李 輝，施致雄

（首都醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，北京 100069）

液晶單體（LCMs）是一系列具有聯(lián)苯基主鏈結(jié)構(gòu)的小分子有機(jī)化合物，具有獨特的光電效應(yīng)，大量應(yīng)用于智能電子產(chǎn)品的液晶顯示屏中［1］。但LCMs僅以物理性添加的形式用于顯示屏中，與周圍基質(zhì)并無化學(xué)結(jié)合，同時由于LCMs具有一定的揮發(fā)性，因此顯示設(shè)備在使用過程中乃至廢棄后LCMs會不斷揮發(fā)進(jìn)入到周圍環(huán)境中。根據(jù)主鏈結(jié)構(gòu)上苯基環(huán)氫原子被取代的基團(tuán)不同，LCMs主要分為三類：聯(lián)苯及其類似物（BAs）、氰偶聯(lián)苯及其類似物（CBAs）以及氟化聯(lián)苯及其類似物（FBAs）［2］。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)LCMs具有環(huán)境持久性、生物累積性及多種毒性效應(yīng)，被認(rèn)為是一種新型環(huán)境污染物［3-4］。

目前已在灰塵［5-7］、土壤［8］、沉積物［9］、污泥［10］等各類環(huán)境基質(zhì)中檢出LCMs，但不同研究采用的前處理方法各不相同。有文獻(xiàn)［7］采用加速溶劑萃取結(jié)合凝膠滲透色譜進(jìn)行樣本處理，回收率為41.3% ～178.5%，檢出限為0.002 ～ 6.708 ng/mL，但需使用大量有機(jī)溶劑且操作繁瑣，不適用于大批量樣本的前處理；有文獻(xiàn)［6，10-12］采用固液萃取、超聲輔助萃取結(jié)合固相萃取法凈化，平均回收率為65.9% ～125%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于15%。雖然回收率和方法平行性較為理想，但采用固相萃取法進(jìn)行凈化得到的物質(zhì)檢出限普遍偏高（0.41 ～ 11.9 ng/g［6］、0.07 ～ 4.62 ng/g［10］和0.27 ～ 8.93 pg/m3［11］）。室內(nèi)灰塵常作為監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境污染的基質(zhì)［13］，同時也能反映人群經(jīng)室內(nèi)灰塵的污染物外暴露水平［14］，但當(dāng)前灰塵中LCMs的檢測技術(shù)尤其是前處理方法尚有待探索。QuEChERS是近年來廣受歡迎的一種利用吸附劑與基質(zhì)中雜質(zhì)的相互作用，吸附雜質(zhì)從而達(dá)到凈化目的的前處理技術(shù)，具有快速、簡單、低成本、高效、可靠、安全等諸多優(yōu)勢［15］。本研究采用QuEChERS 技術(shù)開發(fā)了一種簡單易行的灰塵前處理方法，結(jié)合對揮發(fā)性有機(jī)物具有良好定量能力的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜，建立了可同時提取、凈化并測定室內(nèi)灰塵中37種LCMs的分析方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

7890B-7010 型氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國Agilent 公司），配備DB-5MS 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國J&W Scientific））；正己烷（HEX）、二氯甲烷（DCM）、丙酮（ACE）（色譜純，美國Thermo Fisher 公司）；N-丙基乙二胺（PSA）和C18吸附劑（美國Agilent公司）；無水硫酸鈉（優(yōu)級純，上海麥克林生化科技股份有限公司）。37 種LCMs（具體名稱見表1）標(biāo)準(zhǔn)品購自百靈威科技有限公司和北京八億時空液晶科技股份有限公司，均為單標(biāo)。本研究采用穩(wěn)定性同位素取代的多氯聯(lián)苯（PCBs）和多溴二苯醚（PBDEs）作為LCMs 的定量內(nèi)標(biāo)。內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液P48-MES（包含13C-PCB-28、13C-PCB-52、13CPCB-101、13C-PCB-138、13C-PCB-153、13C-PCB-180）和PBDE-MXC（包含13C-PBDE-28、13C-PBDE-47、13C-PBDE-99、13C-PBDE-154、13C-PBDE-153）購于美國Wellington Laboratories。

表1 37種LCMs的保留時間、質(zhì)譜參數(shù)及其對應(yīng)內(nèi)標(biāo)Table 1 Retention times（RT），mass spectrometry parameters and corresponding internal standards of the 37 LCMs

