基質(zhì)固相分散-氣相色譜法-雙柱雙電子捕獲檢測(cè)器測(cè)定土壤中19種有機(jī)氯農(nóng)藥的含量

劉 彬，郭 麗，賀小敏，施敏芳

(湖北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，武漢430072)

目前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定OCPs主要采用氣相色譜法-電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)和氣相色譜-單四極桿質(zhì)譜法(GC-MSD)，國(guó)家也發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)HJ 921－2017 和HJ 835－2017 分析方法。ECD 能選擇性測(cè)定含電負(fù)性元素(或基團(tuán))的化合物，分析OCPs具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、操作簡(jiǎn)單和成本較低等優(yōu)點(diǎn)[4]，但僅依靠保留時(shí)間定性，在對(duì)假陽(yáng)性結(jié)果的排除上存在缺陷;MSD 雖然可以通過判斷化合物結(jié)構(gòu)提高定性結(jié)果的準(zhǔn)確度，但儀器靈敏度較ECD 低，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 835－2017中六六六和滴滴涕的測(cè)定下限(0.16～0.40 mg·kg－1)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15618－2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中六六六和滴滴涕的上限值(均為0.10 mg·kg－1)，無法滿足監(jiān)測(cè)需求。氣相色譜法-雙柱雙ECD 可根據(jù)相同化合物在兩個(gè)不同極性色譜柱上的保留時(shí)間不同、出峰次序不同等信息進(jìn)行定性和定量分析[5]，在保證較低測(cè)定下限的基礎(chǔ)上有效排除假陽(yáng)性結(jié)果，兼顧測(cè)定結(jié)果的靈敏度和可靠性。

相較于索氏提取法、振蕩萃取法等傳統(tǒng)的土壤提取方法，加速溶劑萃取法(ASE)具有耗時(shí)短、萃取效果好、自動(dòng)化水平高和有機(jī)溶劑消耗量少等優(yōu)勢(shì)[6]，但其在提取目標(biāo)物的同時(shí)，共同萃取出的雜質(zhì)較多，使得后續(xù)凈化過程較為繁瑣?？山柚诠桄V吸附劑(弗羅里硅土)，采用基質(zhì)固相分散(MSPD)[7-8]進(jìn)行ASE 裝樣，將提取過程和凈化過程合二為一，提高工作效率。本工作對(duì)儀器定性、定量方法和樣品提取條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了測(cè)定土壤中19 種OCPs的基質(zhì)固相分散-氣相色譜-雙柱雙ECD 分析方法，并探究了方法的各項(xiàng)特征指標(biāo)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B 型氣相色譜儀，配雙柱雙ECD;BUCHI E-916型加速溶劑萃取儀;Turbo Vap Ⅱ型自動(dòng)氮吹儀，配帶1 m L 刻度的玻璃氮吹管;FDU-2100型冷凍干燥機(jī)。

19種OCPs的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:500 mg·L－1，介質(zhì)為乙酸乙酯。

19種OCPs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:用正己烷將19種OCPs的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液逐級(jí)稀釋，配制成5，10，20，50，100，200，400，600，800，1 000μg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(CRM818-50G);正己烷和二氯甲烷均為農(nóng)殘級(jí);硅鎂吸附劑、石英砂和硅藻土均為分析純。

1.2 色譜條件

進(jìn)樣口溫度為260 ℃;不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1.0μL;前檢測(cè)器接HP-5 LTM 色譜柱(30 m×250μm，0.25μm)，后檢測(cè)器接DB-1701 LTM 色譜柱(30 m×250μm，0.25μm);兩個(gè)色譜柱的柱流量均為1 m L·min－1;檢測(cè)器溫度均為300 ℃;柱箱溫度為260 ℃，保持42 min;兩色譜柱的柱升溫程序:初始溫度為50 ℃，保持0.5 min;以25 ℃·min－1的速率升溫至175 ℃;再以5 ℃·min－1的速率升溫至200 ℃，保持22 min;最后以8 ℃·min－1的速率升溫至260 ℃，保持2 min。

