吕明旭， 胡 苹， 廖耀祖
(1.黎明职业大学 新材料与鞋服工程学院，福建 泉州 362000；
2.东华大学 a.材料科学与工程学院，b.纤维材料改性国家重点实验室， 上海 201620)
含氯苯酚(chlorophenols，CPs)常用作鞋服产品的防腐、防霉、防蛀剂[1]，广泛存在于纺织产业链的各种纺织助剂中。但含氯苯酚是一种持久性有机污染物，它可以通过皮肤接触而被吸收，从而在人体内蓄积，导致人体免疫系统及内分泌系统失调，具有潜在的致癌、致畸作用，对人体健康、环境安全危害较大[2]，因此受到越来越多的关注。许多欧美国家纷纷出台标准和技术法规，对含氯苯酚的含量加以限制[3]。GB/T 18885—2020《生态纺织品技术要求》和Oeko-Tex Standard 100(2018版)对含氯苯酚的最严格限量为:婴儿用品小于0.05 mg/kg，其他类产品小于0.50 mg/kg。
目前皮革制品中含氯苯酚的检测标准，如ISO 17070∶2015[4]、GB/T 22808—2021[5]均采用水蒸气蒸馏法，这些方法步骤繁琐，使用的设备和玻璃器皿多，分析时间长，不适于大批量样品的快速分析[6]。GB/T 18 414.1—2006[7]采用碳酸钾溶液室温超声萃取含氯苯酚，萃取效率低。GB/T 18414.2—2006[8]采用丙酮溶剂超声萃取含氯苯酚，丙酮为有机溶剂，萃取纺织品中含氯苯酚目标物的同时也易将色素和染料萃取下来，导致样品基质复杂[9]。含氯苯酚的检测方法主要有气相色谱-电子捕获检测法[10]、气相色谱-质谱联用法[11]、高效液相色谱法[12]、高效液相色谱-串联质谱法[13]。气相色谱-电子捕获检测法的灵敏度较高，但在定性分析上不如气相色谱-质谱联用法，且一氯、二氯目标物的响应值不高。高效液相色谱法不需要乙酸酐衍生化，超声萃取后可直接测定，但检测器的专属性和特异性较差，易产生假阳性。高效液相色谱-串联质谱法普及率不高，难以推广。
氢氧化钾(KOH)溶液超声萃取含氯苯酚的研究鲜有文献报道，本文采用KOH溶液对纺织品中的含氯苯酚进行超声萃取，采用气相色谱-质谱联用法对含氯苯酚进行扫描，依据目标化合物的保留时间和特征离子峰面积分别进行定性、定量检测。该方法的设备简单，操作简便，含氯苯酚的萃取率高，适合批量样品的检测要求，可实现纺织品中19种含氯苯酚化合物的同时检测。
1.1 仪器与试剂
仪器：7890A-5975C型气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)；
BSA223S型电子天平仪器(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)；
KQ-400KDE型数控超声波清洗器，超声功率为400 W(昆山市超声仪器有限公司)；
MMV-1000W型分液漏斗振荡器(日本理化器械株式会社)；
孔径0.45 μm聚四氟乙烯滤膜(天津市津腾实验设备有限公司)；
超纯水系统(美国密理博公司)；
40和60 mL棕色管状玻璃瓶。
试剂：正己烷(色谱纯，美国天地有限公司)；
KOH，碳酸钾(K2CO3)，乙酸酐(均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；
含氯苯酚标准溶液(质量浓度为50 mg/L，德国Dr.Ehrenstorfer公司)；
四氯邻甲氧基苯酚(TCG)标准品(内标，纯度为99.00%，德国Dr.Ehrenstorfer公司)。
1.2 标准溶液的配制
取5个60 mL棕色管状玻璃瓶，移取24 mL浓度为0.1 mol/L的K2CO3溶液、1 mL浓度为2 mol/L的KOH溶液和0.125 mL质量浓度为2 mg/L的TCG内标溶液，分别加入5、25、50、100、200 μL质量浓度为1 mg/L的19种含氯苯酚标准溶液，继续加入0.3 mL乙酸酐和5.0 mL正己烷萃取溶剂，旋紧瓶盖。将棕色玻璃瓶放在分液漏斗振荡器上，以320 r/min的速率振荡萃取30 min。萃取液静置15 min待两相分层，取上层正己烷有机相进行测试，标准工作溶液的质量浓度分别为1、5、10、20、40 μg/L。
1.3 样品前处理
取具有代表性的纺织品材料，剪碎样品至尺寸5 mm×5 mm以下，混匀待测。准确称取纺织品试样1.000 g，放入40 mL棕色管状玻璃瓶中，加入19 mL浓度为2 mol/L的KOH溶液、1 mL质量浓度为2 mg/L的TCG内标溶液，在70 ℃下超声水浴萃取2 h。萃取结束后，取出棕色管状玻璃瓶，静置，待样品萃取液温度冷却至室温。
