張會(huì)

（河北中天環(huán)保技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引 言

多環(huán)芳烴是一類(lèi)含有2 個(gè)或2 個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔锏目偡Q(chēng)，屬于持久性有機(jī)污染物。迄今為止，人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)200 多種多環(huán)芳烴，且相當(dāng)數(shù)量的多環(huán)芳烴均具有致癌、致畸、致突變的“三致”特性，對(duì)環(huán)境的危害極大。

多環(huán)芳烴廣泛存在于大氣、水及土壤環(huán)境中，在多種環(huán)境介質(zhì)中，土壤承擔(dān)了＞90%的多環(huán)芳烴的環(huán)境負(fù)荷，且多富集在表層。

1976 年，在國(guó)際癌癥研究中心（LARC） 列出的94 種對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物致癌的化合物中，其中15 種屬于多環(huán)芳烴，農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)積累主要通過(guò)吸收表層土壤中的養(yǎng)分來(lái)完成，所以，表層土壤中的多環(huán)芳烴通過(guò)生物轉(zhuǎn)化等途徑進(jìn)入食物鏈，參與機(jī)體的代謝作用，對(duì)人體的生長(zhǎng)、發(fā)育、神經(jīng)及免疫系統(tǒng)產(chǎn)生毒副作用，從而誘發(fā)多種癌癥。

美國(guó)環(huán)保署（EPA） 已經(jīng)將16 種對(duì)環(huán)境影響大的多環(huán)芳烴確定為優(yōu)先控制環(huán)境污染物，而其中的萘、等8 種多環(huán)芳烴，更是被我國(guó)確定為建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控中的基本項(xiàng)目。

多環(huán)芳烴測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)系到土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果的可靠性，關(guān)系到被調(diào)查土壤的污染程度，關(guān)系到被調(diào)查企業(yè)的生死存亡，還關(guān)系到被調(diào)查土地的利用類(lèi)型，及對(duì)周?chē)巳荷姝h(huán)境的影響。因此，提高土壤樣品中多環(huán)芳烴測(cè)定的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

長(zhǎng)期以來(lái)，各檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)國(guó)產(chǎn)液相設(shè)備認(rèn)可性較低，多環(huán)芳烴檢測(cè)更崇尚使用專(zhuān)用柱。

我國(guó)液相色譜儀產(chǎn)品研發(fā)起步晚，相比進(jìn)口設(shè)備其檢測(cè)儀器的性能較差。因多環(huán)芳烴測(cè)定因子的較多，個(gè)別因子間分離度較差成為了各檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)崇尚使用進(jìn)口設(shè)備和多環(huán)芳烴專(zhuān)用柱的主要原因。

但進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，多環(huán)芳烴專(zhuān)用柱為易耗品，且價(jià)格不菲，使用國(guó)產(chǎn)液相設(shè)備及普通C18反相色譜柱準(zhǔn)確檢測(cè)土壤中多環(huán)芳烴，無(wú)疑是小檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)降低成本的有效方法。

本文使用國(guó)產(chǎn)Agress D1100 高效液相色譜儀（紫外檢測(cè)器） 及Supersil ODS2 5 μm C18 色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，從設(shè)備條件設(shè)置方面著手，通過(guò)優(yōu)化儀器設(shè)備條件，以提高多環(huán)芳烴測(cè)定的精密度和準(zhǔn)確度，旨在證明國(guó)產(chǎn)液相設(shè)備及C18 反相色譜柱同樣能夠準(zhǔn)確測(cè)定土壤中含有的多環(huán)芳烴。