（1）利用遙感技術(shù)手段結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，通過信息變化對(duì)比，快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)了區(qū)域內(nèi)的地表覆蓋格局演變過程，并結(jié)合自然資源利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)結(jié)果客觀，提高了工作效率，能夠?yàn)檎茖W(xué)規(guī)劃、管理庫(kù)區(qū)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的采集、制備與保存

2016年8月在湖北省洪湖市郊農(nóng)田采集了種植甘蔗的土壤樣品(類型為壤土，干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.2%)，將樣品放在搪瓷盤上混合均勻，除去枝棒、葉片、石子等異物，放入冷凍干燥機(jī)中脫水。將干燥后的樣品研磨后混合均勻，密封保存于干燥器中備用。

1.3.2 樣品的測(cè)定

稱取20.00 g樣品與3.00 g硅藻土和3.00 g硅鎂吸附劑摻拌均勻(待萃取樣品)，將萃取池組裝完成后，下部鋪墊3.00 g硅鎂吸附劑，將待萃取樣品全部轉(zhuǎn)入，于上面鋪一層石英砂并加蓋濾紙片，轉(zhuǎn)入萃取儀中，設(shè)定條件(預(yù)熱時(shí)間為5 min;靜態(tài)萃取時(shí)間為5 min;萃取壓力為1.03×107Pa;溶劑沖刷時(shí)間為1 min;氣體沖刷時(shí)間為2 min)，以體積比為1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液為萃取溶劑，在90 ℃條件下萃取2次，將萃取液吹氮濃縮至1 m L以下，用正己烷定容至1.0 m L，混勻后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中待測(cè)，按照色譜條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器分析方法

試驗(yàn)選擇HP-5 LTM 和DB-1701 LTM 等兩種不同極性的色譜柱對(duì)19種OCPs進(jìn)行分離，通過對(duì)比兩種色譜柱上目標(biāo)化合物的保留時(shí)間和響應(yīng)值完成定性分析。只有目標(biāo)化合物在兩種色譜柱上都出峰時(shí)才能認(rèn)定其存在，否則判斷為假陽(yáng)性。結(jié)果表明，19種OCPs的峰形均較好，除了硫丹I和α-氯丹在HP-5 LTM 色譜柱上未能完全分離外(分離度大于1)，其他OCPs在這兩種色譜柱上的分離度均大于1.5，19 種OCPs 的 保 留 時(shí) 間 見 表1。19 種OCPs在HP-5 LTM 色譜柱和DB-1701 LTM 色譜柱上的色譜圖見圖1。

2.2 前處理?xiàng)l件的選擇

2.2.1 基質(zhì)分散劑

硅藻土是較為傳統(tǒng)的基質(zhì)分散劑，能在分散樣品顆粒的同時(shí)起到一定的吸水作用，但不具有凈化能力，獲得的提取液中共同萃取出的雜質(zhì)較多，分析前需要增加凈化過程，不僅耗時(shí)還會(huì)引起目標(biāo)化合物的損失。硅鎂吸附劑能夠有效吸附去除色素、腐殖酸等極性干擾物，被廣泛應(yīng)用于非極性或者弱極性目標(biāo)化合物的基質(zhì)凈化過程，將其按試驗(yàn)方法與硅藻土組成混合基質(zhì)分散劑，可將提取過程和凈化過程合二為一，有效提高工作效率。

2.2.2 提取溶劑

提取溶劑是影響目標(biāo)化合物提取效率的最重要因素，考慮到大部分OCPs極性不強(qiáng)，試驗(yàn)以正己烷、二氯甲烷和丙酮兩兩組合成3種混合溶劑體系，分別考察了體積比均為1∶1的正己烷-二氯甲烷混合溶液、正己烷-丙酮混合溶液和二氯甲烷-丙酮混合溶液對(duì)加標(biāo)量為0.4μg的實(shí)際土壤樣品的提取效果，結(jié)果見圖2。

圖1 19種OCPs在2種不同色譜柱上的色譜圖Fig.1 Chromatograms of the 19 OCPs on 2 different chromatographic columns

