氣相色譜—三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中多環(huán)芳烴的方法研究

王愛霞　陳國通　邵家麗　羅建民

摘要[目的]建立索氏抽提、固相萃取凈化、氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定土壤及沉積物中16種多環(huán)芳烴（PAHs）的方法。[方法]對萃取、凈化及儀器分析條件進(jìn)行了優(yōu)化。[結(jié)果]優(yōu)化條件為：1+1的二氯甲烷+正己烷提取16 h，硅膠凈化或不凈化方法，PAHs濃度在0.25～5.00 μg/mL時線性相關(guān)系數(shù)（R2）為0.990 3～0.999 9；PAHs方法檢出限為0.002～0.020 mg/kg；加標(biāo)回收率為61.2%～117.0%。[結(jié)論]試驗(yàn)結(jié)果為土壤中多環(huán)芳烴的測定提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞多環(huán)芳烴；索氏抽提；凈化；氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜

中圖分類號S-03文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）33-0001-03

Abstract[Objective] The aim was to establish a method for the simultaneous extraction，cleanup，determination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil by using Soxhlet extraction method and solid phase extration （SPE） cleanup coupled with capollary gas chromatographytriple quadrupole mass spectrometry （GCQqQMS/MS）. [Method] The conditions of extraction，cleanup，and instrumental operation were optimized. [Result] The optimal conditions of Soxhlet extraction method were extracted by dichloromethane+nhexane（1+1） for 16 hours， and the Silicagel column was chosen as column of purification or nonpurification method was chosen. The correlation coefficient （R2） for PAHs were 0.990 3-0.999 9 in the range of 0.25-5.00 μg/mL， and the limits of detection of PAHs were in the range of 0.002-0.020 mg/kg；the recoveries of the samples ranged from 61.2%-117.0%. [Conclusion] The results provide reference for the determination of PAHs in soil.

Key wordsPolycyclic aromatic hydrocarbons；Soxhlet extraction；Purification；Gas chromatographytriple quadrupole mass spectrometry

多環(huán)芳烴（PAHs）是環(huán)境中普遍存在的一類持久性有機(jī)污染物，其由2個及2個以上苯環(huán)連接而成，具有致癌、致畸、致突變作用[1-2]，其中的16種無支鏈PAHs被美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）確定為環(huán)境優(yōu)先控制污染物[3]，而我國環(huán)保部優(yōu)先控制的有機(jī)污染物中，包括其中7種多環(huán)芳烴。除少部分PAHs來自自然源排放，如：森林火災(zāi)和火山噴發(fā)，大部分PAHs來源于人類的生產(chǎn)和生活，如機(jī)動車尾氣排放、秸稈燃燒、工業(yè)排放等[4]。產(chǎn)生的多環(huán)芳烴會直接進(jìn)入土壤，或者通過降雨、降雪和降塵進(jìn)入土壤，金相燦[5]報道由土壤進(jìn)入人體的PAHs數(shù)量要高于大氣和水，因此，土壤作為 PAHs積累的重要介質(zhì)，承擔(dān)了90%以上的環(huán)境負(fù)荷，關(guān)于土壤中PAHs的研究越來越受到人們的關(guān)注[6-8]。有關(guān)土壤中多環(huán)芳烴的提取凈化方法多樣[7-8]。筆者以索氏抽提法提取土壤中PAHs，通過加標(biāo)回收率對前處理及儀器分析環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，以建立準(zhǔn)確、可靠的土壤中PAHs的分析方法，為測定土壤中多環(huán)芳烴提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1主要儀器。

氣相色譜-三重四級桿質(zhì)譜聯(lián)用儀（TSQ 8000 EVO 美國熱電公司）；DB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

