加速溶劑萃取/固相萃取凈化高效液相色譜質(zhì)譜法測定土壤中16種多環(huán)芳烴的研究

滕云梅等

摘要 [目的] 為準(zhǔn)確、快速測定土壤中多環(huán)芳烴（PAHs）。[方法] 以乙腈為溶劑，樣品經(jīng)加速溶劑萃取儀（ASE）萃取，提取液經(jīng)除水、濃縮，再經(jīng)Florisil柱凈化，采用高效液相色譜-熒光-PDA二極管陣列測定土壤中16種PAHs。[結(jié)果] 該方法的檢出限為0.41～3.97 μg/kg（以3倍性噪比計(jì)），加標(biāo)水平為0.5～20.0 mg/L，基質(zhì)加標(biāo)回收率為81.3%～121.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.5%～8.8%。[結(jié)論]該方法有效去除雜質(zhì)干擾，縮短前處理時間，具有高提取率、高回收率、良好的精密度、較高的準(zhǔn)確度等優(yōu)點(diǎn)，適用于土壤中PAHs的測定。

關(guān)鍵詞 加速溶劑萃取；固相萃取凈化；高效液相色譜；多環(huán)芳烴；土壤

中圖分類號 S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）03-00723-03

Abstract [Objective] The research aimed to obtain accurate and rapid determination of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs）in soil. [Method] Using acetonitrile as the solvent，16 polycyclic aromatic hydrocarbons were extracted by accelerated solvent extraction （ASE）. The extract was dehydrated and concentrated， and were purified by the Florisil solid phase extraction. [Result] The detection limits were 0.41-3.97 μg/kg. The recoveries of the spiked sample （0.5-20.0 mg/L） were 81.3%-121.0%， with relative standard deviations were 1.5%-8.8%. [Conclusion] The method effectively removed impurities， and reduced extremely the preprocessor time. It was concluded that the method had high recovery， high sensitivity and good reproducibility. The developed analytical method had been applied successfully to the determination of PAHs in soil.

Key words Accelerated solvent extraction； Solid phase extraction； High performance liquid chromatography； Polycyclic aromatic hydrocarbons； Soil

多環(huán)芳烴（PAHs）是100多種具有2個或2個以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)的一類持久性有機(jī)污染物[1]，具有高毒性、致癌性和高致突變性。PAHs主要來自人類活動的排放[2]，如煤、石油、柴油或汽油的不完全燃燒，一些處于高溫的有機(jī)物質(zhì)（500～800 ℃）或較低溫度（100～300 ℃）下有機(jī)材料的燃燒也會生成PAHs[3]。自1961年Blumer在土壤中第一次發(fā)現(xiàn)PAHs以來，土壤中的PAHs就一直是國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)之一[4]。PAHs具有低揮發(fā)性、低水溶性和生物降解困難等特點(diǎn)，所以PAHs可在土壤中長期持留且累積，對環(huán)境和人體健康造成危害[5]。美國環(huán)保署（EPA）已將萘、菲、熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽等16種PAHs確定為環(huán)境優(yōu)先控制污染物，其中苯并[a]芘被指定為衡量PAHs總量的指標(biāo)[6]。

分析PAHs的方法有很多，如氣相色譜法（GC-FID）、氣質(zhì)聯(lián)用法（GC-MS）和高效液相色譜法（RP-HPLC-UV/FLD）等[7]。土壤中PAHs的檢測方法一般采用GC-MS或HPLC。HPLC適于分析檢測高沸點(diǎn)不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性差（未衍生化）的有機(jī)化合物[8]。HPLC還具有分析過程不會破壞樣品等優(yōu)點(diǎn)，可做制備或收集單一組分進(jìn)一步分析。與MS相比，熒光檢測器（FID）檢測PAHs具有高熒光量子產(chǎn)率，因此FID更適合定量檢測土壤樣品中的PAHs。FID的靈敏度比UV檢測器高出20～320倍，比MS高出0.8～50.0倍[9]。所以，HPLC-FID法是檢測土壤中PAHs的最適方法。

由于PAHs在土壤中為痕量水平，而且土壤成分復(fù)雜，基體干擾嚴(yán)重，因此在定量分析土壤樣品中的PAHs之前，樣品前處理步驟十分重要。一種具有好的凈化、富集效果的前處理方法可以提高檢測方法的靈敏度和選擇性。目前用于土壤中PAHs的前處理方法有索式抽提法、微波輔助萃取法（MAE）、超聲波提?。║E）、加壓溶劑萃?。≒LE）、 加速溶劑萃?。ˋSE）、固相萃?。⊿PE）、超臨界流體萃?。⊿FE）等。對于土壤中16種PAHs的提取，ASE優(yōu)于MAE和索式抽提法。SPE法用于土壤中PAHs的前處理，具有操作簡單、靈敏度高（檢出限為0.02～11.0ng/g）和準(zhǔn)確性高（回收率大于77%）等優(yōu)點(diǎn)。

