土壤中苯并(a)芘提取方法的比較研究

彭華 王琪 朱澤軍 王媛媛

（河南省環(huán)境監(jiān)測中心 河南鄭州 450000）

土壤中苯并(a)芘提取方法的比較研究

彭華 王琪 朱澤軍 王媛媛

（河南省環(huán)境監(jiān)測中心 河南鄭州 450000）

本文選取了索氏提取、自動索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取5種常用的土壤提取方法，以苯并(a)芘為例對提取的效果進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明，這5種提取方法的精密度和準(zhǔn)確度方面都沒有顯著性差異，都是適合土壤中苯并(a)芘的提取方法。在精密度方面，壓力流體提取法和超聲提取法略優(yōu)于其他方法。在加標(biāo)回收率方面，索氏提取和壓力流體提取法略優(yōu)于其他方法。5種提取方法提取有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測定結(jié)果的平均值全部在置信區(qū)間內(nèi)。在實際工作中，可以根據(jù)實驗室具體情況選擇適合的提取方法。

土壤；提取方法；苯并(a)芘；比較

引言

苯并(a)芘（Benzoapyrene），是一種五環(huán)多環(huán)芳香烴類，是多環(huán)芳烴中毒性最大的一種致癌物、致畸原及誘變劑[1]。苯并(a)芘不僅在環(huán)境中廣泛存在，也較穩(wěn)定，而且與其它多環(huán)芳烴的含量有一定的相關(guān)性，所以，一般都把苯并(a)芘作為多環(huán)芳烴類物質(zhì)的代表進(jìn)行研究[2,3]。苯并芘主要存在于煤焦油、各類炭黑和煤、石油等燃燒產(chǎn)生的煙氣、香煙煙霧、汽車尾氣中，以及焦化、煉油、瀝青、塑料等工業(yè)污水中。能夠通過廢油、含油廢水、煤氣站廢水、柏油路面排水以及淋洗了空氣中煤煙的雨水等途徑進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)，并最終在土壤形成累積，造成污染。土壤是一種重要資源，也是人類賴以生存和發(fā)展的最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是隨著我國土壤開發(fā)利用的持續(xù)增加和工業(yè)及交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展，所引起的污染問題也越來越突出和嚴(yán)重，也越來越引起人們的重視。為了掌握土壤中苯并(a)芘的污染狀況，選擇適宜的分析測定方法非常重要，而提取方法是分析方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文獻(xiàn)報導(dǎo)的土壤多環(huán)芳烴的提取方法有索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取等[4-8]。本文選取了幾種常用的土壤提取方法，以苯并(a)芘為例對提取的效果進(jìn)行比較研究，為實際工作中提取方法的選取提供的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

2695E型液相色譜儀（美國沃特世公司）；自動索氏提取儀（瑞典福斯公司）；快速溶劑提取儀（美國戴安公司）；微波消解儀（美國CEM公司）；數(shù)控系列超聲波處理器（上海生析超聲儀器有限公司）；凝膠色譜儀（美國J2公司）；多功能氮吹儀（北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司）；超純水機(jī)（美國Millipore公司）。

苯并（a）芘標(biāo)準(zhǔn)品（美國 AccuStandard公司）；丙酮、正己烷、乙腈等溶劑均為色譜純級別。

1.2 實驗方法

選用丙酮/正已烷（1:1）（v/v）作提取劑，稱取10g土壤樣品分別經(jīng)過索氏提取、快速索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取，提取液采用凝膠色譜（GPC）凈化方法去除干擾物，氮吹濃縮定容至1ml，用高效液相色譜儀檢測。

1.2.1 索氏提取

土壤樣品裝入玻璃纖維濾筒中，加入100 ml丙酮/正已烷（1:1）（v/v），浸泡 12 h，回流 8 h，每小時回流 6次，之后冷卻至室溫。提取液過無水硫酸鈉后，轉(zhuǎn)移至濃縮瓶中，并用少量正已烷洗圓底燒瓶數(shù)次，將提取液用濃縮儀濃縮至1 ml，再加入10 ml正己烷，繼續(xù)濃縮到 1 ml，待凈化。