1 主要儀器和試劑

1.1 儀 器

（1） Agress D1100 高效液相色譜儀。

（2） D1100 紫外檢測(cè)器。

（3） EclassicalW3200 工作站。

（4） AgressD1100 柱溫箱：大連依利特分析儀器有限公司。

（5） FA2004N 電子天平：上海菁海儀器有限公司。

（6） JL-180DT 脫氣裝置：上海吉理科學(xué)儀器有限公司。

（7） BSXT-02 索氏提取器：上海爭(zhēng)巧科學(xué)儀器有限公司。

（8） C181 000 mg 6 mL 硅膠固相萃取柱：泰州康之達(dá)實(shí)驗(yàn)器材有限公司。

（9） LC-DCY-12G 氮吹濃縮儀：上海力辰邦西儀器有限公司。

（10） UPB-10 型高純水機(jī)：石家莊泰斯特儀器設(shè)備有限公司。

1.2 試 劑

（1） 乙腈（CH3CN）：HPLC 級(jí)，安徽時(shí)聯(lián)特種溶劑股份有限公司，批號(hào)為75-05-8。

（2） 正己烷（C6H14）：HPLC 級(jí)，天津市科密歐化學(xué)試劑，批號(hào)為20200310。

（3） 二氯甲烷（CH2Cl2）：HPLC 級(jí)，安徽時(shí)聯(lián)特種溶劑股份有限公司。

（4） 丙酮（CH3COCH3）：HPLC 級(jí)，歐普森，批號(hào)為D9002。

（5） 石英砂：100 ～20 目，天津科密歐化學(xué)試劑，批號(hào)為20210110。

（6） 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：200 μg/mL，北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司，批號(hào)為1032007。

（7） 十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)貯備液（C12F10）：1 000 μg/mL，北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司，批號(hào)為A2101107。

（8） 無(wú)水硫酸鈉（Na2SO4）：天津市科密歐化學(xué)試劑，批號(hào)為20191203。

2 色譜條件

（1） 色譜柱：SUPERSIL ODS2 C18色譜柱，250 mm×4.6 mm，5 μm，大連依利特分析儀器有限公司。

（2） 進(jìn)樣量：20 μL。

（3） 柱溫：35 ℃。

（4） 流動(dòng)相A：乙腈；流動(dòng)相B：水。

（5） 流速：1.0 mL/min。

梯度洗脫程序設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 梯度洗脫程序設(shè)置Table 1 Gradient elution program setting

3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制

用微量注射器移取適量的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)使用液，用乙腈稀釋?zhuān)渲瞥少|(zhì)量濃度為0.04、0.10、0.50、1.00、5.00 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)系列。

移取50.0μL十氟聯(lián)苯使用液加入到各標(biāo)準(zhǔn)系列中，使多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)系列中十氟聯(lián)苯的質(zhì)量濃度為2.00μg/mL。

按照上述2 色譜條件，從低濃度到高濃度依次測(cè)定，以濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)（標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3）。

4 樣品制備

4.1 土壤樣品處理

4.1.1 樣品中多環(huán)芳烴的提?。?） 除去樣品中的樹(shù)枝、石子等異物。

（2） 稱(chēng)取10 g（精確至0.01 g） 土壤樣品，加入無(wú)水硫酸鈉，研磨均化成流沙狀。

（3） 將試樣放入紙質(zhì)套管內(nèi)，加入50.0 μL十氟聯(lián)苯使用液，放入索氏提取器中。

（4） 再在索氏提取器中加入100 mL 丙酮- 正己烷混合溶液，以≥4 次/h 的回流速度提取16 h，即得到提取液。

4.1.2 提取液脫水和濃縮

（1） 在玻璃漏斗中鋪上玻璃纖維濾膜，并加入5 g 無(wú)水硫酸鈉，將提取液過(guò)濾到濃縮容器中。

（2） 用丙酮- 正己烷混合溶液洗滌提取容器，并沖洗玻璃漏斗，合并洗液至濃縮容器中。

（3） 用干式氮吹儀氮吹溶液，濃縮至1 mL。4.1.3 提取液凈化和溶劑轉(zhuǎn)換

（1） 將濃縮后的提取液移入硅膠固相萃取柱中，用3 mL 正己烷分3 次洗滌濃縮器皿。

（2） 將溶液移入硅膠固相萃取柱中，用10 mL 二氯甲烷- 正己烷混合液進(jìn)行洗脫。

（3） 將洗脫液經(jīng)干式氮吹儀濃縮至1 mL。

（4） 在濃縮液加入3 mL 乙腈，再次經(jīng)氮吹濃縮至＜1 mL。

（5） 用乙腈準(zhǔn)確定容至1 mL，待測(cè)。

4.2 空白樣品制備

稱(chēng)取10 g 石英砂代替土壤樣品，按照與土壤樣品處理的相同步驟，進(jìn)行多環(huán)芳烴空白試樣制備，得到凈化液1 mL，待測(cè)。

4.3 空白加標(biāo)樣品制備

（1） 稱(chēng)取10 g（精確至0.01 g） 石英砂（代替土壤） 共14 份，分為A、B 兩組，每組7 份。

（2） 分別將樣品放入研磨器中進(jìn)行研磨，然后，放入紙質(zhì)套管內(nèi)。A 組中每份加入8 μL 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（濃度為20 μg/mL）；B 組中每份加入10 μL 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（濃度為20 μg/mL）。

