全自動(dòng)索氏提取
--氣相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中18種多環(huán)芳烴

李盛安，馮敏鈴，張定煌，劉銘揚(yáng)，張益文，鄒學(xué)仁

(中山市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，廣東 中山528400)

1 引言

多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤、石油、木材、煙草、有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠衔?，是重要的環(huán)境和食品污染物。美國環(huán)保署(EPA)已將16種PAHs確定為環(huán)境優(yōu)先控制污染物[1]。環(huán)境中的PAHs可以通過降雨等方式進(jìn)入土壤，而且一般土壤中PAHs中的含量較低，給研究PAHs的分析方法帶來了一定的困難，因此尋找適合PAHs的提純、純化及分析方法對在土壤中PAHs的來源調(diào)查、分布特征和遷移轉(zhuǎn)化等研究工作至關(guān)重要。目前國內(nèi)外對土壤中多環(huán)芳烴的研究已越來越多，準(zhǔn)確的檢測方法是研究PAHs環(huán)境行為的重要手段。

PAHs前處理提取方法主要有QuECh ERS法、超聲波萃取法、加速溶劑萃取法、索氏提取法等，QuEChERS法與超聲波萃取法前處理雖簡單、便捷但土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)復(fù)雜，對PAHs并不能完全提取。相對而言，加速溶劑萃取法與索氏提取法是近年來萃取土壤污染物的新方法。加速溶劑萃取法是在提高溫度和壓力的條件下，加快有機(jī)溶劑萃取的方法，但因加壓時(shí)容易出現(xiàn)漏液，需定期更換部件。

GC/MS常用于PAHs檢測分析，氣相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法(GC－MS/MS)通過監(jiān)測目標(biāo)物1－3個(gè)特征離子(母離子)裂解生成子離子的二級質(zhì)譜(選擇反應(yīng)監(jiān)測模式SRM或多反應(yīng)監(jiān)測模式MRM)進(jìn)行檢測[2]，基質(zhì)干擾少，比GC－MS僅檢測目標(biāo)物一級質(zhì)譜電離產(chǎn)生的特征碎片離子(SIM)，選擇性、準(zhǔn)確性和靈敏度更高[3]。

研究綜合考慮，使用索氏提取法作為土壤的提取方法，采用加熱浸泡與淋洗同時(shí)進(jìn)行，能充分加快萃取過程，且能批量處理樣品。結(jié)合硅膠小柱凈化，開發(fā)了全自動(dòng)索氏提取－氣相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中18種PAHs的新檢測方法，對土壤中常見的18種PAHs進(jìn)行高效、可靠的檢測。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)材料與儀器

2.1.1 試劑

18種PAHs標(biāo)準(zhǔn)品(美國Accustandard公司)；乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷(德國merck色譜純)。

2.1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜－三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(Agilent7890B－7000C美國安捷倫公司)；全自動(dòng)索氏提取儀(德國Gerhardt Soxtherm 412)；電子天平(Precisa公司)；旋渦混合器(上海精科XW－80A)；氮吹儀(天津恒奧HGC－24A)；超純水制備儀(Millipore公司Mini－Q)；硅膠小柱(Agilent 1mg/6m L)

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 樣品處理

采集農(nóng)田土壤，樣品深度均為15 cm以內(nèi)的表層土壤。將采集的土壤除去石子、植物根莖等雜質(zhì)，用木錘將成團(tuán)土塊打碎，自然風(fēng)干，研磨粉碎過100目篩，用塑料樣品瓶－18℃密封保存。

2.2.2 提取

準(zhǔn)確稱取10 g土壤樣品置于干凈濾紙筒，加適量脫脂棉平鋪于土壤表面。將濾紙筒固定于不銹鋼架放入提取杯中，加入80 m L正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)，以混合溶劑液面超過土壤表面約0.5 cm左右為宜。將提取杯裝入全自動(dòng)索氏提取儀中，設(shè)定萃取參數(shù)：提取溫度110℃、熱浸提時(shí)間25 min、淋洗時(shí)間30 min?？刂拼禋獯螖?shù)使提取杯中剩余溶劑5 m L左右，將其轉(zhuǎn)移到試管中，再用2次3 m L正己烷清洗提取杯，洗滌液裝于試管，50℃氮吹至近干，用正己烷定容至5 m L，旋渦混合，備用。

2.2.3 凈化

將硅膠小柱用6 m L正己烷預(yù)洗，棄去預(yù)洗液。待液面到達(dá)填料表面時(shí)，迅速加入上述5 m L殘?jiān)芙庖?，不收集。再?次5 m L正己烷和二氯甲烷(1∶1v/v)洗脫，擠干，收集。50℃氮吹至近干后，用2 m L正己烷溶解，過0.2μm濾膜，待測。