1.2.2 自動索氏提取

土壤樣品置于自動索氏專用的套筒內(nèi)，放入儀器中，在提取杯中加入 50ml丙酮/正已烷（1:1）（v/v），使套筒中的樣品浸入提取溶劑中，100℃下提取60min，淋洗60min。待初始提取結(jié)束后，把套筒提起，繼續(xù)淋洗、濃縮。結(jié)束后取出提取杯，收集提取液，并用提取劑少量多次蕩洗提取杯，與提取液合并。濃縮后待凈化。

1.2.3 壓力流體提取

土壤樣品與適量硅藻土混勻后裝入提取池中。提取溶劑為丙酮/正已烷（1:1）（v/v），加熱溫度：100℃；壓力：1500～2000psi；靜態(tài)提取時間：5min（5min 預(yù)加熱平衡）；淋洗體積：60%池體積；氮氣吹掃：60s，150psi；靜態(tài)提取次數(shù)：2次。

提取液濃縮后待凈化。

1.2.4 微波提取

土壤樣品加入消解罐，向消解罐中加入25mL丙酮/正已烷（1:1）（v/v），封蓋后放入微波消解儀。110℃保持20min。提取液濃縮后待凈化。

1.2.5 超聲提取

土壤樣品加入250ml具塞錐形瓶中，加入50ml丙酮/正已烷，放入超聲波處理器中提取30min，將提取液過無水硫酸鈉后，轉(zhuǎn)移至濃縮瓶中，重復(fù)上述操作提取兩次，將三次的提取液合并到濃縮瓶中，用濃縮儀濃縮至1ml，再加入10ml正己烷，繼續(xù)濃縮到1ml，待凈化。

1.3 儀器條件

Waters PAH 色譜柱（250mm×4.6mm，5μm），柱溫箱溫度 30℃，流速 1.5ml/min，進(jìn)樣量 10 μl，流動相為乙腈。熒光檢測器，激發(fā)波長296nm，發(fā)射波長408nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 精密度

每種提取方法平行測定6份樣品，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差見表1，索氏提取、自動索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為：17.8%、16.4%、14.7%、17.4%、14.4%。采用Cochrane檢驗法，計算C=0.264。查Cochrane檢驗表，當(dāng)m=5，n=6，顯著性水平C0.05=0.506。C≤C0.05，說明5種提取方法的精密度是一致的。

表1 精密度測定結(jié)果 單位：g/kg

2.2 加標(biāo)回收率

在土壤樣品中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻后放置過夜，制備加標(biāo)樣品。每種提取方法平行測定6份樣品，測定結(jié)果的加標(biāo)回收率見表2。加標(biāo)回收率范圍分別為：索氏提取66.7%～96.0%，自動索氏提取58.4%～84.2%，壓力流體提取57.7%～91.7%，微波提取57.0%～79.6%，超聲波提取64.5%～84.5%。

表2 加標(biāo)回收率測定結(jié)果 單位：%

2.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（IRM-104A），其中苯并（a）芘參考值0.396mg/kg，置信區(qū)間0.34-0.45 mg/kg。每種提取方法平行測定6份樣品，結(jié)果表明有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（IRM-104A）經(jīng)過5種不同提取方法提取后，測定結(jié)果的平均值全部在置信區(qū)間內(nèi)，見表3。

表3 有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果 單位：mg/kg

對分析結(jié)果進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果表見表4。F＜F0.05，因此上述5種提取方法分析結(jié)果的差異不顯著。

