气质联用法测定纺织品中5种硝基苯类化合物

林宁婷，薛建平，陈姗影，林嘉欢，柯萍英

（国家纺织服装产品质量监督检验中心 福建省纺织产品检测技术重点实验室，福建 福州 350026）

硝基苯类化合物是染料、医药等行业的重要原料或者中间体，是一类污染面积广、毒性大的化合物，对人体健康、水环境具有很大的危害，其中硝基苯是环境中主要的有机污染物之一，是美国环保局重点控制的污染物，我国也将其确定为58种优先控制的有毒化学品之一。2015年12月17日欧洲化学品管理局REACH法规将硝基苯列入第14批SVHC（高关注度物质）。2，4-二硝基甲苯广泛用于有机合成，用于染料、油漆、涂料的制备，被国际癌症研究机构（IRAC）确认为对人类可疑致癌物，被REACH法规列入第二批高关注度物质。

目前硝基苯类化合物的检测主要集中在水和环境空气领域，已经报道的检测方法有：气相色谱法[1-5]、气质联用法[6-8]、液相色谱法[9-11]、光度法[12-13]。至今为止，仍未见有同时检测纺织品中硝基苯、邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2,4-二硝基甲苯的方法报道，本文采用气相色谱-质谱联用法，通过优化仪器条件和样品前处理方法，建立了一种纺织品中硝基苯、邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2,4-二硝基甲苯的检测方法。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

气相色谱-质谱联用仪Agilent 7890A-7000B（美国安捷伦公司）；

超声波发生器（KQ-500E，昆山市超声仪器有限公司）；

真空旋转蒸发仪（BUCHI R-300）；有机滤膜(0.45μm，天津津腾)。

丙酮、甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯，均为色谱纯；

标准品：硝基苯标准品浓度100 mg/L，邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2,4-二硝基甲苯标准品浓度1000 mg/L，生产商均为上海安谱公司。

标准溶液配制：分别准确称取适量的5种硝基苯化合物标准品，用乙酸乙酯配制成浓度为100 μg/mL的混合标准储备液；根据需要再用乙酸乙酯逐级稀释成不同浓度的系列标准工作溶液。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理

取代表性纺织品试样，将其剪碎至5 mm×5 mm，混匀后，称取1 g（精确至0.001 g）置于带螺纹口的样品瓶中，准确加入10 mL乙酸乙酯，旋紧密封，置于超声波发生器上超声提取20 min，提取液经有机滤膜过滤后，用气质联用仪分析测定。

1.2.2 气相色谱-质谱条件

毛细管色谱柱：HP-5MS (30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度：260 ℃；载气：高纯氦气（≥99.999%），流速：1 mL/min；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样。

色谱柱升温程序：初始温度50 ℃，以15 ℃/min的速率升到135 ℃，再以1 ℃/min的速率升到145 ℃，再以35 ℃/min的速率升到280 ℃，保持2 min。

测定方式：根据保留时间及特征离子定性，定量采用选择离子监测方式，根据定量离子的峰面积进行定量。5种硝基苯化合物的定性和定量选择离子见表1。

表1 硝基苯化合物标准品及其特征离子

2 结果与讨论

2.1 GC-MS分析条件的确定

2.1.1 色谱柱的选择

实验比较了不同极性的HP-5MS、DB-17MS和DB-WAX毛细管柱对5种硝基苯化合物的分离效果。结果如图1，5种硝基苯化合物在DB-17MS柱上都能实现分离，但是分离度不佳；在DB-WAX柱上只走出了硝基苯的峰；而在HP-5MS柱的保留时间短，峰形对称尖锐，且分离度好，因此实验采用HP-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)毛细管色谱柱进行分析研究。

图1 5种硝基苯化合物在不同色谱柱上的色谱图

2.1.2 进样口温度的优化

气相色谱的进样口温度要能使目标物完全气化，不同的温度还会影响目标物的响应。5种硝基苯化合物的沸点在210～319 ℃之间，且考虑到选用的HP-5MS色谱柱的最高使用温度325 ℃，所以实验考察了240～300 ℃的进样口温度范围对5种硝基苯化合物的响应值的影响，结果发现随着进样口温度的升高，5种硝基苯化合物的峰面积响应先增加后趋于平稳不变，不同化合物的最大峰面积响应值对应的最佳进样口温度有稍微差别，综合考虑，最终以260 ℃作为进样口温度。

2.1.3 色谱柱温度的优化

色谱柱的温度影响到目标物的出峰时间、峰形、峰面积及分离度，优化后的条件要使5种硝基苯化合物有较好的分离度且得到响应高、峰形好的色谱图，并且尽可能地缩短分析时间。通过优化色谱柱的起始柱温、保持时间及升温速率，实验确定最终的色谱柱程序升温条件为：初始温度50 ℃，以15 ℃/min的速率升到135 ℃，再以1 ℃/min的速率升到145 ℃，再以35 ℃/min的速率升到280 ℃，保持2 min。在此优化条件下5种硝基苯化合物峰面积响应最强、且分离度好、峰型对称尖锐。

