萃取-紫外分光光度法測定土壤中3，4-苯并芘含量

弓玉紅，郝 林，郭凱凱

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

苯并芘（BaP）是一類具有明顯致癌作用的有機(jī)化合物，它是由一個(gè)苯環(huán)和一個(gè)芘分子結(jié)合而成的多環(huán)芳烴類化合物，有許多科學(xué)家致力于苯并芘的分離分析研究工作[1]。目前，已知的400多種主要致癌物中，1/2以上屬于多環(huán)芳烴類化合物，其中，苯并芘是一種強(qiáng)致癌物[2]。苯并芘不僅存在于石油產(chǎn)品中，而且也存在于食品、大氣和煤焦油中[3]，也容易殘留在土壤中。許多國家都進(jìn)行過土壤中BaP含量調(diào)查，得出其殘留濃度取決于污染源的性質(zhì)與距離[4]，公路兩旁的土壤中，BaP含量為2.0 mg/kg；而在煉油廠附近土壤中為200 mg/kg；被煤焦油、瀝青污染的土壤中，其含量高達(dá)650 mg/kg。食物中BaP的殘留濃度取決于附近是否有工業(yè)區(qū)或交通要道[5]。目前，對(duì)食品、大氣和煤焦油中的苯并芘有相當(dāng)多的研究[6]，但對(duì)于土壤中苯并芘分析研究甚少。

本研究用溶劑萃取-紫外分光光度法，測定土壤中3，4-苯并芘的含量[7]，旨在為耕地的質(zhì)量安全提供一項(xiàng)有效的檢測手段，為降低農(nóng)作物中苯并芘的含量、保證糧食安全做好基礎(chǔ)研究。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

UV-2100紫外分光光度計(jì)，減壓蒸餾裝置，分液漏斗，丙酮，二氯甲烷，磷酸（分析純），二甲亞砜（光譜純），3，4-苯并芘（純度大于98%），所用水為去離子水。4份土樣采自山西省太谷縣焦化廠附近耕地[8]。

1.2 二氯甲烷和丙酮的凈化

長約900 mm、直徑50 mm的玻璃色譜柱下端用潔凈的棉花堵塞，向色譜柱中裝入1 kg左右的0.154～0.065 mm細(xì)孔硅膠，然后加入二氯甲烷（二氯甲烷的處理量根據(jù)其中的雜質(zhì)而定，一般情況下1 kg的硅膠可凈化5 L的二氯甲烷），先滴下來的200 mL須倒回上端容器再處理1次。液體流速應(yīng)控制在每分鐘5 mL左右[9]。

丙酮一般采用小色譜柱凈化，色譜柱的徑高比為15～20，操作步驟同二氯甲烷的凈化。

1.3 萃取溶劑的選擇

溶劑萃取是利用溶劑對(duì)樣品中的組分具有選擇性溶解能力[10]，從而達(dá)到分離的目的。Hanni等選用乙腈、硝基甲烷、二甲替甲酰胺和二甲亞砜4種溶劑對(duì)稠環(huán)芳烴的抽提能力進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)二甲亞砜的抽出效果最好，而且稠環(huán)芳烴的環(huán)數(shù)越多，二甲亞砜的萃取效果就越好[11]。經(jīng)多次萃取，總質(zhì)量回收率可達(dá)99%，在二甲亞砜中加入一定量磷酸，能消除抽出物背景吸收干擾。所以，本試驗(yàn)選擇二甲亞砜作為萃取溶劑。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液介質(zhì)的選擇

選擇標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液配制的介質(zhì)，首先應(yīng)考慮不影響3，4-苯并芘的測試結(jié)果，而且沸點(diǎn)和物性是與土壤較相近的物質(zhì)[12]。本試驗(yàn)選擇二氯甲烷，并且在配制之前進(jìn)行凈化處理。試驗(yàn)表明，凈化后的二氯甲烷的紫外吸光度達(dá)到0.000，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液能夠滿足試驗(yàn)的要求。