筆者采用ASE-SPE前處理方法和HPLC-FID檢測法進(jìn)行土壤中PAHs的分析檢測，旨在提高分析物的回收率、精度和靈敏度。該方法簡單、可靠，可作為土壤中PAHs檢測的常規(guī)方法。

1 材料與方法

1.1 樣品的前處理。

1.1.1 采樣及保存。土壤樣品利用箱式采泥器采集。樣品采集后迅速裝入玻璃采樣瓶中，在4 ℃以下冷藏運(yùn)輸，前處理應(yīng)在2 d內(nèi)完成，萃取后的樣品在14 d內(nèi)完成分析（0 ℃下避光）。

1.1.2 提取與凈化。準(zhǔn)確稱取10 g干燥土樣，用6～7 g硅藻土混勻。裝入33 ml萃取池，并用大量硅藻土填滿剩余樣品池空間，旋緊池蓋，根據(jù)萃取條件進(jìn)行提取。萃取液經(jīng)無水硫酸鈉脫水、氮吹濃縮并轉(zhuǎn)溶劑為正己烷，用硅膠小柱進(jìn)行凈化，再用6 ml二氯甲烷-丙酮（90∶10，V/V）分3次洗脫。洗脫液全部收集合并后氮吹濃縮，氮吹儀水浴溫度≤50 ℃，全過程不能吹干。樣品溶液最終轉(zhuǎn)成乙腈介質(zhì)，定容1 ml，密封，上機(jī)分析。

1.2 試驗(yàn)條件

1.2.1 加速溶劑萃取條件的選擇[1]。參照EPA 3545方法，新鮮土樣經(jīng)過硅藻土充分混勻分散后，進(jìn)行加速溶劑萃取。

1.2.1.1 最佳萃取液的選擇。

考慮與實(shí)際分析土壤樣品濃度相近，在石英沙樣品中加入0.2 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液后分別用5種溶劑（丙酮、環(huán)己烷、CH2Cl2、1∶1CH2Cl2和丙酮、1∶1丙酮和正己烷，分別以a～e表示） 進(jìn)行加速溶劑提?。?00 ℃，5 min，1 500 psi）。16種PAHs 為萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并（a）蒽、屈、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、二苯并（a，h）蒽、苯并（g， h， i）苝、茚并（1， 2， 3-cd）芘，分別以1～16表示。

由圖1可知，CH2Cl2 丙酮、混合液提取的回收率在62%～150%，正己烷、丙酮混合液的回收率在60%～130%。對所研究的16 種PAHs而言，CH2Cl2、丙酮混合液提取效率最高，提取總量（ΣPAHs）達(dá)325 mg/kg，對不同PAHs 提取的回收率也較一致。其他2種溶劑的提取ΣPAHs 分別為270 和285 mg/kg，且不同PAHs 之間的回收率差別也較大。該結(jié)果與有關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道[2]一致。丙酮和CH2Cl2的強(qiáng)親核性質(zhì)有利于與土壤顆粒競爭具有較大電子密度和強(qiáng)親核性的PAHs。丙酮對PAHs的強(qiáng)溶解能力則有利于PAHs進(jìn)入液相。

1.2.1.2 最佳萃取溫度的選擇。

萃取溶劑采用二氯甲烷/丙酮混合液（體積比為1∶1）[3]。取5份石英砂，加入等量的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，分別于100、120、140、160和180 ℃萃取，系統(tǒng)壓力10 MPa，加熱時間5 min，氮?dú)獯祾?00 s，循環(huán)2次。由圖2可知，PAHs的平均回收率隨萃取溫度的增加而提高，140 ℃時達(dá)到最大值，之后開始下降，由此確定最佳萃取溫度為140 ℃。這與相關(guān)研究結(jié)果[4]一致 。

參照EPA 3545方法，新鮮土樣經(jīng)過硅藻土充分混勻分散后，進(jìn)行加速溶劑萃取。ASE法的最佳萃取條件為：系統(tǒng)壓力10 MPa；萃取溫度140 ℃；加熱時間5 min；靜態(tài)萃取時間5 min；氮?dú)獯祾?00 s，循環(huán)2次。

1.2.2 硅膠柱凈化條件。影響SPE凈化的因素主要有過柱流量和淋洗液體積。分析物的回收率與淋洗液體積、流量呈反比，因而控制流量為5 ml/min[5] 。對于富集在萃取柱上的少量PAHs，為了確保淋洗徹底，改變淋洗液體積，繪制淋洗曲線。由圖3可知，當(dāng)淋洗液體積為5 ml時，回收的PAHs總質(zhì)量已穩(wěn)定。參照EPA 3630方法，選用正己烷為溶劑介質(zhì)，流速小于5 ml/min。

3 結(jié)論

（1）通過對加速溶劑提取條件、ASE萃取條件、SPE凈化條件、氮吹溫度的優(yōu)化，找出最優(yōu)組合，提高土壤中多環(huán)芳烴的萃取效率。