鄧櫻花,孫敏,侯漢娜,蘇明偉

(湖北第二師范學院 化學與生命科學學院,湖北 武漢 430205)

0 引言

多環(huán)芳烴(PAHs)是環(huán)境中危害極大的一類有機污染物,具有“三致”作用.美國環(huán)保局規(guī)定了16種多環(huán)芳烴為優(yōu)先控制污染物.我國的第一批優(yōu)先控制污染物也將7種多環(huán)芳烴列入其中[1-2].由于多環(huán)芳烴難于降解,導致多環(huán)芳烴可以在土壤中不斷積累,給人類健康及生態(tài)系統(tǒng)帶來了極大的威脅[3].

目前分析土壤中多環(huán)芳烴主要采用高效液相色譜法和氣相色譜法[4-8].孫福生[7]采用反相高效液相色譜法分離測定土壤中的多環(huán)芳烴,選用Bakerbond PAH 6 PLUS 或 Phenomenex EXVIROSEP-pp C-18柱,乙腈-水梯度洗脫和紫外吸收檢測16種多環(huán)芳烴,分析時間是31 min.鄭明輝[8]等報道用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定某化工廠火災后周邊土壤和底泥中的多環(huán)芳烴和硝基多環(huán)芳烴.

土壤中PAHs常用的前處理方法有很多[9],例如索氏提取法、超聲波提取法、加速溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、亞臨界水萃取法等,還有將兩種基本方法結(jié)合起來,如微波-超聲波協(xié)同萃取法[10]等.葛成軍等[11]采用常用的索氏提取、超聲波提取、水平振蕩提取等技術(shù),配合高效液相色譜分離等技術(shù),分析了土壤中多環(huán)芳烴(包括苊烯、苯并[a]蒽、屈、苊、苯并[b]熒蒽、芴、苯并[k]熒蒽、菲、苯并[a]芘、蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、熒蒽、二苯并[a,h]蒽、芘、苯并[g,h,I]苝).但少見用索氏提取、高效液相色譜分離,同時測定萘、聯(lián)苯、苊、菲、蒽等5種多環(huán)芳烴化合物的報道.

本文中選用經(jīng)典的索氏提取法對土壤中PAHs進行前處理,建立高效液相色譜分離,紫外檢測萘、聯(lián)苯、苊、菲、蒽5種多環(huán)芳烴的分析方法.在優(yōu)化色譜分離條件后,5種多環(huán)芳烴在22 min內(nèi)完全分離,線性范圍在0.01～30 μg·mL-1之間.并將該方法用于校園內(nèi)3個地點的土壤中多環(huán)芳烴的測定,回收率在93.5%～112.0%之間.

1 實驗部分

1.1儀器與試劑上分LC200高效液相色譜儀由FL2200高壓輸液泵、恒溫箱和紫外檢測器3部分組成(上海精密科學儀器有限公司);色譜柱為大連中匯達科學儀器公司的Ultimate XB-C18型(Φ 4.6×25 mm, 5 μm);N2000雙通道色譜工作站(浙江大學智達信息工程有限公司).所用的甲醇為色譜純(天津市康科德科技有限公司),乙腈、萘、聯(lián)苯、苊、菲、蒽和二氯甲烷是分析純試劑.所用水由優(yōu)普超純水機制備(成都超純科技有限公司).

1.2色譜條件流動相采用V(甲醇)∶V(水)=75∶25;柱溫選定為30 ℃;流速選擇為1.0 mL·min-1;紫外檢測器檢測波長為254 nm.進樣之前,色譜系統(tǒng)和C18柱用流動相平衡30 min,進樣量為20 μL.色譜峰的峰面積用于定量分析.

1.3樣品的處理實驗中的土壤樣品取自于校園內(nèi)不同地點,1號采于圖書館附近(表層)、2號采于東區(qū)工地(深層)、3號采于東區(qū)院墻附近的菜地.土壤樣品采回后自然晾干,將干燥的土壤樣品放入研缽中研細,用二氯甲烷作為萃取劑,5 g土樣在50 ℃下索氏提取6～8 h.