1.1.2試劑與材料。正己烷、二氯甲烷（色譜純）；

索氏抽提濾筒：經(jīng)過二氯甲烷+正己烷（1+1）浸提，溶劑揮干后于105 ℃烘箱烘干2 h；

16種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)品：萘（Na）、苊（Acy）、二氫苊（Ace）、芴（Flu）、蒽（An）、菲（Ph）、熒蒽（Fl）、芘（Pyr）、苯并[a]蒽（BaA）、艸屈（Chrys）、苯并[b]熒蒽（BbF）、苯并[k]（BkF）、苯并[a]芘（BaP）、茚并[1，2，3-c，d]芘（IP）、二苯并[a，h]蒽（dBanA）、苯并[g，h，i]苝（BghiP），2 000 mg/L，均購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。

替代物：對三聯(lián)苯、2-氟聯(lián)苯，購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。

內(nèi)標(biāo)物：萘-D8、苊-D10、菲-D10、苝-D12，購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。

無水硫酸鈉（GR）：400 ℃下純化4 h，以除去可能的干擾物質(zhì)。

硅膠凈化柱：6 mL，1.0 g，直接購置；氟羅里凈化柱：6 mL，1.0 g，直接購置。

1.2方法

1.2.1樣品采集與保存。

樣品采集后裝入經(jīng)400 ℃烘焙6 h的1 L清潔棕色瓶中，盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室于-20 ℃冰箱中保存。樣品分析前于-40 ℃下真空冷凍干燥48 h，研磨，過100目篩，裝于100 mL棕色瓶中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液、替代物、內(nèi)標(biāo)物的配制。

內(nèi)標(biāo)儲備液：稱取0.25 g內(nèi)標(biāo)物于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，將其配制成濃度約為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。

替代物儲備液：稱取0.25 g內(nèi)標(biāo)物于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，將其配制成濃度約為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。

1.2.3樣品的提取。

稱取10 g樣品，加入到處理過的索氏抽提筒中，加入10 μL 5 μg/mL替代物，加入提取液，以1 h不少于4次的速度提取16 h?；亓魈崛⊥戤?，冷卻至室溫，取出底瓶，濃縮凈化。如不過固相萃取柱，則以正己烷定容至1 mL。

1.2.4樣品的凈化。

1.2.4.1硅膠層析柱凈化。

用5 mL二氯甲烷、5 mL正己烷活化層析柱，加入樣品溶液，棄去流出液，用5 mL正己烷洗脫層析柱，棄去流出液，用5 mL二氯甲烷+正己烷（1+1/1+3）混合液洗脫，接收洗脫液，濃縮至1 mL以下，加入10 μL 250 μg/mL內(nèi)標(biāo)液，以正己烷定容至1 mL。

1.2.4.2氟羅里硅土層析柱凈化。

用5 mL二氯甲烷、10 mL正己烷活化層析柱，加入樣品溶液，棄去流出液，用5 mL正己烷洗脫層析柱，棄去流出液，用5 mL二氯甲烷+正己烷（1+1/1+3）混合液洗脫，接收洗脫液，濃縮至1 mL以下，加入10 μL 250 μg/mL內(nèi)標(biāo)液，用正己烷定容至1 mL。

1.2.5試驗(yàn)設(shè)計。

采用索氏提取法提取，溶劑為按不同比例混合的正己烷+二氯甲烷，凈化方法為硅膠與氟羅里硅土不同凈化方法，通過加標(biāo)回收率尋找樣品最佳提取凈化方法，試驗(yàn)方案見表1。

1.2.6樣品分析。

1.2.6.1氣相色譜儀條件。

載氣：氦氣。載氣流量：1.0 mL/min。進(jìn)樣口溫度：250 ℃。色譜柱溫度：70 ℃保持2 min，然后以10 ℃/min速度升溫至320 ℃，并保持5.5 min，進(jìn)樣方式：不分流，1 min。進(jìn)樣量：1 μL。

1.2.6.2質(zhì)譜條件。

離子源：EI源；離子源溫度：280 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；離子化能量：70 eV。

1.2.6.3標(biāo)準(zhǔn)溶液、替代物標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液的制備。

將多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液及替代物溶液稀釋成濃度為100 μg/mL的中間液，用微量注射器分別移取多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液及替代物溶液中間液25、50、100、250、500 μL于5個10 mL容量瓶中，再分別加入100 μL濃度為250 μg/mL的內(nèi)標(biāo)溶液，用正己烷稀釋定容，得到多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)系列及替代物標(biāo)準(zhǔn)系列，濃度為0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 μg/mL，內(nèi)標(biāo)濃度為2.50 μg/mL。

