高效液相色譜法測(cè)定土壤中16 種多環(huán)芳烴

高錚

（河北眾淳環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050000）

1 引言

多環(huán)芳烴（PAHs）作為一種分子中含有2 個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)的芳香族化合物，由煤炭、石油等有機(jī)物的不完全燃燒產(chǎn)生，分子結(jié)構(gòu)中具有穩(wěn)定的共軛體系［1］，在一定條件下進(jìn)入大氣、水源、土壤等環(huán)境介質(zhì)后很難降解，容易在生物體內(nèi)積累，當(dāng)其進(jìn)入身體，將直接影響接觸人的身體健康，甚至?xí)?dǎo)致癌癥等惡性疾病的發(fā)生，因此研究多環(huán)芳烴的測(cè)定具有非常重要的意義［2］。

由于土壤成分的復(fù)雜性，多環(huán)芳烴不經(jīng)前處理而直接定量測(cè)定會(huì)產(chǎn)生許多干擾，測(cè)定前有必要對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行前處理。本文采用索氏提取、固相萃取凈化，再經(jīng)高效液相色譜法測(cè)定，建立一種土壤樣品中多環(huán)芳烴的定量分析方法。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 試劑與儀器

2.1.1 試劑與材料

乙腈，液相色譜級(jí)（Fisher Chemical）；二氯甲烷、正己烷、丙酮，液相色譜級(jí)（科密歐）；石英砂，AR（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑）；無水硫酸鈉，GR（大茂化學(xué)試劑）；乙腈中16 種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；土壤樣品采集自大名縣隆豐牧業(yè)廠區(qū)內(nèi)，取土深度為15 cm，經(jīng)測(cè)定土壤樣品干物質(zhì)含量（ω）為92.1%；十氟聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.1.2 儀器設(shè)備

氮?dú)獯祾邇x（杭州聚同電子）；電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器）；索氏提取器；LC-16 型高效液相色譜儀（日本島津）；C18 色譜柱；Florisil 柱：1 g/6 mL（Agela Technologies）。

2.2 方法

2.2.1 索氏提取

稱取10 g 土壤樣品，與無水硫酸鈉混合并研磨。參考HJ 748—2016《土壤和沉積物 多環(huán)芳烴的測(cè)定高效液相色譜法》規(guī)定的多環(huán)芳烴的提取條件，調(diào)節(jié)水浴鍋溫度75～85 ℃后，將制備好的樣品放入濾紙筒中，加入二氯甲烷—丙酮混合提取劑，連續(xù)回流提?。?］，18 h 后將提取完成后的提取液通過一薄層的無水硫酸鈉過濾到氮吹管中，室溫下氮吹濃縮轉(zhuǎn)化溶劑為正己烷，定容至1.0 mL［4］。

2.2.2 固相萃取

將Florisil 柱固定于固相萃取儀上，參考HJ 748—2016 多環(huán)芳烴的固相萃取凈化條件，經(jīng)二氯甲烷預(yù)沖洗、正己烷平衡后，將提取液加到Florisil柱中，其間用正己烷沖洗濃縮所用氮吹管，洗滌液一并加到Florisil 柱中。用二氯甲烷與正己烷混合溶液洗脫，浸潤(rùn)5 min 后收集洗脫液于氮吹管中，室溫下氮吹濃縮至1 mL，加入乙腈繼續(xù)氮吹至溶劑完全轉(zhuǎn)化為乙腈，最終定容至1.0 mL，密封保存留待液相色譜分析［5］。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜條件選擇

3.1.1 檢測(cè)器及波長(zhǎng)的選擇

經(jīng)實(shí)驗(yàn)，使用熒光檢測(cè)器測(cè)定時(shí)，苊烯及替代物十氟聯(lián)苯在熒光譜圖中不出峰，故選擇紫外檢測(cè)器進(jìn)行16 種多環(huán)芳烴的測(cè)定。根據(jù)液相色譜儀紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)掃描，最大紫外吸收波長(zhǎng)見表1［6］。

表1 多環(huán)芳烴各組分最大紫外吸收波長(zhǎng)nm

根據(jù)16 種多環(huán)芳烴最大紫外吸收波長(zhǎng)，選擇220 nm 作為實(shí)驗(yàn)檢測(cè)波長(zhǎng)，目標(biāo)組分的分離度最佳且峰面積的響應(yīng)最適中，還能夠降低雜峰的干擾。

