土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定研究

孫翠香，王首君，畢鴻亮*，高原雪，蔡洋

1. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東省農業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；2. 廣州市花都區(qū)秀全中學，廣東 廣州 501800

土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定研究

孫翠香1，王首君2，畢鴻亮1*，高原雪1，蔡洋1

1. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東省農業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；2. 廣州市花都區(qū)秀全中學，廣東 廣州 501800

建立了氣相色譜/質譜來測定土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的方法。該化合物通過超聲波輔助萃取，選擇正己烷-丙酮混合溶劑（體積比為1∶1）或乙酸乙酯，以及Cleanert S C18-SPE柱進行凈化。該方法測定土壤中3,3’-二氯聯(lián)苯胺的檢出限為2.8 μg·kg-1（信噪比S/N=3）；3,3′-二氯聯(lián)苯胺的加標回收率平均值為89.7%（n=5）；重復進樣RSD為3.55%（n=5）。該方法的線性范圍是120～2 400 μg·kg-1，相關系數0.999 5。該方法也可用于沉積物中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定。

3,3′-二氯聯(lián)苯胺；氣相色譜/質譜；土壤

紡織、化工、造紙等行業(yè)所排的廢水和廢物中含有芳香胺，其大量進入環(huán)境會對人類健康構成威脅。長期接觸芳香胺輕者會出現頭疼、惡心、疲倦、失眠、嘔吐、咳嗽等不良癥狀，重者則會導致膀胱癌、輸尿管癌、腎癌等惡性疾病，且潛伏期長達20年之久。芳香胺進入土壤也會對土壤生態(tài)環(huán)境造成危害。因此，加強對土壤環(huán)境中芳香胺化合物的監(jiān)測有重要意義。新的土壤環(huán)境標準也增加了對3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測。

隨著歐盟禁止使用會在還原條件下分解產生致癌芳香胺偶氮染料的指令發(fā)布，各國也紛紛加強了對芳香胺化合物的檢測技術研究。目前，紡織品中芳香胺化合物的檢測技術已經非常成熟（王卉卉，2009；Pielesz，2002），涂料（張焱，2007）、光纖（Wu，1999）、漆制餐具（胡國華，2008）及卷煙氣（蔣臘梅，2009）中的芳香胺的測定均有報道，對于環(huán)境水中芳香胺的檢測研究國內外也有報道（武志林，1991；Mefford，1977；林忠勝，2009），但對于環(huán)境土壤中芳香胺的檢測還未見報道。

目前已知芳香胺的定量檢測方法主要有分光光度法（Palmiotto，2001）、高效液相色譜法(HPLC)（楊燕紅，2000；陳章玉，2006）、毛細管電泳(CE)（陳曦，2001）和氣相色譜-質譜聯(lián)用法(GC-MS)等（侯守衛(wèi)，2008；吳銀菊，2008）。這些方法都不是對土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測，而且這些方法前處理常包含一步或多步液液萃取、固相萃取、濃縮等過程，煩瑣復雜，耗費較多的物力和人力。

本文研究土壤中芳香胺 3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測方法。由于土壤的基質比較復雜，增加了前處理的難度，在參考了紡織品、涂料和沉積物等樣品檢測方法的基礎上，本文將重點在前處理上進行研究，考察提取液和凈化柱的選擇，完善前處理中提取和凈化的過程，使樣品的前處理較其他物質的提取和凈化更為簡便和快捷。儀器選擇氣質聯(lián)用儀，進行定性、定量分析。質譜柱采用弱極性毛細管色譜柱HP-5MS，以分析檢測芳香胺中3,3′-二氯聯(lián)苯胺在土壤中的含量，同時使檢出限滿足土壤質量標準。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