（3） 按照上述4.1 土壤樣品處理的相同步驟，制備多環(huán)芳烴的空白加標(biāo)試樣，即得到1 mL 的凈化液，待測(cè)。

4.4 土壤加標(biāo)樣品的制備

4.4.1 高濃度加標(biāo)土壤樣品

（1） 準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g（精確至0.01 g） 土壤樣品，加無(wú)水硫酸鈉，研磨均化成流沙狀。

（2） 將試樣放入紙質(zhì)套管內(nèi)，加入20 μL 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（濃度為200 μg/mL），按照上述4.1 土壤樣品處理的相同步驟，制備加標(biāo)試樣，即得到1 mL 的凈化液，待測(cè)。

4.4.2 中濃度加標(biāo)土壤樣品

（1） 準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g（精確至0.01 g） 土壤樣品，加無(wú)水硫酸鈉，研磨均化成流沙狀。

（2） 將試樣放入紙質(zhì)套管內(nèi)，加入10 μL 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（濃度為200 μg/mL），按照上述4.1 土壤樣品處理的相同步驟，制備加標(biāo)試樣，即得到1 mL 的凈化液，待測(cè)。

4.4.3 低濃度加標(biāo)土壤樣品

（1） 準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g（精確至0.01g） 土壤樣品，加無(wú)水硫酸鈉，研磨均化成流沙狀。

（2） 將試樣放入紙質(zhì)套管內(nèi)，加入3 μL 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（濃度為200 μg/mL），按照上述4.1 土壤樣品處理的相同步驟，制備加標(biāo)試樣，即得到1 mL 的凈化液，待測(cè)。

5 結(jié)果與討論

5.1 檢測(cè)器及檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

由于16 種多環(huán)芳烴中苊烯不適宜用熒光檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，故本實(shí)驗(yàn)采用紫外檢測(cè)器進(jìn)行多環(huán)芳烴的檢測(cè)。

經(jīng)資料查閱16 種多環(huán)芳烴及替代物十氟聯(lián)苯的最大吸收波長(zhǎng)范圍為210 ～297 nm，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)選擇檢測(cè)波長(zhǎng)為220 nm，實(shí)驗(yàn)證明色譜峰較高，且所有組分均能較好地達(dá)到基線(xiàn)分離。

5.2 流動(dòng)相的選擇

甲醇的紫外截止波長(zhǎng)為210 nm，乙腈的紫外截止波長(zhǎng)為190 nm，甲醇的紫外截止波長(zhǎng)距離檢測(cè)波長(zhǎng)較近，低濃度時(shí)基線(xiàn)波動(dòng)較大，影響方法檢出限，故本實(shí)驗(yàn)選擇乙腈/水配比作為流動(dòng)相。

本實(shí)驗(yàn)考察了3 個(gè)水平（60%、70%、80%）的乙腈體積分?jǐn)?shù)對(duì)分離的影響：

（1） 當(dāng)乙腈體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，分析時(shí)間需65 min。隨著體積分?jǐn)?shù)的增加，各組分的保留時(shí)間均縮短。

（2） 當(dāng)乙腈體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，出峰時(shí)間比較理想，峰形對(duì)稱(chēng)性好，且分離完全，多環(huán)芳烴各組分在45 min 之內(nèi)就能完全分離。

（3） 當(dāng)乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，分析時(shí)間更短，但色譜峰出現(xiàn)重疊。

所以，選擇流動(dòng)相為乙腈∶水=70∶30。

5.3 流速影響

當(dāng)流速太大時(shí)，各組份的保留時(shí)間均減小，導(dǎo)致色譜峰產(chǎn)生重疊；當(dāng)流速太小時(shí)，分析時(shí)間長(zhǎng)且拖尾，導(dǎo)致色譜峰擴(kuò)寬。

本實(shí)驗(yàn)考察了0.8、1.0、1.5 mL/min 3 個(gè)流速，當(dāng)流速為1.0 mL/min 時(shí)，出峰時(shí)間和峰形都比較理想。

5.4 溫度的影響

保持恒定的柱溫有利于色譜的重現(xiàn)性。柱溫越高，出峰越快，柱效越高。但柱溫增高，會(huì)使分離度降低，而溫度太高，對(duì)色譜柱不利。

本實(shí)驗(yàn)考察了30 ℃、35 ℃、40 ℃3 個(gè)溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，16 種多環(huán)芳烴各相鄰組分峰的分離度結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 16 種多環(huán)芳烴各相鄰組分峰的分離度Table 2 Resolution of adjacent component peaks of 16 kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons

