。由于不同TBBPA 衍生物间性质差异较大，因而需依据目标化合物以及样品特性选择前处理方法。液液萃取、固相萃取、分散液液萃取和加速溶剂萃取等方法已被证实可以实现TBBPA 及其衍生物的有效提取。

1.1 水样

1.1.1 液液萃取

液液萃取是TBBPA 及其衍生物主要的提取方法。苯酚在水体中的存在形式会受pH 影响，从酸性环境中提取苯酚时，苯酚更容易进到有机相。河水样品及海水样品经0.45 μm 玻璃纤维滤膜过滤后，使用1 mol/L 的 HCl 溶液将水样调至酸性（pH 4～5），使用二氯甲烷进行液液萃取，回收率为59%～101%[1]。

1.1.2 固相萃取

固相萃取主要通过将溶液加载到可以保留目标分析物的固相材料（通常为含有吸附剂的滤芯）上，将不需要组分洗去，之后使用另一种溶剂将目标分析物洗脱到收集管中。为优化富集纯化水样中TBBPA 及其衍生物的富集程序，Bacaloni 等[2]对3种吸附剂进行比较。其中Carbograph-1滤芯提取效率较高（>70%）并且重复性达标。此外，将LC-Si 同LC-C18小柱结合，可实现污水污泥中TBBPA 的有效提取。将TBBPA及其衍生物从水体中提取时应考虑pH，使水样低于目标物pKa两个pH 单位，可达到最佳的提取效果。

1.1.3 固相微萃取

固相微萃取是一种基于平衡的微萃取技术，由于分子间相互作用或对吸附剂材料的亲和力，将样品溶液中的分析物分配到固相微萃取纤维的吸附剂涂层中。固相微萃取技术具有较高的可靠性、灵敏度和选择性，目前已被广泛应用于环境样品处理。已开发出一种共价有机骨架的新型材料，将其作为固相微萃取的包覆材料，可以实现对水样中TBBPA 的快速有效提取，回收率为83.9%～113.1%。除此之外，将基于TBBPA 的分子印迹聚合物作为固相微萃取的吸附剂，可实现对尿样中TBBPA 的有效提取，且该方法具有良好的重现性。

1.1.4 分散液液微萃取

分散液液微萃取因操作简单并且溶剂消耗量小而成为一种广泛使用的环境友好型样品制备技术。该方法主要是基于水相、非极性萃取剂和极性分散剂组成的三元溶剂系统，使用注射器将萃取剂和分散剂的混合物快速注入水性样品溶液中，从而形成完全分散在水相中的萃取剂形成的浑浊溶液。由于萃取剂和水相之间的表面积很大，因而可以快速达到平衡状态。Wang 等[3]使用超声辅助分散液液微萃取方法，对自来水、河水和化学废水中TBBPA 及其5种衍生物进行提取，回收率为82.7%～113.5%。此外，分散液液微萃取也可实现对于电子产品表面灰尘中TBBPA 的有效提取。

1.2 土壤、沉积物和生物样品

1.2.1 加速溶剂萃取

加速溶剂萃取主要是通过将高温和高压与液体溶剂相结合，以实现从固体基质中快速有效地提取分析物，是一种常用的样品制备技术。目前已被用于沉积物中的TBBPA 衍生物的有效提取，回收率为54%～77%。Qu 等[4]开发了一种使用加速溶剂萃取提取土壤、沉积物及动物体内TBBPA 衍生物的前处理方法，回收率为73%～85%。在鲱鱼鸥卵中，使用加速溶剂提取TBBPA 衍生物，回收率为97.3%～99.6%。

1.2.2 超声辅助提取

目前已通过超声提取，将正己烷/二氯甲烷（2/8，V/V）作为萃取剂，使目标物成功从软体动物中提取出。此外，选用乙腈作萃取剂进行超声提取可将TBBPA 衍生物从鱼肌肉组织中提出，回收率良好（80%～115%）。但采用超声提取法提取污泥或沉积物中的TBBPA-BDBPE，回收率相对较低（50%～70%）[5]。

处理固体样品通常使用正相固相萃取柱以及柱色谱法对固体样品进行净化，以进一步清除样品杂质并减小基质效应。例如，LC-Florisil 固相萃取柱结合活化硅胶柱，已成功用于沉积物中TBBPA 纯化。此外，凝胶渗透色谱作为一种有效的纯化技术，也常被用于消除生物和土壤样品中生物大分子（例如脂质和蛋白质）的干扰。