日本島津公司的GC/MS-QP2010聯(lián)用儀；鞏義市英峪予華儀器廠的RE-5299旋轉蒸發(fā)儀，帶恒溫水浴。所有玻璃器皿均經重鉻酸鉀洗液浸泡，清洗干凈，最后用超純水清洗。甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、丙酮、正己烷為分析純。無水硫酸鈉(A.R.)經450 ℃烘烤 4 h，保存在干燥器內待用。脫脂棉經索氏提取凈化。購買Cleanert S C18-SPE。

1.2 樣品處理

1.2.1 提取

土壤風干后磨碎，過60目篩。準確稱取10.00 g土壤樣品，放于100 mL的三角瓶中。（1）用30 mL乙酸乙酯溶劑超聲10 min，靜置，上層溶液過無水硫酸鈉于梨形的旋蒸瓶中。再用20 mL乙酸乙酯溶劑重復2次提取。合并提取液，濃縮至1 mL左右待凈化。（2）提取液改用正己烷-丙酮（體積比1∶1）重復（1）的操作可以達到同樣提取效果。

1.2.2 凈化

由于土壤樣品基質比較復雜，提取液需要凈化。

用 Cleanert S C18-SPE 凈化。Cleanert S C18-SPE依次用2 mL二氯甲烷和2 mL甲醇進行沖洗活化，將濃縮的提取液過Cleanert S C18凈化柱，用8 mL的甲醇洗脫，洗脫液濃縮至1 mL，轉移至進樣瓶中待進樣。

1.3 儀器條件

載氣：高純He(>99.999%)；恒壓模式60 kPa，色譜柱為DB-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。不分流進樣，進樣口溫度為270 ℃，進樣量1 μL，外標法定量。升溫程序：初始溫度60 ℃，保持2 min，以30 ℃·min-1的速率升到200 ℃，保持1 min。再以10 ℃·min-1的速率升到280 ℃，保持2 min。離子源溫度 220 ℃，傳輸線溫度 250 ℃。電離方式EI，電子能量70 eV，自動調諧，SIM模式。標準品和樣品的譜圖見圖1和圖2。

圖1 標準品的質譜圖Fig. 1 Massspectrometry chart of the standard

圖2 樣品的質譜圖Fig. 2 Massspectrometry chart of the sample

2 結果討論

2.1 工作曲線和檢出限：

配置質量濃度分別為120、240、600、1200、2400 μg·L-1，3,3′-二氯聯(lián)苯胺的標準溶液系列，選擇252特征離子峰面積為定量依據，擬合標準曲線方程，計算相關系數，以信噪比S/N=3計算檢出限，數據如表1所示。

表1 3,3′-二氯聯(lián)苯胺標準曲線和檢出限Table 1 Calibration data and Detection limit of the studied

從表1的數據可以看出，該方法的線性關系良好，檢出限達到土壤質量標準要求。

2.2 提取溶劑的選擇

由于3,3′-二氯聯(lián)苯胺是極性化合物，故應選擇極性相近的提取溶劑。本實驗對比了甲基叔丁基醚、丙酮、二氯甲烷、正己烷-丙酮混合溶劑（體積比為1∶1）、乙酸乙酯等。各種提取溶劑的優(yōu)缺點如表2所示。

表2 不同溶劑提取的優(yōu)缺點Table 2 Advantages and disadvantages by using different extraction solvent

綜合各種提取溶劑的優(yōu)缺點，本實驗選擇正己烷-丙酮混合溶劑和乙酸乙酯。

2.3 凈化條件的選擇

本實驗對比了硅膠-氧化鋁、硅膠-氧化鋁-硅膠硫酸酸性柱、弗洛里硅土鹽酸酸性柱、Cleanert C18-SPE等。對應回收率見表3。

表3 應用不同的吸附材料測定土壤樣品得到的回收率Table 3 Recoveries obtained from soil samples by using different sorbents

從表3可以看出，只有CleanertC18-SPE凈化回收率比較好，所以本實驗選擇凈化柱 Cleanert C18-SPE凈化。CleanertC18-SPE用于沉積物的凈化回收率是87%±5%，得出了與土壤相近的凈化效果。所以該方法也可用于土壤沉積物中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測。

