利用熱脫附／冷阱捕集提取土壤中揮發(fā)性有機物的條件研究*

莫達松，李健，羅平，梁勇，蘇云鵬，劉守廷，蔣天成

(廣西分析測試研究中心，南寧 530022)

揮發(fā)性有機物(VOCs)是一類含碳化合物，可能含有氫、氧、氟、氯、溴、硫或氮等元素，沸點一般在50～260℃[1]。非極性VOCs很容易吸附于黏土或有機質(zhì)中，使土壤受到污染，一旦土壤暴露到空氣中，VOCs則很容易揮發(fā)逸出，對人體健康造成嚴重危害[2-3]，因此VOCs對土壤的污染越來越受到人們的重視。VOCs來源廣泛，因其在土壤中殘留濃度低且極易揮發(fā)，測定土壤中VOCs的含量時選擇合適的提取方法十分重要。最佳的樣品提取技術(shù)能夠減小樣品揮發(fā)，減少誤差來源，提高分析靈敏度。目前土壤中VOCs的常用提取技術(shù)主要有溶劑萃取法[4]、吹掃捕集法[5-7]、靜態(tài)頂空法[8]和固相微萃取法[9]，另外還有其它一些方法如微波輔助萃取法[10]等。筆者采用熱脫附／冷阱捕集技術(shù)提取土壤樣品中的VOCs，通過對熱脫附條件、冷阱捕集條件的研究，建立了一種高效的土壤中VOCs提取方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent 6890 N GC／5975 MS型，美國Agilent公司；

TDS2熱脫附系統(tǒng)：帶自動進樣器，德國Gerstel公司；

17種VOCs混合標準溶液(REVOC007)：2000 μg／mL，愛爾蘭 Reagecon 公司；

土壤標準樣品：編號為GBW 07430(GSS-16)；

空熱脫附管；

VOCs標準溶液中間液、使用液：用帶聚四氟乙烯密封蓋的2 mL樣品瓶，用甲醇溶液稀釋17種VOCs混合標準溶液，配制成200 mg／L中間液，5 mg／L的標準混合使用液。

1.2 實驗條件

(1)氣相色譜條件

HP-5MS毛細管色譜柱(60 m×0.25 mm，1.4 μm)；載氣：純度為99.999%的He氣；柱流速：恒流模式，1.00 mL／min；柱溫：初始40℃保持5 min，以5℃／min升溫至150℃，再以6℃／min升溫至250℃，在 250℃保持 2 min；分流比：10∶1。

(2)質(zhì)譜條件

電離方式：EI；電子能量：70 eV；質(zhì)譜接口溫度：280℃；離子源溫度：230℃；質(zhì)譜掃描范圍：35～400 u；掃描方式：SIM。

1.3 實驗方法

稱取0.5 g標準土壤樣品，置于空熱脫附管中，添加17種VOCs混合標準溶液至標準土壤樣品中，添加水平為1 mg／kg，然后在樣品前后兩端用玻璃棉和不銹鋼濾網(wǎng)堵住，制成樣品管，通過自動進樣器送入TDS2熱脫附系統(tǒng)中，進行熱脫附并經(jīng)冷阱捕集，再通過二次解吸后測定。

1.4 標準工作曲線繪制

利用17種VOCs混合標準溶液，以甲醇稀釋，配制質(zhì)量濃度分別為 0.2，0.4，0.8，1.2，2.0，3.0 mg／L 的系列標準溶液，以標準溶液質(zhì)量濃度為橫坐標，以化合物特征離子峰面積為縱坐標繪制標準工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱脫附溫度

按1.3實驗方法制備4根樣品管，按1.2實驗條件測定，以不同的脫附溫度進行解吸，測試結(jié)果見表1。由表1可知，熱脫附溫度在300，310℃時測試結(jié)果基本一致。實驗選擇熱脫附溫度為300℃。

表1 不同脫附溫度土壤加標測定結(jié)果 mg／kg

2.2 熱脫附時間

按1.3實驗方法制備4根樣品管，按1.2實驗條件測定，以不同的脫附時間進行解吸，測試結(jié)果見表2。由表2可知，脫附時間在3，4，5 min時測試結(jié)果基本一致。實驗選擇熱脫附時間為3 min。

2.3 冷阱捕集溫度

按1.3實驗方法制備5根樣品管，按1.2實驗條件測定，以不同冷阱溫度進行捕集，測試結(jié)果見表3。由表3可知，冷阱溫度在-10，-15，-20℃時測試結(jié)果基本一致。實驗選擇捕集溫度為-10℃。

表2 不同脫附時間加標土壤樣品測試結(jié)果 mg／kg

表3 各捕集溫度下加標土壤樣品測試結(jié)果 mg／kg

2.4 測量精密度和準確度

在實驗確定的優(yōu)化提取條件下測定土壤加標樣品，重復(fù)測定5次，結(jié)果見表4。

表4 優(yōu)化條件后加標土壤的測定結(jié)果及精密度(n=5)

由表4可知，優(yōu)化條件后測定結(jié)果為0.75～0.94 mg／kg，相對標準偏差在2.89%～7.16%之間，條件優(yōu)化后回收率為75%~94%，表明提取效果良好。

3 結(jié)語

利用熱脫附／冷阱捕集系統(tǒng)提取土壤中揮發(fā)性有機物，該方法與傳統(tǒng)的提取方法相比，具有操作簡單、快速、提取效率高的特點。

[1]Marco A A，Ben J M，Alan P J.VOC immobilization in soil by adsorption，absorption and encapsulation[J].Journal of Hazardous Materials，1997，56(1-2): 225-226.

[2]張煥珠，宋偉民.揮發(fā)性有機化合物對小鼠神經(jīng)行為功能的影響[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2005，22(2): l12-115.

[3]Pecoraino G，Scalici L，Scalici L，et al.Distribution of volatile organic compounds in sicilian groundwaters analysized by head space-solid phase microextraction coupled with gas chromatography mass spectrometry(SPME／GC／MS)[J].Water Research，2008，42: 3563-3577.

[4]葉露，王永桔.二硫化碳萃取毛細管柱氣相色譜法測定水質(zhì)中的苯系物[J].污染防治技術(shù)，2005，18(6): 53-54.

[5]殷月芬，文凌飛，李必芬，等.土壤中揮發(fā)性有機化合物GC-MS測定[J].分析測試學(xué)報，2003，22(1): 86-88.

[6]劉慧，朱優(yōu)峰，徐曉白，等.吹掃／捕集氣質(zhì)聯(lián)用法測定北京郊區(qū)土壤中揮發(fā)性有機物[J].復(fù)旦大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003，42(6): 856-860.

[7]賈靜，饒竹.吹掃捕集／氣相色譜／質(zhì)譜法測定土壤中揮發(fā)性有機化合物[J].巖礦測試，2008，27(6): 413-417.

[8]蘇貽娟，黎華壽，劉崇清，等.頂空氣相色譜法測定水中揮發(fā)性鹵代烴[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2007，17(5): 784-786.

[9]甘莉，黃玉明.頂空固相微萃?。瘹庀嗌V／質(zhì)譜法測定廢水中痕量揮發(fā)性烷基硫化物[J].分析化學(xué)，2007，35(5): 643-647.

[10]Dincutoiu I，Gorecki T，Parker B L.Microwave-assisted extraction of trichloroethylene from clay samples[J].International Journal of Environment Analytical Chemistry，2006，86(15): 1113-1125.