2.1.4 优化后的色谱图

按照以上优化的色谱条件件对5种硝基苯化合物混合标样进行分析，得到的色谱图见图2，硝基苯、对二硝基苯、间二硝基苯、邻二硝基苯、2,4-二硝基甲苯的保留时间分别为5.83、11.76、12.37、13.08、15.29 min，峰形对称尖锐，分离度好。

图2 最佳色谱条件下的总离子流色谱图

2.2 样品前处理条件优化

2.2.1 标准溶液配制溶剂的选择

实验选择了丙酮、甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯这几种溶剂配制5种硝基苯化合物的混合标准工作溶液（浓度为10.0 mg/L），在相同的仪器条件下进样分析，考察5种目标化合物的分离度、保留时间和峰面积响应值。

实验结果显示，5种硝基苯化合物在4种溶剂中都能得到很好的分离，保留时间也差不多，但是如图3所示，当甲醇为溶剂时，响应最低，丙酮次之，而当乙酸乙酯和二氯甲烷为溶剂时，5种硝基苯化合物的响应值均较高，考虑到二氯甲烷毒性较大，因此实验最终用乙酸乙酯作为标准溶液的配制溶剂。

图3 5种硝基苯化合物在不同溶剂中的峰面积响应值

2.2.2 样品提取方法的选择

纺织品中残留的有毒有害物质的提取方法主要有顶空提取法[14-15]、索氏提取法[16-17]、超声波萃取法[18-21]、振荡萃取法[22-23]等，实验研究对比了超声萃取时间和振荡萃取时间对5种硝基苯化合物萃取效果的影响，结果发现超声萃取法对硝基苯化合物的提取率比振荡萃取法的提取率高，所以确定用超声萃取法来提取纺织品中的5种硝基苯化合物，另外随着超声时间的增加，5种硝基苯化合物的回收率达最高且开始趋于稳定，最终确定超声萃取时间为20 min。

表2 5种硝基苯化合物的线性方程和相关系数

2.2.3 超声提取溶剂的选择

选用不含目标物的棉标准贴衬布作为阴性样品，称取1 g，加入5种硝基苯化合物的混合标准溶液，各加入10 mL甲醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯，在常温下超声20 min，将提取液过滤至梨形瓶中，在旋转蒸发仪上蒸发浓缩至1 mL，再用氮气缓慢吹干，用1 mL乙酸乙酯定容，经有机滤膜过滤后进样。结果发现丙酮和乙酸乙酯的回收率最高，但是硝基苯的回收率很低，只有60%左右，可知旋蒸过程硝基苯损失较大，因此选择用乙酸乙酯超声萃取20 min过滤后直接进样分析，另外考虑到检测限，最终选择用10 mL的体积进行提取。

2.3 方法验证

2.3.1 线性关系与检出限

配制质量浓度为0.400～10.000 mg/L的邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2,4-二硝基甲苯和0.040～1.000 mg/L的硝基苯的混合标准工作溶液，按照本方法确定的GC-MS最佳仪器条件进行分析，以质量浓度x为横坐标，特征定量离子的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到5种硝基苯化合物的线性回归方程线性方程为及相关系数见表2，可见5种硝基苯化合物在各自的质量浓度范围内线性关系良好。 将不同浓度的5种硝基苯化合物混合标准溶液加到棉贴衬布中，按本方法进行处理检测，以3倍性噪比确定检出限（LOD），以10倍性噪比确定定量限（LOQ），结果见表3。

表3 方法的检出限和定量限（单位：mg/kg）

2.3.2 加标回收率和精密度

在棉、涤纶、羊毛、锦纶、粘纤、腈纶标准贴衬布，依次加入3个加标水平（一倍定量限、二倍定量限和十倍定量限）的5种硝基苯化合物混合标准溶液，每个加标水平平行测定6次，计算其平均值及相对标准偏差RSD。

表4 加标回收率和精密度RSD

结果如表4，不同加标水平的5种硝基苯化合物在不同成分的标准贴衬布中的平均加标回收率为89.4%～102.8%，相对标准偏差为2.15%～5.21%，说明优化的仪器方法和样品前处理方法对纺织品中的5种硝基苯化合物的检测具有较好的回收率和精密度。

3 结论

实验以乙酸乙酯为提取溶剂，超声萃取法对5种硝基苯化合物进行提取，提取液经有机滤膜过滤后直接采用气质联用法进行分析检测，建立了同时检测纺织品中硝基苯、邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2,4-二硝基甲苯的检测方法，该方法无需浓缩，操作简便，准确高效，完全满足纺织品中5种硝基苯化合物的测定要求，可用于对纺织中的5种硝基苯类化合物进行定性定量检测。