2.4 方法回收率和精密度

空白實驗：經檢測，本實驗所做實驗空白中無3,3′-二氯聯(lián)苯胺干擾測定的雜質峰。

回收率實驗：選擇一個未污染的土壤樣品測定其3,3′-二氯聯(lián)苯胺，稱取5份土壤，分別加入質量濃度為 120 mg·L-1的 3,3′-二氯聯(lián)苯胺標準溶液 10 μL，采用上述的提取和凈化方式，計算回收率和相對標準偏差（表4）。

表4 土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺回收率和精密度Table 4 The Recoveries and Repeatability of the studied 3,3′-Dichlorobenzidine in soils

2.5 土壤樣品的調查

采用本文的方法，對廣東部分區(qū)域土壤進行了調查，結果如表5。

表5 土壤的測定結果Table 5 Test result of 3,3′-Dichlorobnzidine in soils μg·kg-1

3 結論

（1）建立了超聲波輔助萃取-氣相色譜/質譜來測定土壤中 3,3′-二氯聯(lián)苯胺。該方法為土壤檢測3,3′-二氯聯(lián)苯胺提供了依據，與文獻報道的其他如紡織品、涂料和沉積物的方法的前處理更為簡單。

（2）該方法溶劑選擇V丙酮∶V正己烷=1∶1或乙酸乙酯；凈化柱選擇 CleanertC18-SPE；測定土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢出限為 2.8 μg·kg-1（信噪比S/N=3）；加標回收率平均89.7%（n=5）；重復進樣RSD=3.55（n=5）。該方法的線性范圍是120～2400 μg·kg-1，相關系數0.999。

（3）應用該方法對廣東部分地區(qū)的土壤進行調查，土壤中的 3,3′-二氯聯(lián)苯胺質量分數范圍為14.8～61.8 μg·kg-1。

（4）經試驗，該方法也可以用于測定沉積物中的3,3′-二氯聯(lián)苯胺。

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Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil

SUN Cuixiang1, WANG Shoujun2, BI Hongliang1*, GAO Yuanxue1, CAI Yang1
1. Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control, Cuangdong Institute of Eco-Enviroment and Soil Science, Guangzhou 510650, China; 2. Xiuquan Middle School of Guangzhou, Guangzhou 510650, China

This study developed the determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in soil sample by gas chromatography- Mass spectrometry. The compounds were extracted from soil by sonication assisted extraction with volume of the mixture of acetone and hexane (V∶V=1∶1) or ethylacetate as extraction solvent; an Cleanert S C18-SPE was carried out to remove interferences. Average recoveries from spiked samples were 89.7% (n=5) and the estimated limits of detection varied 2.8 μg·kg-1(S/N=3). The repeatability (RSD) equals 3.55%. The response obtained with this method was linear over the range assayed, 120～2 400 μg·kg-1with correlation coefficient of 0.999 5. The validated method can also be used to investigate 3,3′-Dichlorobenzidine in Sediment Matrices samples.

3,3′-Dichlorobenzidine; Gas chromatography/mass spectrometry; soil

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.025

X132

A

1674-5906（2015）03-0529-04

孫翠香，王首君，畢鴻亮，高原雪，蔡洋. 土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2015, 24(3): 529-532.

SUN Cuixiang, WANG Shoujun, BI Hongliang, GAO Yuanxue, CAI Yang. Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 529-532.

廣東省科學院分析測試基金資助項目（201402）

孫翠香（1963年生），女，高級工程師，主要從事色譜、質譜分析及相關研究。E-mail :cxsun@soil.gd.cn *通信作者：畢鴻亮（1963年生)，男，研究員，主要從事色譜、質譜、化學分析及相關研究。E-mail:hlbi @soil.gd.cn

2014-11-28