2結(jié)果與分析

2.1氣相色譜質(zhì)譜條件的優(yōu)化

將PAHs標(biāo)準(zhǔn)溶液、替代物溶液（100 μg/mL）及內(nèi)標(biāo)溶液（250 μg/mL）混合，用全掃模式（Scan）進(jìn)行初步分析，根據(jù)目標(biāo)化合物的分離和峰形情況，確定氣相色譜分析條件（見“1.2.6.1”氣相色譜儀條件）。在Scan的基礎(chǔ)上確定每種化合物的特征母離子，然后通過產(chǎn)物離子掃描確定相應(yīng)的子離子及碰撞能量，建立氣相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜分析方法，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的圖譜見圖1。掃描方式為auto SRM，各化合物選擇母離子、子離子及碰撞能量見表2。

2.2提取凈化條件優(yōu)化

采用不同混合試劑進(jìn)行索氏抽提，以不同型號固相萃取小柱進(jìn)行凈化，通過加標(biāo)回收率對結(jié)果進(jìn)行評價，其加標(biāo)回收結(jié)果見表3。

由表3可見，加標(biāo)-3回收率普遍大于加標(biāo)-1，加標(biāo)-4回收率普遍大于加標(biāo)-2，則以加標(biāo)量為200 μL、濃度為5.0 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液及替代物溶液為宜；通過加標(biāo)-3、加標(biāo)-4、加標(biāo)-5、加標(biāo)-6的數(shù)據(jù)比較可知，易揮發(fā)組分萘（Na）、苊（Acy）、二氫苊（Ace）、芴（Flu）、蒽（An）、菲（Ph）、熒蒽（Fl）加標(biāo)-3回收率普遍大于加標(biāo)-4，加標(biāo)-5回收率普遍大于加標(biāo)-6，則提取溶劑以二氯甲烷+正己烷（1+1）為宜；加標(biāo)-5回收率普遍大于加標(biāo)-3，則樣品污染不大的條件下，選擇不凈化的方式可增大回收率。萘的回收率偏低，可能是由于萘易升華的化學(xué)性質(zhì)造成，試驗(yàn)中是否可以通過濃縮過程及凈化過程消除始終有溶劑存在，還有待于驗(yàn)證。

2.3方法回收率和精密度

標(biāo)準(zhǔn)溶液及替代物溶液濃度為0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 μg/mL，內(nèi)標(biāo)濃度為2.50 μg/mL，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，PAHs濃度在0.25～5.00 μg/mL時呈良好的線性關(guān)系，以信噪比為3時的對應(yīng)濃度作為方法的檢出限（LOD），以信噪比為10的對應(yīng)濃度作為方法的定量限（LOQ），

以二氯甲烷+正己烷（1+1）為提取試劑索氏抽提16 h，硅膠凈化，內(nèi)標(biāo)法定量，平行測定6次樣品，計算回收率和精密度。結(jié)果顯示，檢出限為0.002～0.020 mg/kg，定量限為0.007～0.070 mg/kg，回收率為61.2%～117.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%～16.8%（n=6），相關(guān)系數(shù)（R2）為0.990 3～0.999 9，表明該方法能夠滿足土壤樣品中多環(huán)芳烴的分析要求。

45卷33期王愛霞等氣相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中多環(huán)芳烴的方法研究

3結(jié)論

通過索氏提取法，二氯甲烷+正己烷不同比例混合的提取方法比較，硅膠凈化、氟羅里硅土凈化、不凈化方法的比較，以加標(biāo)回收率對方法進(jìn)行評價，得出采用二氯甲烷+正己烷（1+1）提取，硅膠凈化或者不凈化的前處理方法，氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜分析方法萃取凈化效果較好，準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性、加標(biāo)回收率均滿足試驗(yàn)要求，可同時測定土壤中16種多環(huán)芳烴。

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