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SVHC第23批新增4项物质测试方法研究
蚁乐洲1 杨泳筠1 林绍鹏1
摘 要 本文建立了同时测定欧盟高关注物质(SVHC)第 23 批新增的 4 种物质 [1- 乙烯基咪唑、- 甲基咪唑、4- 羟
基苯甲酸丁酯、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡的气相色谱质谱联用仪(GC-MS)] 的检测方法。将样品用二氯甲烷超声后,
采用选择离子监控模式(SIM)进行分析样品中的待测物。实验结果表明,4 种物质在 50 mg/L 范围内线性关系良好,线性相关系数为 0.995 以上;样品加标回收率为 94% ~ 110%,相对标准偏差(RSD)小于 7%;方法检出限分别为 2 mg/kg、10mg/kg、0.8 mg/kg、0.6 mg/kg,解决了欧盟新增加的 4 种 SVHC 测试问题。
对于满足REACH第57条规定的物质通常被认为是一种高度关注的物质(SVHC-Substances of Very High Concern),来源于欧盟《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》(Registration,Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals,简称REACH法规)。根据REACH法规第57条款,SVHC清单里的物质按照对人类及环境有无严重危害来确定。由欧洲化学品管理局(ECHA)通过一定的程序(各成员国执法机构提交提案,公开评议,研究讨论确定候选清单,纳入授权清单)确定SVHC的清单,SVHC第一批清单(15项物质)于2008年10月28日正式公布生效,之后不断被更新[1]。
如果物品中含有SVHC候选清单中的物质,且该物质的质量分数或出口量达到一定要求,将触发企业相关责任。根据REACH法规第7.2条款的规定,当物品中含有SVHC候选清单中的物质质量分数超过0.1%、该物质每年进入欧盟超过1吨,并且该物质尚未被注册过,则该物品的生产商或进口商必须在6个月内向欧盟化学品管理局进行通报,豁免通报情况除外[1]。
2020年6月16日,欧洲化学品管理局(ECHA)决定将最新评议的第23批5个评议物质中的4种物质识别为高度关注物质(SVHC),并已加入到SVHC授权清单[2]。由此,SVHC清单正式更新为23批共209项,这4种新物质分别是:1-乙烯基咪唑、2-甲基咪唑、4-羟基苯甲酸丁酯、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡,如表1所示。本文在原有205种物质的测试方法基础上,对新增4种物质的检测方法进行研究。
1 测试条件
1.1 试剂、材料和设备
标准物质:1-乙烯基咪唑,2-甲基咪唑,对羟基苯甲酸丁酯,二丁基二乙基锡[因为双(乙酰丙酮酸)二丁基锡需要衍生为二丁基二乙基锡,才能使用气相色谱质谱联用仪GC-MS检测[3]],色谱纯,广东翁江化学试剂有限公司。
二氯甲烷,色谱纯,Fisher Chemical;丙酮,色谱纯,广州化学试剂厂;醋酸盐缓冲液,广州化学试剂厂;四氢呋喃,色谱纯,上海麦克林生化科技有限公司;四乙基硼酸钠,2%四氢呋喃溶液,CNW Technologies;正己烷,色谱纯,广州化学试剂厂;超声波,色谱纯,Elma Schmidbauer;气相色谱质谱联用仪,GC-MS,型号:7890A-5975C,安捷伦科技(中国)有限公司;色谱柱:DB-EUPAH,20m×0.18mm×0.14μm,安捷伦科技(中国)有限公司;色谱柱:DB-5MS,30m×0.32mm×0.25μm,安捷伦科技(中国)有限公司;载气:高纯氦气,纯度≥99.999%,空气产品气体(东莞)有限公司。
1.2 溶液的配制
前三种物质(1-乙烯基咪唑,2-甲基咪唑,对羟基苯甲酸丁酯):使用色谱纯二氯甲烷配制储备液,浓度为1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L五个点。
最后一种物质(二丁基二乙基锡):使用色谱纯二氯甲烷配制储备液,浓度为0.1 mg/L、1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L六个点。
表1 第23批SVHC授权物质
Table 1 The 23rd batch of SVHC
序号 | 物质名称 | CAS号 | 常见用途举例 |
1 | 1-乙烯基咪唑 | 1072-63-5 | 用于制剂中,并可作为聚合物生产中的中间体和单体。用于涂料、清漆、亮面漆、清洁剂以及表面处理剂。 |
2 | 2-甲基咪唑 | 693-98-1 | 作为药物、感光和光热材料、橡胶生产的中间体、染料、颜料。用作催化剂和涂料产品的生产。作为交联促进剂和固化剂用于半导体封装环氧树脂。用作环氧树脂、丙烯酸橡胶-氟橡胶、胶黏剂、织物整理剂以及环氧硅烷涂层的组分。 |
3 | 对羟基苯甲酸丁酯 | 94-26-8 | 用于药品、化妆品及食品的抑菌和防腐。对酵母和霉菌有很强的抑制作用。 |
4 | 双(乙酰丙酮酸)二丁基锡 | 22673-19-4 | 在塑料生产中作为催化剂和添加剂,用于纺织品、皮革、木制品、纸和纸板产品、橡胶产品、计算机、电子和光学产品、电气产品以及建筑产品的生产中。 |
