氣相色譜-質(zhì)譜法測定畜禽糞便中吲哚和3-甲基吲哚的含量

張 聞

（北京市畜牧業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，北京 102200）

1 前言

隨著我國生活水平的提高，畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生糞便、污水等是產(chǎn)生惡臭的重要污染源，惡臭是一種空氣污染物，能夠刺激人的嗅覺器官，引起人們厭惡感或不愉快的物質(zhì)，即產(chǎn)生惡臭的物質(zhì)。由于畜禽糞便中富含有大量的有機物質(zhì)，在一些腐敗微生物的作用下會產(chǎn)生組分復(fù)雜的惡臭物質(zhì)，其中NH3、H2S和吲哚類是主要成分。NY/T 388-1999《畜禽場環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了畜禽場惡臭、NH3、H2S含量限值，但沒有提及吲哚類惡臭物質(zhì)，相關(guān)的研究報道也較少，要全面了解畜禽惡臭污染的問題，需要加強吲哚類惡臭的分析研究。

吲哚類的主要惡臭污染物主要包括吲哚和3-甲基吲哚，3-甲基吲哚又稱為糞臭素是一類易揮發(fā)性物質(zhì)。吲哚是由吡咯環(huán)和苯環(huán)縮合而成的具有強烈惡臭的氣體，毒性強，可引起人頭痛、惡心、嘔吐。3-甲基吲哚不但可能引起反芻動物急性肺水腫和肺氣腫，還具有致癌的可能性，對腸道環(huán)境也有一定的影響。3-甲基吲哚經(jīng)腸壁吸收入血液循環(huán)系統(tǒng)，一部分經(jīng)肝臟代謝由尿排出成為惡臭污染源另一部分則貯存于脂肪和肌肉組織，高含量的3-甲基吲哚會導(dǎo)致豬肉有異臭味。

國內(nèi)外由于對畜禽糞便吲哚類污染物的排放沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，糞便惡臭物質(zhì)的研究主要集中在NH3和H2S上，有關(guān)吲哚類物質(zhì)的研究多見于對廢水的處理、土壤以及血液。目前，國外采用比色法、氣相色譜法（GC）和高效液相色譜法（HPLC）分析糞便中3-甲基吲哚和吲哚的含量，存在操作繁瑣，檢測時間長的問題。本文采用氣相色譜-質(zhì)譜法測定糞便中3-甲基吲哚和吲哚的含量，操作簡單，檢測快速，可為評估和治理養(yǎng)殖場環(huán)境提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 實驗部分

2.1 儀器、試劑與材料

氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（安捷倫公司，7890/5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀）；渦旋混合器；超聲清洗器；色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）

吲哚標(biāo)準(zhǔn)品（上海安普公司，純度為99.0%）；3-甲基吲哚標(biāo)準(zhǔn)品（上海安普公司，純度為99.5%）；二氯甲烷（色譜級）

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品采集。根據(jù)堆肥質(zhì)量（或體積）確定取樣點個數(shù)，見表1。取樣點的位置：應(yīng)離地面15cm以上，距肥堆頂部5～10cm一個。每個樣品取樣200g，混勻后（按取樣點數(shù)要求，多個樣品混合）縮分為4。

表1 畜禽糞便的取樣點數(shù)

2.2.2 樣品前處理。取5g新鮮糞便，加入5mL二氯甲烷，渦旋混合1min，超聲萃取30min，4 000rpm/min離心5min，取上清液，重復(fù)提取一次，合并清液，常溫氮吹近干，加入1mL二氯甲烷復(fù)溶，渦旋1min，過0.1μm濾膜，置于樣品瓶中待測。

2.2.3 色譜和質(zhì)譜條件。色譜柱：DB-17ms（30m× 0.25mm×0.25μm）；柱溫：180℃；離子源溫度：230℃，進(jìn)樣口溫度：180℃，進(jìn)樣體積：1.0μL；條件：180℃保持5min。

3 結(jié)果與討論

3.1 提取溶液的選擇

試用了正己烷、二氯甲烷、乙腈，結(jié)果表明極性小的解析效果低，例如正己烷萃取吲哚和3-甲基吲哚回收率只有50%左右。極性大的解析效果高，例如二氯甲烷和乙腈回收率都在90%以上。但是乙腈易溶于水，不利于樣品雜質(zhì)和目標(biāo)物的分離，最后選擇二氯甲烷萃取。

3.2 色譜柱的選擇

試用了DB-17ms、ZB-5ms、DB-5ms、DB-624四種氣相色譜柱，試驗發(fā)現(xiàn)吲哚和3-甲基吲哚是極性物質(zhì)，所以選擇極性越大的氣相色譜柱分離效果越好，因此選擇了DB-17ms（30m×0.25mm×0.25μm）。

3.3 線性范圍與定量限

配制吲哚、3-甲基吲哚混合液，配制濃度分別為0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL，各1mL。用已經(jīng)配制好的標(biāo)準(zhǔn)工作液，在擬定的色譜條件下，各進(jìn)樣1.0μL可測得各組分濃度時相應(yīng)的峰面積，以進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，計算標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及線性回歸。吲哚線性回歸方程為y=3229x+190.4（r=0.99995），3-甲基吲哚線性回歸方程為y=3449x+274.3（r=0.99992）。吲哚和3-甲基吲哚色譜圖見圖1

圖1 吲哚和3-甲基吲哚色譜圖

在陰性樣本中添加吲哚、3-甲基吲哚混合液，以10倍信噪比（S/N≥）計算方法的定量限（LOQ），測定其LOQ為0.01mg/kg，與（高效液相色譜法測定3-甲基吲哚含量）方法相比具有更高的靈敏度。

3.4 精密度與重現(xiàn)性

進(jìn)樣濃度為5μg/mL的吲哚和3-甲基吲哚6次，峰面積的RSD值分別為3.7%、3.4%。進(jìn)樣濃度為10μg/mL的吲哚和3-甲基吲哚6次，峰面積的RSD值分別為3.0%、3.0%，表明精密度良好。

3.5 準(zhǔn)確度

稱取5g新鮮糞便樣本7份，在其中6份樣本中加入50μg吲哚、3-甲基吲哚混合液。按1.2.2的樣品處理方法，經(jīng)處理后測定和計算加入的吲哚、3-甲基吲哚含量。樣品中吲哚和3-甲基吲哚的平均回收率為97.9%、96.6%。

從表2和表3看出，本方法的回收率在97%左右，說明方法的準(zhǔn)確度高，通用性好。

表2 吲哚回收率測定

表3 3-甲基吲哚回收率測定

4 結(jié)論

本實驗建立了以氣相色譜-質(zhì)譜法測定吲哚、3-甲基吲哚的方法。此方法樣品前處理簡單、回收率高、樣品重現(xiàn)性好，可為檢測畜禽糞便中吲哚和3-甲基吲哚含量提供技術(shù)手段。