表4 方差分析表

結(jié)語

索氏提取法是最常用的固體樣品中苯并(a)芘的提取技術(shù)，該法的優(yōu)點是提取效率高且比較完全，但提取劑用量較大，提取時間長，操作較為繁瑣[9]。與傳統(tǒng)的提取技術(shù)相比，自動索氏提取不僅擁有傳統(tǒng)索氏抽提的高回收率，而且還具有超聲提取等新技術(shù)的時間短、溶劑用量少等特點，是美國EPA 3541推薦使用的方法[10]。壓力流體提取是全自動萃取方法，利用提高溫度和增加壓力來提高萃取效率，其結(jié)果大大加快了萃取的時間并明顯降低萃取溶劑的用量，并且避免了使用超聲波萃取所帶來的多次清洗的問題[11]。超聲波提取是利用超聲波增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，提高污染物的溶出速度和溶出次數(shù)，縮短提取時間的浸提方法[12]。微波提取具有設(shè)備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點[13]。

經(jīng)過本研究的驗證，結(jié)果表明，這5種提取方法的精密度和準(zhǔn)確度方面都沒有顯著性差異，都是適合土壤中苯并(a)芘的提取方法。在精密度方面，壓力流體提取法和超聲提取法略優(yōu)于其他方法。在加標(biāo)回收率方面，索氏提取和壓力流體提取法略優(yōu)于其他方法。5種提取方法提取有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測定結(jié)果的平均值全部在置信區(qū)間內(nèi)。在實際工作中，可以根據(jù)實驗室具體情況選擇適合的提取方法。

[1]蹇興超.多環(huán)芳烴（PAH）的污染[J].環(huán)境保護(hù),1995,(10):31-3.

[2]Nisbet IC,Lagoy PK.Toxic equivalency factors(TEFs)for polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)[J].Regulatory Toxicology&Pharmacology Rtp,1992,16(3):290-300.

[3]段小麗，魏復(fù)盛.苯并(a)芘的環(huán)境污染、健康危害及研究熱點問題 [J].世界科技研究與發(fā)展,2002,24(01):11-7.

[4]王洪濤,張麗華.遼寧省污灌區(qū)土壤中多環(huán)芳烴的測定[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2009,29(05):30-1.

[5]彭華，陳純，王楠，等.加速溶劑萃取-高效液相色譜法測定固體廢物中多環(huán)芳烴[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2015，31(04):111-8.

[6]王麗霞，張敬軒，李揮，等.自動索氏提取-高效液相色譜法同時測定油炸面制品中的16種多環(huán)芳烴[J].河北省科學(xué)院學(xué)報，2009，26(01):43-6.

[7]Bossio JP,Harry J,Kinney CA.Application of ultrasonic assisted extraction of chemically diverse organic compounds from soils and sediments[J].Chemosphere,2008,70(5):858-64.

[8]李彤超,李偉,袁辰怡，等.銀川平原及周邊地區(qū)表層土壤中多環(huán)芳烴分布特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，33(11):2136-42.

[9]潘峰,耿秋娟,楚紅杰,等.油田地表土壤中多環(huán)芳烴提取方法改進(jìn)研究[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,39(05):88-91.

[10]李斌，劉昕宇，解啟來，等.自動索氏抽提-凝膠滲透色譜(GPC)-氣相色譜/質(zhì)譜法測定沉積物中多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥[J].環(huán)境化學(xué),2014,33(02):236-42.

[11]Berset JD,Ejem M,Holzer R,等.Comparison of different drying,extraction and detection techniques for the determination of priority polycyclic aromatic hydrocarbons in background contaminated soil samples[J].Analytica Chimica Acta,1999,383(3):263-75.

[12]刁春燕，周啟星，周俊良，等.土壤、沉積物和植物樣品中多環(huán)芳烴 (PAHs)不同提取與凈化方法比較[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30(12):2399-407.

[13]劉學(xué)平,徐文彬,賓麗英,等.河流沉積物中多環(huán)芳烴(PAHs)類化合物提取技術(shù)的比較研究[J].廣東化工,2010,37(02):52-4.

彭華（1967-），女，漢，籍貫：河南省信陽市，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。