周 翔

(寧夏環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,寧夏,銀川,750002)

快速溶劑萃取 -SPE硅膠柱凈化 -高效液相色譜法測(cè)定土壤中多環(huán)芳烴 16種化合物的研究

周 翔

(寧夏環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,寧夏,銀川,750002)

綜合比較不同土壤前處理和分析測(cè)試方法,建立了快速溶劑萃取 -SPE硅膠柱凈化 -高效液相色譜測(cè)定土壤中PAHs16種化合物的方法,并對(duì)各步驟進(jìn)行了條件優(yōu)化。方法檢出限在0.77ug/kg～15.4ug/kg之間,基質(zhì)加標(biāo)回收率在 63.0%～116%之間,測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 2.23% ～17.0%之間,符合美國(guó) EPA標(biāo)準(zhǔn),一種較為理想的分析方法。

快速溶劑萃取;SPE硅膠柱;高效液相色譜;多環(huán)芳烴;土壤

多環(huán)芳烴 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤,石油,木材,煙草,有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠衔铩AHs在環(huán)境中的含量甚微,但分布廣泛,一些 PAHs除含有致癌或致突變的成分外,還含有多種促進(jìn)致癌的物質(zhì),對(duì)人體健康產(chǎn)生很大威脅[1]。大氣、水環(huán)境中的多環(huán)芳烴通過地表徑流、沉降等途徑被土壤富集,測(cè)試、掌握土壤中多環(huán)芳烴污染狀況,對(duì)環(huán)境監(jiān)控及污染治理具有重要意義,也可為相關(guān)法律法規(guī)的制定提供科學(xué)依據(jù)[2]。目前廣泛采用的前處理方法有索氏提取、超聲波萃取等方法。分析檢測(cè)方法主要采用氣相色譜法、氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用法、高效液相色譜儀法等。采用索氏萃取回收率較高,但是提取時(shí)間較長(zhǎng),有時(shí)甚至達(dá) 72 h[3]、消耗溶劑量大、使用玻璃器皿多,操作繁瑣。采用超聲波萃取土壤和底泥中的PAHs是美國(guó) EPA推薦的方法之 -(EPAS W-846-3550),該方法簡(jiǎn)單、快速,一般只需要幾個(gè)小時(shí),也有較好的提取回收率[4],但回收率與其他方法相比較低。本文針對(duì)以上方法的不足參考 (EPA3545)利用快速溶劑萃取儀(ASE)優(yōu)化條件后對(duì)土壤樣品進(jìn)行前處理,參考 (EPA3630)SPE硅膠柱凈化方法,并針對(duì) (EPA8310)液相色譜法進(jìn)行了方法和條件優(yōu)化,建立了快速溶劑萃取 -SPE硅膠柱凈化 -高效液相色譜測(cè)定土壤中 PAHs16種化合物的方法。并對(duì)該方法的回收率、方法檢出限進(jìn)行較為深入的分析探討,為土壤中持久性有機(jī)污染物的定量檢測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)。

1 主要儀器和試劑

戴安 ASE 300型快速溶劑萃取儀;SUPELCO VisiprepT M DL 12孔固相萃取裝置;Agilent-Silica固相萃取柱,6mL,0.5g;島津 20ATvp高效液相色譜儀,二元梯度泵,二極管陣列檢測(cè)器;SUPELCO LC-PAH 58318-PAH專用液相色譜柱,15cm×4.6mm,粒徑 5um;分析天平;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;氮吹儀;EPA 610 PAHs混合標(biāo)樣,Supelco公司,其中萘、苊 1000 mg/L,苊烯 2000 mg/L,芴 、熒蒽 、苯并 (b)熒蒽 、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i) 苝 200 mg/L,菲、蒽、芘、苯并 (a) 蒽、屈、苯并(k)熒蒽 、苯并 (a)芘 、茚并 (1,2,3-cd)芘 100mg/L;丙酮 ,正己烷,甲醇,乙腈均為農(nóng)殘級(jí),TED IA公司;無水硫酸鈉,分析純,硅藻土,優(yōu)級(jí)純,均于 450℃加熱 2h,除去水分及吸附于表面的有機(jī)物,冷卻后保存;高純氮?dú)?純度 99.999%。

2 前處理方法和條件

稱取新鮮土 10-15g,去除土壤中的石粒、植物根系等雜質(zhì),根據(jù)土樣濕度酌情加拌硅藻土于 33mlASE萃取池中。萃取條件:丙酮與正己烷 (1:1)為萃取溶劑;溫度 100℃;壓力1500psi;加熱 5min;靜態(tài)萃取 6min;循環(huán) 2次;60%的溶劑沖洗;60s吹脫。大體積濃縮:將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀水浴溫度設(shè)定為30℃,轉(zhuǎn)速設(shè)置在 3檔把萃取液轉(zhuǎn)移到梨形瓶中旋至 2ml左右。在濃縮過程中將溶劑換成正己烷相。