2 結(jié)果與討論

2.1色譜分離條件的優(yōu)化對影響分離的各種參數(shù)進行優(yōu)化,包括流動相中甲醇的含量、流速和柱溫等因素.

2.1.1 流動相中甲醇含量的影響 由于流動相中甲醇含量對分離效果影響很大,我們首先探討了甲醇含量的影響.當甲醇的含量為70%時,最后一個峰的保留時間長達32 min(如圖1a所示);當甲醇的含量為80%時后3個峰有較多重疊(如圖1b所示),最后確定甲醇的含量為75%,這時的分離效果較好.

圖1 分離5種多環(huán)芳烴的色譜圖紫外檢測:254 nm;柱溫:30 ℃;流速:1.0 mL·min-1;峰:(1)萘(30 μg·mL-1);(2) 聯(lián)苯(6 μg·mL-1); (3)苊(60 μg·mL-1);(4)菲(6 μg·mL-1);(5)蒽(3 μg·

圖2 多環(huán)芳烴混合標準溶液的色譜圖分離條件:流動相為V(甲醇)∶V(水)=75∶25;紫外檢測:254 nm;柱溫:30 ℃流速:1.0 mL·min-1;峰:(1)萘(30 μg·mL-1);(2) 聯(lián)苯(6 μg·mL-1);(3)苊(60 μg·mL-1);(4)菲(6 μg·mL-1);(5)蒽(3 μg·mL-1).

2.1.2 柱溫的選擇 柱溫對分離效果有明顯的影響,所以選擇合適的柱溫也很重要.本實驗分別在20、30、40 ℃柱溫下,對分離效果進行了探討.結(jié)果發(fā)現(xiàn),溫度降低,保留時間變長;溫度升高,峰之間的重疊越多.綜合考慮保留時間與分離效果兩方面因素,最終確定最佳柱溫為30 ℃.

2.1.3 流速的選擇 流速也會影響分離效果，本實驗分別選擇0.7 mL·min-1、1.0 mL·min-1、1.3 mL·min-1的流速進行試驗.實驗表明,流速減小,保留時間變長;流速增大,峰之間的重疊越多.最佳流速為1.0 mL·min-1.

在優(yōu)化后的最佳分離條件下,5種多環(huán)芳烴的標準色譜圖如圖2所示.

2.2工作曲線的繪制準確移取不同量的標準多環(huán)芳烴的混合溶液,在選定的最佳色譜分離條件下,平行進行6次分離測定,各多環(huán)芳烴的濃度與色譜峰面積的線性范圍、工作曲線方程、相關系數(shù)和檢測限(S/N=3)如表1所示.

表1 線性范圍、回歸方程和檢測限

圖3 分析3號土樣的色譜圖色譜條件同圖2;峰:(1)萘;(2)聯(lián)苯;(3)苊;(4)菲;(5)蒽;A:實際樣品,B:實際樣品+標準溶液,C:標準溶液.

2.3樣品測定在最佳色譜條件,即流動相為V(甲醇)∶V(水)=75∶25,30 ℃柱溫,1.0 mL·min-1流速下,分別對3個土壤樣品進行了高效液相色譜分析.結(jié)果表明1、2號樣品中,沒有檢測到這五種多環(huán)芳烴,在3號樣品檢測到菲(如圖3所示),通過計算得到菲的濃度為0.15 μg·mL-1.3號樣品中萘、聯(lián)苯、苊、菲、蒽的回收率分別為102.7%、108.0%、93.5%、107.7%、112.0%.

3 結(jié)論

本文中采用索氏提取-高效液相色譜法對校園內(nèi)3個地點的土樣中多環(huán)芳烴進行了分析,結(jié)果表明:1號土樣采自圖書館附近的淺層土壤,采樣點附近無植被覆蓋,沒有檢測到這5種多環(huán)芳烴;2號土樣采自東區(qū)工地的深層土壤,采樣點為工地挖掘機挖開的深溝,沒有檢測到這五種多環(huán)芳烴;3號土樣采自東區(qū)院墻處的菜地,采樣點附近堆放不少垃圾,檢測到菲.3號土樣中多環(huán)芳烴的檢出可能與垃圾污染有關,可見垃圾污染容易導致多環(huán)芳烴進入土壤.

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