圖2 3種不同的提取溶劑對(duì)19種OCPs回收率的影響Fig.2 Effect of 3 different extraction solvents on recovery of the 19 OCPs

由圖2可知:體積比為1∶1的正己烷-二氯甲烷混合溶液、正己烷-丙酮混合溶液和二氯甲烷-丙酮混合溶液等3種提取溶劑對(duì)19種OCPs的回收率影響不大。同時(shí)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):以體積比為1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液為提取溶劑時(shí)，提取液為透明無色狀，濃縮至1 m L 后呈略微黃色;經(jīng)過含有丙酮的2種提取溶劑提取后，提取液的顏色偏深，呈淺黃色，濃縮至1 m L后為黃褐色，可能含有大量色素等共同萃取出的雜質(zhì)。綜合考慮，試驗(yàn)選擇的提取溶劑為體積比為1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液。

2.2.3 提取溫度和提取次數(shù)

試驗(yàn)進(jìn)一步考察了提取溫度對(duì)19種OCPs回收率的影響。結(jié)果表明:在提取溫度為90，100℃條件下，19 種OCPs 的回收率差異不大，分別為66%～123%和70%～115%，試驗(yàn)選擇提取溫度為90 ℃。

試驗(yàn)進(jìn)一步考察了提取次數(shù)對(duì)19種OCPs回收率的影響。結(jié)果表明:在提取溫度為90 ℃條件下，對(duì)樣品分別提取2次和3次，19種OCPs回收率差異不大，分別為66%～123%和64%～137%，為了減少有機(jī)溶劑的使用量，試驗(yàn)選擇的提取次數(shù)為2次。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按照色譜條件對(duì)19種OCPs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定，以19 種OCPs的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，與其對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:19 種OCPs 的質(zhì)量濃度分別在5～100μg·L－1和100～1 000μg·L－1內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的峰面積之間呈線性關(guān)系，線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1和表2。如果目標(biāo)化合物在兩種色譜柱上的測(cè)定結(jié)果差異大于5倍，則判定測(cè)定結(jié)果為假陽(yáng)性;測(cè)定結(jié)果的差異性小于5倍時(shí)，則確定該化合物的存在并以數(shù)值較小的作為測(cè)定結(jié)果[9]。

對(duì)加標(biāo)量為0.5μg·kg－1的石英砂樣品平行測(cè)定7次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差s，以3.143倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限(3.143s)，以4倍的檢出限計(jì)算方法的測(cè)定下限，結(jié)果見表3。

表1 19種OCPs在HP-5 LTM 色譜柱上的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)Tab.1 Linearity ranges，linear regression equations and correlation coefficients of the 19 OCPs on the column of HP-5 LTM

表2 19種OCPs在DB-170 LTM 色譜柱上的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)Tab.2 Linearity ranges，linear regression equations and correlation coefficients of the 19 OCPs on the column of DB-170 LTM

表2(續(xù))

由表3可知:方法的檢出限為0.15～0.56μg·kg－1，測(cè)定下限為0.60～2.22μg·kg－1，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15618－2018監(jiān)測(cè)需求。

2.4 精密度和回收試驗(yàn)

向空白土壤樣品中加入5.0，40.0μg·kg－1的19種OCPs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照試驗(yàn)方法對(duì)其測(cè)定，每個(gè)加標(biāo)樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算19種OCPs的回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。

方法的檢出限、測(cè)定下限以及精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 方法的檢出限、測(cè)定下限以及精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Detection limits，lower limits of determination and the results of precision and recovery(n＝6)

表3(續(xù))

2.5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(CRM818-50G)進(jìn)行分析，稱取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2.00 g，按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。

表4 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果Tab.4 Results of the soil reference material μg·kg－1

本工作通過對(duì)儀器定性、定量方法和樣品提取條件的優(yōu)化，建立了測(cè)定土壤中19種OCPs的氣相色譜法-雙柱雙ECD 分析方法，用本方法對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(CRM818-50G)進(jìn)行分析，測(cè)定結(jié)果均在認(rèn)定值范圍內(nèi)，說明測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。