2.2.4 儀器工作條件

色譜柱：Agilent HP－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣為氮?dú)猓?.2 mL/min；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μL。程序升溫條件(見表1)。

表1 程序升溫條件

質(zhì)譜條件：離子源230℃，四極桿150℃；離子源及電壓：電子轟擊源(EI)70 e V。數(shù)據(jù)采集：多反應(yīng)監(jiān)測掃描(MRM)模式，保留時(shí)間、定量離子對及碰撞能量(見表2)。

表2 18種PAHs化合物質(zhì)譜分析優(yōu)化參數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 提取溶劑的選擇

實(shí)驗(yàn)比較了甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)作為多環(huán)芳烴的提取液，結(jié)果表明：甲醇、丙酮的加標(biāo)回收率低，甲醇不能完全提取二苯并(a，h)蒽；丙酮?jiǎng)t對萘、蒽回收率低。二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯的加標(biāo)回收率都有較高的回收，但在使用正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)為提取溶劑時(shí)，加標(biāo)回收率最高，18種PAHs相對穩(wěn)定重復(fù)性好，且正己烷和乙酸乙酯與儀器使用溶劑一致，方便使用。最后選擇正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)為本試驗(yàn)的提取溶劑。

3.2 18種多環(huán)芳烴的總離子流圖

對18種PAHs化合物進(jìn)行保留時(shí)間及離子對的單標(biāo)確認(rèn)，再優(yōu)化儀器參數(shù)將濃度均為100μg/L的PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分段掃描，在18種PAHs中苯并(b)熒蒽、苯并(j)熒蒽、苯并(k)熒蒽這三種化合物在HP－5MS柱上無法分離，采用分段掃描結(jié)合不同離子對目標(biāo)化合物進(jìn)行定性定量，通過選擇多反應(yīng)監(jiān)測掃描模式(MRM)，得到18種PAHs的總離子流圖(見圖3)。

圖3 18種PAHs的總離子流

3.3 18種PAHs的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)和方法檢出限

由于購買的18種PAHs標(biāo)準(zhǔn)品出廠濃度不一致，可先用正己烷將18種PAHs標(biāo)準(zhǔn)品單獨(dú)配制為1000 μg/L，－18℃保存，有效期為1個(gè)月。用正己烷配制工作液上機(jī)測試，配制濃度為2、5、10、20、50μg/L的PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按2.2.4儀器工作條件進(jìn)樣檢測，以混標(biāo)的濃度為橫坐標(biāo)，各定量離子色譜峰的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r2均大于0.997。最低檢出限按最低濃度點(diǎn)2μg/L的響應(yīng)值與空白樣品中的噪聲響應(yīng)的3倍計(jì)算(S/N＝3)。結(jié)果表明，18種PAHs的方法檢出限為0.09～0.32μg/kg(見表3)，能滿足土壤中微量PAHs分析檢測。

表3 18種PAHs的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)和方法檢出限

3.4 試驗(yàn)方法加標(biāo)回收率和精密度

以不含多環(huán)芳烴化合物的土壤作空白基質(zhì)添加50、100、500μg/kg混合標(biāo)準(zhǔn)品做添加回收試驗(yàn)，每個(gè)濃度做3個(gè)平行，樣品放置過夜讓土壤充分吸附標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)做空白試驗(yàn)。結(jié)果表明，添加平均回收率在80.2%～92.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.2%～8.9%，回收率及重現(xiàn)性良好(見表4)。說明該方法具有較好的回收率和精密度，可以滿足相關(guān)檢測要求。

表4 18種PAHs加標(biāo)回收率和精密度

3.5 樣品分析

采集中山市某地區(qū)48個(gè)農(nóng)用土壤進(jìn)行測定，按照本方法的儀器條件進(jìn)行測試。根據(jù)Maliszewska－Kordybach在1996年提出的土壤污染分類標(biāo)準(zhǔn)[4～8]，含量低于200μg/kg的為未污染，200～600μg/kg的為輕度污染，結(jié)果表明，本次采集的48個(gè)土壤樣品中18種PAHs化合物有個(gè)別有檢出，但含量均低于200μg/kg，表明該地區(qū)未被PAHs污染。

4 結(jié)論

本文建立了全自動(dòng)索氏提?。瓪庀嗌V三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中18種PAHs的檢測方法。采用全自動(dòng)索氏提取和硅膠小柱對樣品進(jìn)行前處理，配合氣相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀高靈敏性進(jìn)行檢測，該方法較高的靈敏度和精密度滿足實(shí)際樣品檢測的需要，可以作為常規(guī)殘留檢測方法使用。