3 凈化方法和條件

凈化:使用 Silica固相萃取柱凈化,除去萃取液中的雜質(zhì)。SPE凈化分以下幾步:活化,取 5ml正己烷加入柱管,用真空泵以低于 5ml/min的流量抽至液面與固相物質(zhì)持平,活化時(shí)柱床不能抽干;上柱,將 2ml萃取液加到柱內(nèi),用少量正己烷清洗容器,將清洗液并加入柱內(nèi),用真空泵以低于 5ml/min的流量過柱,抽空,此液體收集于廢液瓶中;淋洗,向柱中加入 5ml丙酮 /正己烷混合液 (體積比為 1:1),以 5ml/min的流量淋洗,抽空,收集淋洗液于氮吹管中。用高純氮?dú)庑×髁繉⒘芟匆捍抵两?準(zhǔn)確定容至 1ml待測(cè)。

4 色譜條件

液相色譜采用二元高壓梯度洗脫和二極管陣列檢測(cè)器的組合方式。色譜柱選用了 PAH專用柱,15cm×4.6mm,粒徑 5um;柱溫 40℃;流速:1.0ml/min;波長(zhǎng):254nm;進(jìn)樣量:10μl。梯度淋洗,洗脫溶劑體積分?jǐn)?shù)變化見表1。

5 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

將標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇稀釋 10倍得到標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,再將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液Ⅰ用甲醇稀釋 10倍得到標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液Ⅱ,用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液Ⅱ配置標(biāo)準(zhǔn)系列。配制萘、苊0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L,苊烯 1mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、10mg/L、20mg/L,芴、熒蒽、苯并 (b)熒蒽、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i) 苝0.1mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L,菲、蒽、芘、苯并 (a)蒽、屈、苯并 (k)熒蒽、苯并 (a)芘、茚并 (1,2,3-cd)芘0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列 ,以化合物濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,見表2。

6 方法檢出限

按照全程序操作步驟重復(fù) 7次空白加標(biāo)試驗(yàn),加標(biāo)量為預(yù)計(jì)方法檢出限的3～5倍,計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差,按照公式:MDL=t(n-1,0.95)′s計(jì)算方法檢出限。萘、苊稀、苊、茐、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并 (a)蒽、屈、苯并 (b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并 (a)芘、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i)苝、茚并(1,2,3-cd)芘方法檢出限分別為 7.69μg/kg、15.4μg/kg、15.4μg/kg、1.54μg/kg、0.77μg/kg、0.77μg/kg、6.16μg/kg、3.07μg/kg、2.31μg/kg、0.77μg/kg、1.54μg/kg、3.85μg/kg、3.85μg/kg、7.70μg/kg、7.70μg/kg、3.08μg/kg。

表1 梯度洗脫程序

7 方法精密度和回收率

取 6份硅藻土,分別加入 100μl PAHs標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液Ⅱ,用本方法分析,16種 PAHs的基質(zhì)加標(biāo)回收率在 63.0%～116%之間,測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 2.23%～17.0%。

表2 PAHs16種化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線

8 土壤有證樣品測(cè)試

土壤標(biāo)準(zhǔn)參考物 IRM-104A包含除苊烯、茚并 (1,2,3)芘以外的14種 PAHs化合物。采用本方法對(duì)該土壤樣品進(jìn)行前處理與分析,分析結(jié)果均在控制濃度范圍內(nèi)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為 1.64%～14.4%。

9 結(jié)論

本文通過比較不同土壤樣品前處理和分析檢測(cè)手段,建立了快速溶劑萃取 -SPE硅膠柱凈化 -高效液相色譜測(cè)定土壤中 PAHs16種化合物的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各化合物峰形尖銳,分離良好,方法檢出限在0.77ug/kg～15.4ug/kg之間,基質(zhì)加標(biāo)回收率 63.0%～116%之間,測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 2.23%～17.0%之間。土壤標(biāo)準(zhǔn)參考物 I RM-104A中 PAHs14種化合物測(cè)定結(jié)果全部在控制范圍內(nèi),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 1.64%～14.4%具有較低的方法檢出限,是一種較為理想的分析測(cè)試方法。

[1]JONES K C,VOOGT P.Persistent organic pollutant(POPs):state of the science[J].Environmental Pollution,1999,100:209-221.

[2]王瀟磊 土壤中多環(huán)芳烴的ASE前處理方法研究[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2009,28(5):1-2

[3]WENCHUAN Q,D ICK MAN M,SU M IN W.Evidence for an aquatic plant origin of ketones and f0und in Taihu lake sediments[J].Hydrobiologia,1999,397:149-155.

Q938.1+3

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1003-3467(2010)10-0057-02