移取24 mL浓度为0.1 mol/L的K2CO3溶液和1 mL纺织品试样萃取液，置于60 mL棕色管状玻璃瓶中，继续加入0.3 mL乙酸酐和2.0 mL正己烷萃取溶剂，盖上瓶盖。将该棕色玻璃瓶置于分液漏斗振荡器上，以320 r/min的速率振荡萃取30 min。萃取液静置15 min待两相分层后，移取上层正己烷有机相，经孔径为0.45 μm滤膜过滤后供气相色谱-质谱测试。
1.4 气相色谱-质谱条件
Agilent DB-5MS型超高惰性毛细管色谱柱(20 m×0.18 mm×0.18 μm)；
进样口温度为280 ℃；
进样量为1 μL。进样方式：脉冲不分流，脉冲压力为200 kPa，脉冲时间为0.75 min。载气：高纯氦，恒定流速为0.72 mL/min。升温程序：初始温度为80 ℃，保持0.60 min，以25 ℃/min升温速率升至250 ℃，保持0.50 min。
离子源为电子轰击源；
电离能量为70 eV；
离子源、四极杆温度分别为230、150 ℃；
溶剂延迟时间为3.2 min；
传输线温度为280 ℃；
质量监测范围为质荷比(m/z)40～400；
选择离子监测(SIM)，保留时间及定量、定性离子如表1所示。
表1 含氯苯酚及内标物乙酰化产物保留时间及定量、定性离子Table 1 Retention time, quantitative/qualitative ions of chlorophenol and internal standard substance acetates
2.1 萃取方式的选择
目前国内针对纺织品中含氯苯酚的萃取主要有3种方法，分别是水蒸气蒸馏法，有机溶剂如丙酮、甲醇超声萃取法，碱性溶液如K2CO3溶液超声萃取法。碱性溶液萃取的原理是将样品中的含氯苯酚都转化成含氯苯酚盐，含氯苯酚盐易溶于水，经乙酸酐衍生后生成含氯苯酚乙酸酯，再用正己烷液液萃取含氯苯酚乙酸酯目标物。含氯苯酚分子含有一个酚羟基，其电离后呈弱酸性，与碱性强的物质更容易反应，与碱性弱的物质较难反应。与K2CO3、NaOH等溶液相比，KOH溶液的碱性更强，且强碱性溶液对纺织品有一定的腐蚀作用，使纺织品中的含氯苯酚被大量萃取出来[14]。
KOH溶液不宜用于索氏萃取，而在相同温度和时间内，烘箱高温萃取的反应不如超声萃取剧烈，因此，本试验采用超声萃取纺织品中的含氯苯酚。现有方法检出的含氯苯酚目标物主要包括2,4,6-TriCP、2,3,4,6-TeCP、PCP，为保证试验结果具有代表性，选取同时含有这3种目标物的阳性纺织品材料，进行超声萃取条件的选择试验。
2.2 萃取浓度的选择
在60 ℃萃取1 h条件下，研究不同浓度(0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0 mol/L)的KOH溶液对纺织品材料中含氯苯酚萃取量的影响，如图1所示。由图1可知，纺织品中含氯苯酚的萃取量随着KOH浓度的增大而逐渐增大，但浓度过高的碱性溶液严重影响乙酸酐的乙酰化反应效量。随着KOH浓度增大，一方面提高了萃取量，另一方面又抑制目标物和内标物乙酰化反应，且高浓度的KOH溶液易对玻璃器皿及仪器造成损害。综合考虑，本试验选择2.0 mol/L的KOH进行后续研究。
图1 KOH浓度对含氯苯酚和内标物乙酰化的影响Fig.1 Effect of KOH concentration on the acetylation of CPs and internal standard substance
2.3 萃取温度的选择
当KOH浓度为2.0 mol/L时，在不同超声萃取温度(40、45、50、55、60、65、70 ℃)下萃取1 h对含氯苯酚萃取量的影响，结果如图2所示。由图2可知，萃取温度越高，含氯苯酚的萃取量也越大，其中，2,4,6-TriCP在60 ℃时萃取量达到最大，70 ℃基本保持不变，2,3,4,6-TeCP和PCP在70 ℃时萃取量达到最大。这可能是因为在较高的温度下，KOH溶液中的离子活度上升，导致化学反应速率加快，同时高温下KOH溶液的腐蚀能力增强，加快了萃取溶液与纺织品材料之间的交换效率，提高了萃取量。考虑到本文方法采用超声水浴，温度超过70 ℃，水会大量蒸发，水浴的温度变得难以控制，因此，本试验选择70 ℃作为超声萃取温度。
图2 萃取温度对含氯苯酚萃取量的影响Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction content of CPs
2.4 萃取时间的选择
