烷基酚聚氧乙烯醚(APEOs)是一类非离子表面活性剂,50多年来在工业、家庭和商业领域被广泛用作乳化剂、润湿剂、分散剂和增溶剂[1]。壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)和辛基酚聚氧乙烯醚(OPEOs)分别占APEOs市场的约80%和20%,是最常见的形式[2]。这些物质在使用和处置后会被释放到环境中,并通过生物降解形成更难生物降解的代谢物:短链聚氧乙烯醚和烷基酚(AP),如壬基酚(NP)和辛基酚(OP)[[3], [4], [5]]。大量研究表明,APEOs及其降解产物具有内分泌干扰作用,这归因于它们与雌激素的结构相似性[2,[6], [7], [8]]。这些毒理学效应引发了公众对APEOs对人体健康和生态系统潜在负面影响的严重关切[[9], [10], [11]]。因此,全球范围内实施了包括欧盟法规(EU)2016/26、ZDHC-MRSL和Oeko-Tex标准100在内的监管框架,以限制APEOs在工业中的应用。尽管有这些监管措施,但由于APEOs出色的表面活性和成本效益,它们仍在工业配方中得到广泛应用[12]。例如,NPEOs仍被用于皮革加工化学品[13,14],皮革行业的消耗量约占NPEOs总市场份额的10%[12]。这种持久性要求开发准确、简单且经济有效的分析方法来监测工业化学品中的APEOs浓度,以减少污染源。
APEOs的分析面临方法学上的重大挑战,因为它们的化学组成非常复杂。工业级NPEOs含有超过200种烷基酚异构体,并且聚氧乙烯基(EO)链长度存在差异(最多可达40个环氧乙烷单元)[15,16],导致挥发性和极性特征多样。传统的分析技术,如反相液相色谱-质谱(RPLC-MS),在分离这些同系物时存在局限性[[17], [18], [19]]。在RPLC模式下,聚氧乙烯醚同系物常常合并为一个峰,导致质谱检测过程中出现竞争性电离效应和同位素干扰[[20], [21], [22]]。虽然正相液相色谱(NPLC)在质谱分析前能改善APEOs同系物的分离效果,但需要柱后分离和水相补充流,使操作过程复杂化[18,23,24]。还探索了其他方法,包括使用适用于正相和反相溶剂的凝胶过滤柱的混合模式液相色谱[[25], [26], [27]],以及采用二氧化碳和甲醇作为流动相的超临界流体色谱(SFC)[28,29]。然而,这些方法通常依赖于复杂的仪器,如串联质谱(MS/MS),成本较高且不易获得。此外,缺乏可商业获得的单个APEOs同系物的参考标准也限制了这些方法的应用[18]。
与直接LC-MS方法并行,还研究了基于分子裂解的间接分析方法,通过将APEOs分子分解为更小的片段来简化分析过程,从而绕过EO链长度的影响。已有报道使用两种主要的裂解试剂:氢碘酸(HI)和碘化铝(AlI?)[[30], [31], [32]]。HI能有效裂解聚氧乙烯醚表面活性剂中的所有醚键,释放出碘乙烷以用于NPEOs的定量[30]。然而,这种方法缺乏选择性,在复杂基质中会产生假阳性结果。相比之下,AlI?介导的裂解专门针对APEOs中的芳基-O-烷基醚键,将其高效转化为相应的AP[31]。这种方法在APEOs的准确分析方面显示出巨大潜力,并已被纳入ISO 18218-2标准[33],但目前其耗时较长(需在90°C下回流约2小时制备新鲜AlI?[31]),并且在高温反应过程中存在丙腈和碘蒸发的风险,限制了其在批量测试中的实用性。这些局限性凸显了需要一种快速、有效且安全的裂解方法。
在这项研究中,我们介绍了一种改进的AlI?裂解方案,用于皮革脱脂剂中APEOs的快速、批量兼容分析。该技术通过简化反应条件显著区别于以往的方案:在裂解处理后,碘和铝直接与样品提取物在密封容器中混合。这种方法消除了回流条件和湿度控制的需求,提高了操作效率,便于进行批量测试。我们将该方案应用于皮革脱脂剂,这些脱脂剂在皮革加工中起着关键作用,已知可能含有APEOs残留物[14]。该方案在实际样品中表现出良好的稳健性,展示了利用AlI?介导的裂解技术在工业配方中筛查APEOs的实用性,为LC-MS/MS等昂贵且技术要求高的方法提供了一种可行的替代方案。