1.3 样品前处理
前三种物质(1-乙烯基咪唑,2-甲基咪唑,对羟基苯甲酸丁酯):称1 g样品,加20 mL的二氯甲烷试剂超声60 min[4-5]。
最后一种物质[双(乙酰丙酮酸)二丁基锡]:称0.2 g样品,加入10 mL的丙酮试剂超声60 min,取5 mL迁移液,依次加入5 mL的醋酸盐缓冲液,0.5 mL 2%的四乙基硼酸钠,2 mL正己烷,剧烈震荡30 min,静置,移取上层有机层。此时,样品中的双(乙酰丙酮酸)二丁基锡衍生为二丁基二乙基锡[6]。
1.4 仪器条件
前三种物质(1-乙烯基咪唑、2-甲基咪唑、对羟基苯甲酸丁酯):色谱柱为DB-EUPAH或其他相同材质毛细管柱(20m×0.18mm×0.14μm);载气为高纯氦气;进样模式为不分流,使用前进样口,进样体积2 μL,进样口温度300℃;流速为1 mL/min;压力为3.0758 psi;平均流速为44.411 cm/sec;滞留时间为0.75056 min; 设置为恒定流量;后运行为1.5 mL/min; 最高柱温箱温度为325℃;柱温箱起始温度为40℃,保持0.5 min,以5℃/min速率升温至80℃,保持0 min,以15℃/min速率升温至300℃,保持15 min;辅助加热设置为300℃。
前三种物质(1-乙烯基咪唑,2-甲基咪唑,对羟基苯甲酸丁酯):质谱条件为EI离子源,离子源电子能量70 eV,采用TIC模式进行定性和定量分析,离子源温度为230℃,四级杆温度为150℃,溶剂延迟3 min;对于各目标物,SIM监测离子m/z见表1[7-8],定量离子驻留时间为50 ms,辅助定性离子驻留时间为20 ms。
最后一种物质(二丁基二乙基锡):色谱柱为DB-5MS或其他相同材质毛细管柱(30m×0.32mm×0.25μm);载气为高纯氦气;进样模式为不分流,使用前进样口,进样体积2 μL,进样口温度300℃;流速为1 mL/min;压力为1.4293 psi;平均流速为46.202 cm/sec;滞留时间为1.0101 min; 设置为恒定流量;后运行为1.5 mL/min; 最高柱温箱温度为320℃;柱温箱起始温度为50℃,保持1 min,以20℃/min速率升温至120℃,保持0 min,以30℃/min速率升温至280℃,保持0 min;辅助加热设置为280℃。
最后一种物质(二丁基二乙基锡):质谱条件为EI离子源,离子源电子能量70 eV,采用SIM模式进行定性和定量分析,离子源温度为230℃,四级杆温度为150℃,溶剂延迟1.2 min; 对于各目标物,SIM监测离子m/z(见表2),定量离子驻留时间为50 ms(m/z=151离子为40 ms),辅助定性离子驻留时间为20 ms[9]。
2 线性、方法检出限和回收率
线性方程及信噪比如表3所示,方法在50 mg/L范围内呈良好线性。
对样品进行加标实验,平行称取3份红色塑料样品,加入一定量标准物质储备液进行前处理,同时做样品前处理空白。样品前处理空白未发现目标物明显信号。加标测量值、标准偏差、方法检出限以及定量限如表4所示,方法检出限是按照稀释倍数20倍、3倍标准的偏差进行计算,方法定量限是按照稀释倍数20倍、10倍标准偏差的进行计算。样品加标回收率以及相对标准偏差如表5所示。重复性和再现性数据如表6和表7所示。方法的回收率在98%~102%范围内,回收率的相对标准偏差小于10%,方法具有良好的回收率及重复性和再现性。
表2 监测离子
Table 2 Monitoring ions
目标物 | 定量离子(m/z) | 辅助定性离子(m/z) | 出峰时间(min) | ||
1-乙烯基咪唑 | 94(100%) | 41(40%) | 67(30%) | 112(20%) | 10.658 |
2-甲基咪唑 | 82(100%) | 81(45%) | 54(40%) | 42(20%) | 13.225 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 121(100%) | 138(90%) | 93(20%) | 194(20%) | 18.194 |
二丁基二乙基锡 | 151(100%) | 179(80%) | 207(90%) | 263(85%) | 6.077 |
表3 线性方程和信噪比
Table 3 Linear equation and signal to noise ratio
目标物 | 线性方程 | 线性范围(mg/L) | R2 | 1 mg/L 时S/N |
1-乙烯基咪唑 | y = 97797x + 14692 | 1~50 | 0.996 | 30 |
2-甲基咪唑 | y = 65003x + 13922 | 1~50 | 0.995 | 6 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | y = 20450x - 24047 | 1~50 | 0.995 | 95 |
二丁基二乙基锡 | y = 29222x + 46046 | 0.1~50 | 0.999 | 122 |
表4 方法检出限和定量限
Table 4 Limit of detection and limit of quantification
目标物 | LDL(mg/L) | MDL(mg/kg) | MQL(mg/kg) |