由表2 可以看出，當(dāng)柱溫為35 ℃時(shí)，不僅出峰時(shí)間較快，且相鄰峰的分離度均達(dá)到了比較理想的效果。

5.5 方法的線(xiàn)性關(guān)系

在最優(yōu)化的色譜條件下，考察了16 種多環(huán)芳烴在0.04～5.00 μg/mL 范圍內(nèi)的線(xiàn)性情況，16 種多環(huán)芳烴及替代物十氟聯(lián)苯均得到了完全分離。

16 種多環(huán)芳烴的色譜如圖1 所示。

圖1 16 種多環(huán)芳烴的色譜圖Fig.1 Chromatograms of 16 kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons

由圖1 可以看出，每種多環(huán)芳烴對(duì)應(yīng)的峰面積與濃度的線(xiàn)性良好。

16 種多環(huán)芳烴的線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 16 種多環(huán)芳烴的線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程和相關(guān)系數(shù)Table 3 Linear range,linear equation and correlation coefficient of 16 kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons

5.6 方法檢出限和測(cè)定下限

方法檢出限和測(cè)定下限按照《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)導(dǎo)則》 HJ168-2020 附錄A 要求進(jìn)行。

本實(shí)驗(yàn)首先對(duì)4.2 中制備的空白樣品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為未檢出目標(biāo)物質(zhì)。

根據(jù)儀器響應(yīng)（3 倍信噪比） 估計(jì)各多環(huán)芳烴的檢出限為4 μg/kg。

取10 g 石英砂，按照估計(jì)檢出限的4 倍對(duì)空白樣品進(jìn)行加標(biāo)處理，得到7 份4.3 中的A 組空白加標(biāo)測(cè)試樣品，根據(jù)各組分檢測(cè)結(jié)果計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，并按照公式（1） 計(jì)算方法檢出限。

式中：S 為n 次測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；t 為當(dāng)自由度為（n-1） 時(shí)，置信度為99%時(shí)的t 分布（單側(cè)）。

經(jīng)測(cè)定16 種多環(huán)芳烴中，除菲、熒蒽、苯并[b]熒蒽、苯并[ghi]苝、茚并[1,2,3-cd]芘外，其他目標(biāo)物樣品的濃度均在3 ～5 倍計(jì)算出的方法檢出限范圍內(nèi)。

調(diào)整空白加標(biāo)樣品濃度后，得到7 份4.3 中的B 組空白加標(biāo)測(cè)試樣品，根據(jù)各組分檢測(cè)結(jié)果計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，并計(jì)算方法檢出限。經(jīng)測(cè)定菲、熒蒽、苯并[b]熒蒽、苯并[ghi]苝、茚并[1,2,3-cd]芘濃度均在3 ～5 倍計(jì)算出的方法檢出限范圍內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)表明方法檢出限的測(cè)定結(jié)果有效，方法的檢出限及測(cè)定下限（n=7） 見(jiàn)表4。

表4 方法的檢出限及測(cè)定下限（n=7）Table 4 Detection limit and lower limit of determination of the method（n=7）

5.7 樣品分析和加標(biāo)回收率及精密度

為確定上述分析條件下定量分析的精密度和準(zhǔn)確度，本次試驗(yàn)取某農(nóng)田土壤實(shí)際樣品進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)該土壤樣品中多環(huán)芳烴各組分含量均低于方法檢出限，十氟聯(lián)苯回收率為93.8%～103%；制備該土壤樣品高、中、低3 個(gè)濃度的加標(biāo)樣品，每個(gè)濃度的加標(biāo)樣品制備6 個(gè)，具體制備方法見(jiàn)4.4。

對(duì)制得的加標(biāo)樣品進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和加標(biāo)回收率，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 土壤樣品的加標(biāo)回收率及測(cè)定結(jié)果的精密度Table 5 Recovery rate of soil samples and precision of determination results

續(xù)表

6 結(jié) 語(yǔ)

使用國(guó)產(chǎn)Agress D1100 高效液相色譜儀（紫外檢測(cè)器） 及Supersil ODS2 5 μm C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5μm），通過(guò)優(yōu)化儀器設(shè)備條件，多環(huán)芳烴目標(biāo)物分離效果良好，測(cè)定結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度均能達(dá)到較高水平，能夠滿(mǎn)足土壤多環(huán)芳烴的測(cè)定要求。