当KOH浓度为2.0 mol/L时，在70 ℃下研究不同萃取时间(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 h)对含氯苯酚萃取量的影响，结果如图3所示。由图3可知：在萃取0.5～2.0 h时，随着萃取时间的增加，样品中的含氯苯酚萃取量逐渐增大；
当萃取时间超过2.0 h时，萃取量不再发生明显变化。因此本试验选择2.0 h作为超声萃取时间。
图3 萃取时间对含氯苯酚萃取量的影响Fig.3 Effect of extraction time on extraction content of CPs
2.5 样品萃取液的稳定性
将萃取液在室温条件下放置，放置时间分别为0、6、18、24、30、42、48、72 h，每个时间点每次取1 mL超声后的样品萃取液衍生，采用气相色谱-质谱仪测试含氯苯酚的含量，考察样品萃取液的稳定性，结果见表2。萃取液在室温下放置 24、48、72 h衍生后检测的结果与0 h衍生后检测结果的相对标准偏差(RSD)最大分别为8.2%、 11.0%和11.1%。由此可见，样品萃取液可在72 h内完成衍生测定，这对测定结果的准确性和稳定性影响不大。
表2 不同放置时间下样品萃取液的稳定性Table 2 Stability of the extraction solution under different placing time
2.6 线性关系和检出限
取19种含氯苯酚乙酸酯标准工作溶液，按照气相色谱-质谱条件进行仪器分析测定。以目标物与内标物色谱峰面积比(y)为纵坐标，目标物与内标物质量浓度比(x)为横坐标，绘制标准工作曲线，线性方程和线性相关系数见表3。
表3 含氯苯酚乙酰化产物线性范围、线性方程、相关系数、检出限及定量下限
由表3可知，在质量浓度为1～40 μg/L内19种目标物峰面积与其质量浓度呈良好的线性关系，相关系数(r2)均大于0.995。19种含氯苯酚乙酸酯标准溶液的选择离子色谱图见图4，除2,4-DiCP和2,5-DiCP这2种同分异构体无法分离，其他17种含氯苯酚目标物均能完全分离，图4中含氯苯酚及内标物编号同表1。
图4 含氯苯酚及内标物乙酰化产物选择离子色谱图(40 μg/L)Fig.4 Selected ion monitoring chromatogram of chlorophenol and internal standard substance acetates (40 μg/L)
在空白纺织品试样中添加一低浓度含氯苯酚混合标准溶液(相当于样品中含氯苯酚含量为0.05 mg/kg)，重复试验11次，求11次的标准偏差。3倍的标准偏差定义为方法检出限，10倍的标准偏差定义为定量下限，具体结果见表3。由表3可知，19种含氯苯酚的方法检出限为0.006～0.025 mg/kg，可以满足标准和法规的限量要求。
2.7 回收率和精密度
称取1.0 g空白纺织品试样，分别添加不同含量(0.05、0.50、1.00 mg/kg)的含氯苯酚混合标准溶液进行回收率试验，每个含量水平进行6组平行试验，采用气相色谱-质谱检测、内标法定量，求得回收率和RSD，具体结果见表4。由表4可知，纺织品试样中19种含氯苯酚目标物的平均回收率为82.7%～113.3%，RSD为1.2%～12.2%，均小于15%。由此说明本文方法的检测结果准确可靠且精密度好。
表4 方法的加标回收率和RSDTable 4 Spiked recoveries and RSDs of the method
2.8 实际样品测试
采用本文建立的检测方法对成人鞋、服制品类的116个纺织材料(聚氨酯、棉线、聚酯)样品进行检测，结果显示，在7个样品中检测出2,4,6-TriCP、2,3,4,6-TeCP、PCP，其他含氯苯酚目标物均未检出。其中检出次数最多的目标物是2,3,4,6-TeCP和PCP，均检出5次，2,4,6-TriCP检出2次。检出最小含量为2,4,6-TriCP(0.44 mg/kg)，检出最大含量为2,3,4,6-TeCP(1.83 mg/kg)，大于法规的限量值(0.50 mg/kg)。
采用KOH溶液超声萃取纺织品试样中的含氯苯酚，建立了气相色谱-质谱同时测定纺织品中19种含氯苯酚的方法。优化了超声萃取的KOH浓度、温度和时间，选择浓度为2.0 mol/L的KOH为萃取溶液、萃取温度为70 ℃、萃取时间为2 h。同时研究了样品萃取液的稳定性，当萃取液在72 h内完成衍生测定，对检测结果的影响不大。该检测方法具有灵敏度高、操作简便、定量准确，适用于纺织品中多种含氯苯酚的分析测定，并在部分纺织品中检出了3种含氯苯酚目标物。
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