1-乙烯基咪唑 | 0.1 | 2 | 12 |
2-甲基咪唑唑 | 0.5 | 10 | 30 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 0.04 | 0.8 | 3 |
二丁基二乙基锡 | 0.03 | 0.6 | 2 |
表5 回收率和相对标准偏差
Table 5 Recovery and relative standard deviation
目标物 | 加标水平(mg/L) | 回收率(%) | RSD(%) | ||
1-乙烯基咪唑 | 10 | 98.8 | 101.0 | 101.8 | 1.54 |
2-甲基咪唑 | 10 | 100.74 | 96.64 | 98.85 | 2.07 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 5 | 94.47 | 100.84 | 94.79 | 3.71 |
二丁基二乙基锡 | 5 | 104.58 | 107.70 | 109.71 | 2.28 |
表6 重复性和相对标准偏差
Table 6 Repeatability and relative standard deviation
目标物 | 加标水平(mg/L) | 重复性数据(mg/L) | RSD(%) | |||
1-乙烯基咪唑 | 5 | 4.94 | 4.93 | 5.01 | 4.72 | 2.7 |
2-甲基咪唑 | 5 | 4.54 | 4.55 | 4.88 | 4.71 | 3.5 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 5 | 4.51 | 5.13 | 5.11 | 5.17 | 4.9 |
二丁基二乙基锡 | 50 | 54.27 | 55.1 | 53.27 | 52.92 | 1.8 |
表7 再现性和相对标准偏差
Table 7 Reproducibility and relative standard deviation
目标物 | 加标水平(mg/L) | 再现性数据(mg/L) | RSD(%) | ||||
1-乙烯基咪唑 | 5 | 5.01 | 4.72 | 5.25 | 5.32 | 5.33 | 5.1 |
2-甲基咪唑 | 5 | 4.62 | 4.73 | 5.27 | 5.29 | 4.85 | 6.3 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 5 | 5.49 | 4.72 | 5.04 | 4.73 | 5.32 | 6.8 |
二丁基二乙基锡 | 50 | 50.22 | 50.22 | 50.35 | 50.4 | 45.6 | 4.2 |
表8 四种物质的测试性能参数
Table 8 Test performance parameters of four substances
物质 | 保留时间 | 离子丰度比 | 信噪比(mg/L) | 仪器检出限 (mg/L) | 方法检出限(mg/kg) |
1-乙烯基咪唑 | 10.7 | 94∶41∶67∶112=100∶40∶30∶20 | 30 | 0.1 | 2 |
2-甲基咪唑 | 13.2 | 82∶81∶54∶42=100∶45∶40∶20 | 6 | 0.5 | 10 |
4-羟基苯甲酸丁酯 | 18.2 | 121∶138∶93∶194=100∶90∶20∶20 | 95 | 0.04 | 0.8 |
二丁基二乙基锡 | 6.1 | 151∶207∶263∶179=100∶90∶85∶80 | 122 | 0.03 | 0.6 |
3 结论
本次方法确认验证了检测SVHC第23批新增4项物质的前处理条件、标准曲线的线性、方法的检出限以及定量限、样品的加标回收率,满足SVHC的检出限和限值要求。结果显示,4种物质在50 mg/L范围内线性关系良好,线性相关系数为0.995以上;样品加标回收率为94% ~110%,相对标准偏差(RSD)小于7%;方法检出限分别为2 mg/kg、10 mg/kg、0.8 mg/kg、0.6 mg/kg,如表8所示,满足SVHC的1000 mg/kg的要求。
【该文经CNKI学术不端文献检测系统检测,总文字复制比为4.5%。】
基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFF0214803-03)
第一作者:蚁乐洲(1974—),男,汉族,广东汕头澄海人,本科,研究员,主要研究方向为消费品化学检测,E-mail:yilz@iqtc.cn
1.广州海关技术中心 广州 510623
1. Guanghzou Customs Technology Center, Guangzhou 510623
参考文献
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[2] https://echa.europa.eu/-/resorcinol-not-identified-as-a-substance-of-very-high-concern.
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