3.1.2 流動(dòng)相的選擇

多環(huán)芳烴各組分具有相似的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在色譜柱的保留時(shí)間也比較接近，需要使用梯度洗脫更有效地分離多環(huán)芳烴16 個(gè)組分。梯度洗脫程序見表2。

表2 梯度洗脫程序

3.1.3 流動(dòng)相流速的確定

選擇在4 種不同流速下測(cè)定多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，出峰情況見表3。

表3 不同流速下出峰情況 mL/min

根據(jù)測(cè)定結(jié)果，選擇流動(dòng)相流速1.20 mL/min 進(jìn)行HPLC 分析，此時(shí)峰分離譜圖效果最佳。

3.2 定性與定量分析

以多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的保留時(shí)間定性、峰面積定量，得到多環(huán)芳烴的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖，見圖1。

圖1 多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

稀釋乙腈中16 種多環(huán)芳烴標(biāo)液，制備標(biāo)準(zhǔn)濃度分別為0.04，0.10，0.50，1.00，2.00，5.00 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)樣品，將標(biāo)準(zhǔn)系列注入液相色譜儀，根據(jù)HPLC 分析條件分離檢測(cè)，得到多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)色譜圖，繪制以濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)曲線［7］，見表4。

表4 回歸方程及相關(guān)系數(shù)

3.4 質(zhì)量控制

每個(gè)樣品需在進(jìn)行前處理之前加入一定含量的替代物十氟聯(lián)苯，再按照前處理步驟依次進(jìn)行，十氟聯(lián)苯回收率需保證在60%～120%之間，超出十氟聯(lián)苯回收率范圍的樣品視為無效。

3.5 檢出限

根據(jù)HJ 168—2020《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》附錄A.1.1 中多組分目標(biāo)化合物檢出限的確定方法，分別取7 組10.0 g 石英砂作為空白試樣，向其中加入20.0，10.0 μg/mL 的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（加標(biāo)量0.20 μg）。按照本方法經(jīng)樣品提取、濃縮、凈化，最終將溶劑轉(zhuǎn)化成乙腈，并準(zhǔn)確定容至1.00 mL待測(cè)。檢出限計(jì)算公式為［8］：

16 種多環(huán)芳烴檢出限見表5。

表5 16 種多環(huán)芳烴檢出限 μg/kg

3.6 精密度

向10.0 g 空白石英砂中分別加入含量為0.20，0.50，1.00 μg 的16 種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以代替實(shí)際樣品做精密度測(cè)定。按照本方法經(jīng)樣品提取、濃縮、凈化，最終將溶劑完全轉(zhuǎn)化成乙腈，并準(zhǔn)確定容至1.00 mL 待測(cè)。每個(gè)加標(biāo)量按照相同步驟進(jìn)行6次平行試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 16 種多環(huán)芳烴精密度

3.7 準(zhǔn)確度

取10.0 g 廠區(qū)內(nèi)土壤樣品（取土深度為15 cm、干物質(zhì)含量為92.1%），加入含量為1.00 μg 的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)做準(zhǔn)確度測(cè)定，同時(shí)取10.0 g 樣品不加標(biāo)測(cè)定樣品含量，按照本方法經(jīng)樣品前處理，溶劑轉(zhuǎn)化成乙腈，并準(zhǔn)確定容至1.00 mL 待測(cè)。按照相同步驟進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算加標(biāo)回收率［5］，結(jié)果見表7。

表7 16 種多環(huán)芳烴準(zhǔn)確度

4 結(jié)論

通過索氏提取、固相萃取凈化，使用高效液相色譜紫外檢測(cè)器定量分析，建立一種檢測(cè)土壤中16 種多環(huán)芳烴的方法，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定土壤樣品，加標(biāo)回收率為67.0%～79.4%。由于土壤樣品基體的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)測(cè)定存在較多干擾，加標(biāo)回收率并不是很高，未來應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究，通過改進(jìn)前處理提取濃縮凈化方式，減少實(shí)驗(yàn)過程中多環(huán)芳烴的損失，提高加標(biāo)回收率。