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

37種LCMs標(biāo)準(zhǔn)品除3dFB為液體外，其余均為固體粉末。各稱取0.1 g用正己烷定容于10 mL容量瓶中，配制成10 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)液，再分別準(zhǔn)確量取各LCMs 的標(biāo)準(zhǔn)液適量，混合后以正己烷稀釋，得到質(zhì)量濃度為1 μg/mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液?；鞓?biāo)儲備液以正己烷稀釋后配制梯度濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中LCMs 的質(zhì)量濃度為0.1～50 ng/mL，各梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液中內(nèi)標(biāo)P48-MES 和PBDE-MXC 的質(zhì)量濃度均為5ng/mL。

1.3 樣品采集

在北京市某居民住宅區(qū)隨機(jī)征集20個志愿家庭，采用吸塵器采集客廳及臥室地面灰塵，灰塵樣經(jīng)50目不銹鋼篩過濾后，包裹于鋁箔紙中并儲存于保干器中待用。

1.4 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取100 mg 灰塵樣品并轉(zhuǎn)移至5 mL EP 管中，加入內(nèi)標(biāo)液（含P48-MES 和PBDE-MXC 各1 ng），再加入3 mL 二氯甲烷溶液，渦旋振蕩5 min，超聲提取20 min。隨后以10 000 r/min 離心5 min，轉(zhuǎn)移上清液至15 mL PP 離心管。重復(fù)提取2 次，合并上清液并氮吹濃縮至約1 mL，轉(zhuǎn)移至預(yù)先添加100 mg PSA、100 mg C18和200 mg 無水硫酸鈉的2 mL EP 管中，渦旋振蕩5 min 后以12 000 r/min 離心10 min，上清液經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后，氮氣吹干并用100 μL正己烷復(fù)溶，待測。

1.5 氣相色譜-質(zhì)譜條件

色譜柱升溫程序：50 ℃（保持1 min），以30 ℃/min 升溫至130 ℃，再以5 ℃/min 升溫至250 ℃，最后以10 ℃/min 升溫至300 ℃，保持10 min。載氣為氦氣，恒定流速為1 mL/min。進(jìn)樣口溫度為290 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜離子源為電子轟擊源（EI），離子源溫度為280 ℃，傳輸線溫度為300 ℃，電子轟擊能量為70 eV；碰撞氣為氮氣，流速為1.5 mL/min；以動態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測模式（dMRM）測定，溶劑延遲時間10 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器分析條件的優(yōu)化

選擇各LCMs 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行全掃描，確定各目標(biāo)物的保留時間以及母離子和產(chǎn)物離子，每個化合物至少確定兩對離子對分別作為定性和定量離子對。對碰撞能量、離子源溫度、傳輸線溫度、升溫程序等條件進(jìn)行優(yōu)化，使37 種LCMs 最大程度上實現(xiàn)分離且達(dá)到最佳響應(yīng)，獲得的最優(yōu)質(zhì)譜參數(shù)見表1，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量色譜圖如圖1所示。對于聯(lián)苯及氰偶聯(lián)苯類LCMs，分子主鏈上通常是環(huán)己烷、苯環(huán)或雙環(huán)己烷，末端鏈烴通常是直鏈，環(huán)狀結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，在質(zhì)譜行為上表現(xiàn)為分子離子峰很強(qiáng)［16］，但二級碎片離子豐度均較低，整體儀器響應(yīng)弱于苯環(huán)上被氟元素取代的氟化聯(lián)苯類LCMs［17］。由于目前尚無商品化的穩(wěn)定性同位素取代的LCMs 作為內(nèi)標(biāo)，本實驗選擇與其具有相似結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性同位素取代的多氯聯(lián)苯（13C-PCBs）［18］和多溴聯(lián)苯醚（13C-PBDEs）［6］作為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)色譜行為和回收率實驗優(yōu)選各LCMs最合適的內(nèi)標(biāo)物（表1）。

圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatograms of a mixed standard solution

2.2 提取溶劑的選擇

由于各類LCMs的結(jié)構(gòu)和極性不同，為獲得最佳提取效果，選擇5種極性梯度溶劑并通過加標(biāo)回收實驗考察其對LCMs 的提取效果。所選用提取溶劑包括正己烷、二氯甲烷/正己烷（1∶1，體積比）、二氯甲烷、丙酮/正己烷（1∶1，體積比）和丙酮。如圖2 所示，當(dāng)使用正己烷和丙酮作為提取溶劑時，接近一半數(shù)量的LCMs（分別為23 種和15 種）的回收率明顯偏低或偏高（＜80%或＞120%），可能是由于正己烷的極性偏低未能有效提取目標(biāo)物，而丙酮的極性太強(qiáng)對弱極性化合物的提取效率不高，且易同時提取出多種雜質(zhì)進(jìn)而影響目標(biāo)物的提取效率；當(dāng)使用二氯甲烷/正己烷（1∶1）作為提取溶劑時，部分LCMs（14種）的回收率高于120%；當(dāng)提取溶劑為純二氯甲烷或丙酮/正己烷（1∶1）時，90%以上LCMs的回收率較穩(wěn)定，并保持在80%～120%范圍內(nèi)。考慮到丙酮作為易制毒試劑較難獲得，本研究選擇二氯甲烷作為提取溶劑。