1.5 3，4-苯并芘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱取10 mg的3，4-苯并芘，逐級(jí)定量加入凈化的二氯甲烷試劑，配制成含有1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L的3，4-苯并芘標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.6 試驗(yàn)方法

取25 g土壤樣品1[13-14]，倒入裝有一定量的二甲亞砜磷酸溶液的分液漏斗中，振蕩抽提，過濾，分離濾液，重復(fù)抽提和洗滌，濾液合并。將合并的濾液和蒸餾水混合，加入凈化的二氯甲烷反抽提，棄去水層，得到苯并芘二氯甲烷混合液?；旌弦褐屑尤? mL凈化的丙酮，在水浴中氮?dú)獯嫡糁翚堃翰淮笥? mL。殘液再加入二氯甲烷至總體積25 mL，以空白試驗(yàn)所得殘液作參比液，在一定波長下測定紫外吸光度，并與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，得出土壤中3，4-苯并芘的含量（每毫升二氯甲烷溶液中所含的3，4-苯并芘量即相當(dāng)于每克土壤中所含的3，4-苯并芘）。土壤樣品2，3，4的方法同樣品1。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收光譜

用 2.0，2.5，3.0 mg/L 的 3，4- 苯并芘標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.6進(jìn)行測定，得到紫外吸收光譜（圖1）。由圖1可知，3，4-苯并芘二氯甲烷溶液在300 nm處有最大吸收峰，因此，本試驗(yàn)選擇300 nm作為測定土壤中3，4-苯并芘含量的波長。

2.2 樣品抽提次數(shù)的選擇

選擇土壤樣品1和土壤樣品2進(jìn)行萃取抽提試驗(yàn)。每次取100 mL二甲亞砜溶液與樣品按試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，樣品吸光度與抽提次數(shù)的關(guān)系列于表1。由表1可知，吸光度隨抽提次數(shù)的增加而增大，但抽提3次后再增加抽提次數(shù)吸光度值基本保持不變，說明樣品經(jīng)過3次抽提即能將可抽提的3，4-苯并芘完全萃取，因此，本試驗(yàn)選擇的溶劑萃取次數(shù)為3次。

表1 抽提次數(shù)對(duì)樣品吸光度值的影響

2.3 工作曲線

試驗(yàn)得到標(biāo)準(zhǔn)溶液3，4-苯并芘含量在1.0～3.0 mg/L的范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，如圖2所示。

2.4 重復(fù)性測定

為了考察方法的重復(fù)性，取4個(gè)樣品分別進(jìn)行了6次平行測定，3，4-苯并芘含量在1.0～3.0 mg/L的范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.0%。

2.5 實(shí)際樣品測定

按試驗(yàn)方法要求，對(duì)采集的4份土壤樣品進(jìn)行了測定，結(jié)果列于表2。由表2可知，4份土壤樣品中3，4-苯并芘含量的平均值為191 mg/kg。

表2 土壤樣品中3，4-苯并芘的含量

3 結(jié)論與討論

3，4-苯并芘二氯甲烷溶液在300 nm處有最大吸收峰，因此，本試驗(yàn)選擇300 nm作為測定土壤中3，4-苯并芘的波長。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的3，4-苯并芘含量在1.0～3.0mg/L的范圍內(nèi)，其含量與吸光度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.987 6。樣品的吸光度隨抽提次數(shù)的增加而增大，但抽提3次后再增加抽提次數(shù)吸光度值基本保持不變，因此，本試驗(yàn)選擇的溶劑萃取次數(shù)為3次。

國內(nèi)外檢測3，4-苯并芘常用的方法有氣相色譜-質(zhì)譜法[15]，但該法存在前處理步驟多、回流時(shí)間長、操作繁瑣、成本高等不足之處。采用二甲亞砜萃取-紫外分光光度法能夠較好地測定土壤中3，4-苯并芘的含量，且該方法靈敏度高、選擇性好、實(shí)用性強(qiáng)，重復(fù)性較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.0%，可用于土壤中3，4-苯并芘含量的分析。

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