1.3 空气样品

索氏提取是将TBBPA 及其衍生物从灰尘和空气样品中提取出的常用手段。目前已建立XAD 滤芯收集气体，使用乙醚/正己烷（3/7，V/V）进行索氏提取后在硅胶柱上纯化的方法，该方法可实现TBBPA 的有效提取，回收率为（79±1）%。对于TBBPA-BDBPE，Liu 等[6]同样采用XAD 树脂滤芯对气体进行收集，选用正己烷/丙酮（1/1，V/V）进行索氏提取后，经由硅胶柱纯化，回收率可达（95±23）%。

2 TBBPA及其衍生物常用的分析方法

目前已开发建立了多种定量和定性分析方法，以对不同样品中的TBBPA 及其衍生物进行分析。常用方法主要为液相色谱串联质谱（Liquid chromatograph mass spectrometer，LC-MS/MS）、超高效液相色谱（Ultra performance liquid chromatography，UPLC）、气相色谱串联质谱（Gas chromatograph mass spectrometer，GC-MS）和酶联免疫吸附测定法（Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）等。

2.1 GC-MS

TBBPA 及其衍生具有热不稳定性，因而无法通过GC-MS 直接分析，需在分析前进行衍生化。目前衍生化试剂最为常用的是重氮甲烷、双（三甲基硅基）三氟乙酰胺以及乙酸酐。通常在提取物纯化后进行衍生化，反应通常需维持在60℃左右。完成衍生后，需进行额外提取过程以除去剩余试剂和乙酸酐[7]。Berger 等[8]建立了一种高分辨气相色谱联用质谱法用于TBBPA 的检测，分析前需使用氯甲酸甲酯衍生。但由于苯环上羟基的邻位存在溴取代基，不能完全衍生化，回收率比较低。

2.2 LC-MS/MS

鉴于气相色谱需要复杂的预处理过程，使用液相色谱进行TBBPA 及其衍生物的分析检测更为容易。至今已开发出许多LC-MS/MS 分析方法，部分方法可以达到较低的检出限。大气压光电离对于极性较弱的TBBPA 衍生物具有较高的响应值，例如可对TBBPA-BDBPE 和TBBPA-BAE 在该电离源中产生的同位素簇离子[M+O2]-定量。在大气压化学电离负模式下，TBBPA-BAE 和TBBPA-BDBPE 可经由醚键断裂分别生成[M-C2H5]-和[M-C3H3Br2]-，可完成对TBBPA 衍生物的有效定量[4]。Liu 等[1]通过使用Orbitrap 对两种单取代TBBPA 衍生物电离，负模式下生成[M-H]-离子，方法检出限为0.5～0.6 pg。

2.3 免疫测定

尽管质谱具有较高的选择性和灵敏度，可用于TBBPA 及其衍生物的分析检测，但设备价格高昂且无法进行样品的快速便携分析。目前已有其他方法的相关研究，主要进行质谱外的TBBPA 及其衍生物分析方法的开发。Xu 等[9]建立了一种具有较高灵敏度和选择性的ELISA 用于TBBPA 的检测。使用该方法测试16个样品与前人建立的LC-MS/MS 方法进行结果比对，发现结果相符，即ELISA 可用于测定土壤和沉积物中TBBPA。此外，将甲状腺球蛋白抗体与TBBPA 偶联后对羊驼进行免疫，并证实该方法可用于检测土壤和血清样品中的微量TBBPA。此外，Bu等[10]利用生物素-链霉亲和素系统建立一种改良的ELISA 方法，TBBPA 检出限可至0.03 μg/L。

3 结束语

TBBPA 及其衍生物目前已在多种环境中均有检出，对于人体具有一定神经毒性和内分泌干扰毒性，长期暴露于被污染的环境中可能对人体健康造成潜在危害，因而对环境中TBBPA 及其衍生物的含量进行监测具有重要意义。由于环境样品基质较为复杂，分析前需进行提取和净化，通常使用液液萃取、固相萃取、超声提取和加速溶剂萃取等前处理方法，同时结合GC-MS、LC-MS/MS 和ELISA 等分析方法实现准确定量。建立价格低廉、自动化程度高以及环境友好的分析检测方法是TBBPA 及其衍生物检测方法开发未来的研究方向。