圖2 不同極性提取溶劑對灰塵中37種LCMs提取效果的影響（n=5）Fig.2 The effect of extraction solvents on the extraction efficiency of 37 LCMs in dust（n=5）

2.3 吸附劑的優(yōu)化

PSA 和C18是QuEChERS 技術(shù)中常用的兩種吸附劑。室內(nèi)灰塵中的雜質(zhì)成分多為其所吸附的各類有機(jī)物，PSA 有利于清除其中的極性雜質(zhì)［19］，C18則可去除影響分析效果的油脂、糖類等極性偏弱的雜質(zhì)［20-21］，兩種吸附劑功能互補(bǔ)，同時加入無水硫酸鈉可去除水分。通過加標(biāo)回收實驗比較了分別采用PSA（100 mg）、C18（100 mg）和PSA+C18（各50 mg）作為吸附劑的回收率（如圖3）。從色譜圖結(jié)果來看，經(jīng)凈化處理后質(zhì)量色譜圖背景均較為干凈，表明PSA 和C18可有效去除雜質(zhì)。對各物質(zhì)的3 組回收率結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析比較，結(jié)果顯示10 種LCMs（PVB、EBMB、EPB、ETeT、DTMDPB、tFMePO-CF2-dF3B、DEEPB、EDPBB、BCEDB 和DMPCB）的回收率組間無差異性（方差分析，P為0.051 ～ 0.537），另外27 種LCMs 的回收率組間有明顯差異性（方差分析，P＜0.05）。從圖3 可以看出，PSA+C18吸附劑方案的回收率大多處在80% ～ 120%之間，且回收率更穩(wěn)定?？紤]到不同住宅室內(nèi)環(huán)境的不同，為盡可能在更大范圍內(nèi)將灰塵中各類雜質(zhì)去除，實驗采用PSA和C18聯(lián)用作為吸附劑。

圖3 吸附劑的優(yōu)選實驗Fig.3 Optimization of adsorbents in QuEChERS

2.4 方法驗證

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中LCMs 的質(zhì)量濃度分別為0.1、1、2、5、10、20、50 ng/mL，內(nèi)標(biāo)均為5 ng/mL。以各LCMs 與相應(yīng)內(nèi)標(biāo)的峰面積之比作為縱坐標(biāo)（y），LCMs 與相應(yīng)內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度之比作為橫坐標(biāo)（x），得到各目標(biāo)物的標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)（r）。表2 結(jié)果顯示，37 種LCMs 在0.1 ～ 50 ng/mL 范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.99。以3 倍信噪比計算得到方法檢出限為0.02 ～ 1.56 ng/g。

表2 37種LCMs的線性關(guān)系、檢出限、加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Linear relations，detection limits，recoveries and relative standard deviations of 37 LCMs

2.4.2 加標(biāo)回收實驗以100 mg 灰塵作為加標(biāo)基質(zhì)，設(shè)定高（50 ng/g）、低（10 ng/g）兩個加標(biāo)水平。結(jié)果顯示，除EDPB 和DPPCB 外（回收率超過150%，可能與其選定的內(nèi)標(biāo)色譜質(zhì)譜行為差別較大有關(guān)），其余35 種LCMs 的平均加標(biāo)回收率為65.3% ～ 137%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.90% ～ 24%（見表2），表明本方法對大多數(shù)LCMs具有較好的回收率。

2.5 實際樣品測定

對20份室內(nèi)灰塵樣品進(jìn)行測定，檢出27種LCMs，其中22種LCMs的檢出率在50%以上，總LCMs的污染水平在38.9 ～ 125 ng/g之間，單個LCMs的檢出量在0.044 7 ～ 25.1 ng/g之間（表3），說明室內(nèi)灰塵中普遍存在LCMs污染。隨著智能電子設(shè)備的使用日趨廣泛，室內(nèi)環(huán)境中LCMs污染不容忽視。

表3 室內(nèi)灰塵樣本中27種檢出液晶單體樣本的檢測結(jié)果Table 3 Detection results of the 27 detected LCMs in indoor dust samples

3 結(jié) 論

本研究基于QuEChERS 前處理技術(shù)結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法建立了室內(nèi)灰塵中多種LCMs 的同時前處理與定量分析技術(shù)。該方法操作簡單，且具有較好的準(zhǔn)確度和精密度，適用于大規(guī)模樣本的污染監(jiān)測。