微波萃取—?dú)庀嗌V法測(cè)定土壤8種有機(jī)氯農(nóng)藥

陳英　鮑浩然　邱學(xué)林

摘要：建立了微波萃取-氣相色譜法測(cè)定土壤樣品中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，確定了最佳檢測(cè)條件為：提取劑為正己烷 ∶丙酮=1 ∶1（體積比）混合溶液，凈化柱為CARB/NH2，正己烷 ∶丙酮=4 ∶1（體積比）混合洗脫溶液的體積為30 mL，根據(jù)樣品數(shù)量，1～16個(gè)樣品微波萃取功率選用400 W，17～24個(gè)樣品選用800 W，25～40個(gè)樣品用1 600 W，微波萃取時(shí)間為30 min。該方法的有機(jī)氯農(nóng)藥回收率為89.2%～104.7%，平均檢出限達(dá)到2 ng/g，具有回收率高、結(jié)果可靠、檢出限低、操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)周期較短等優(yōu)點(diǎn)，可滿足土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的分析要求。

關(guān)鍵詞：土壤；有機(jī)氯農(nóng)藥；微波萃取；氣相色譜法

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）11-0396-03

收稿日期：2015-10-14

基金項(xiàng)目：蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012年院級(jí)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：ITM201205）。

作者簡(jiǎn)介：陳英（1979—），女，江蘇南通人，碩士，講師，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)研究。E-mail：130070102@qq.com。有機(jī)氯農(nóng)藥屬于持久性有機(jī)污染物，由于其化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、難降解，具有長(zhǎng)期殘留性、生物蓄積性等特點(diǎn)，雖然被禁用多年，但有機(jī)氯農(nóng)藥殘留污染問題仍十分嚴(yán)峻，對(duì)人類健康、環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重危害，其在土壤殘留量的測(cè)定方法一直是研究的熱點(diǎn)[1-3]。土壤樣品基體成分復(fù)雜多樣，容易對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥含量分析產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，因此樣品前處理方法是影響分析結(jié)果與效率的主要因素。我國(guó)現(xiàn)行的GB/T 14550—2003 《土壤中六六六和滴滴涕測(cè)定的氣相色譜法》 所采取的索氏提取方法具有耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、易污染環(huán)境等缺點(diǎn)[4-5]。微波萃取與傳統(tǒng)的索氏提取相比具有操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、適用范圍廣、萃取效率高、污染小、節(jié)省時(shí)間和試劑等優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展成為一種常用的氣相色譜樣品前處理技術(shù)[6]。本研究在現(xiàn)行土壤有機(jī)氯農(nóng)藥分析方法標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，對(duì)微波提取劑、凈化柱、淋洗劑體積、微波萃取的功率和時(shí)間等因素進(jìn)行優(yōu)化，最終確定最佳的檢測(cè)條件，建立了微波萃取-氣相色譜法測(cè)定土壤樣品中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，旨在為測(cè)定土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥含量提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

QP2010氣相色譜儀（GC-ECD）；AOC-20s自動(dòng)進(jìn)樣器（日本島津公司）；VF-17MS細(xì)管柱色譜柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm；MARS5高通量密閉消解系統(tǒng)（美國(guó)CEM公司）；KL512型12管水浴加熱氮吹儀（北京康林科技有限責(zé)任公司）。玻璃器皿均先用鉻酸清洗，然后用丙酮潤(rùn)洗烘干，帶刻度的玻璃器皿自然風(fēng)干，防止刻度不準(zhǔn)。正己烷、丙酮、二氯甲烷均為農(nóng)殘級(jí)，無水硫酸鈉（使用前需要在烘箱里150 ℃烘3 h），8種有機(jī)氯農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（p，p′-DDE、p，p′-DDD、o，p′-DDT、p，p′-DDT、α-666、β-666、γ-666、δ-666）均購自中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2方法

1.2.1測(cè)定步驟土壤樣品自然風(fēng)干，經(jīng)馬弗爐450 ℃烘烤3 h得到空白土樣，研磨后過0.45 mm孔徑的篩子得細(xì)樣。稱取細(xì)樣5.00 g與5 g無水硫酸鈉置于微波管中，將有機(jī)氯農(nóng)藥混合標(biāo)液稀釋到100 μL正己烷中后直接打到微波管，振蕩1 h，靜置5 h后加入提取劑，密閉后放入微波萃取儀微波30 min。待微波結(jié)束，轉(zhuǎn)移液體到旋蒸瓶里旋蒸至快干時(shí)過CARB/NH2柱凈化，用正己烷 ∶丙酮=4 ∶1（體積比，下同）活化柱，然后轉(zhuǎn)移樣品開始凈化，再用洗脫劑洗脫，再旋蒸至近干，轉(zhuǎn)移到離心管氮吹至0.5 mL左右，用正己烷定容到 1 mL，轉(zhuǎn)移到安捷倫小瓶待測(cè)[7]。

1.2.2色譜條件進(jìn)樣口溫度250 ℃，采用分流進(jìn)樣的方式，以N2作為載氣。總流量保持9 mL/min，分流比10 ∶1，隔墊吹掃流量為3.0 mL/min。壓力控制模式下的壓力變化為0～5 min從75 kPa升至95 kPa并保持2 min，5～12 min從95 kPa升至100 kPa并保持30 min。色譜柱初始溫度為160 ℃保持2 min，以5 ℃/min的升溫速度升溫到220 ℃，再以25 ℃/min的升溫速度升溫到240 ℃保持18 min。以電子捕獲檢測(cè)器（ECD）作為檢測(cè)器，溫度設(shè)置為250 ℃。

2結(jié)果與分析

2.1提取劑的選擇

土壤的有機(jī)物種類復(fù)雜，提取劑的選擇是影響回收率的重要因素，為了盡可能完全提取，把極性與非極性溶液按照一定的比例配成新的混合溶劑可能取得更好的效果，實(shí)現(xiàn)更高的提取率[8]，分別用25 mL正己烷、丙酮、正己烷 ∶丙酮=1 ∶3、正己烷 ∶丙酮=1 ∶1、正己烷 ∶丙酮=3 ∶1溶液進(jìn)行提取，通過比較回收率來確定最佳的提取劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，用正己烷 ∶丙酮=1 ∶1混合溶液作為提取劑相對(duì)較好。正己烷單獨(dú)作為萃取劑時(shí)萃取效果差，這是因?yàn)檎和槭欠菢O性的有機(jī)溶液，接受微波的能力較弱，微波萃取不能有效提高其對(duì)土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的提取效果；用丙酮單獨(dú)作為萃取劑時(shí)，雖然萃取的有機(jī)氯農(nóng)藥回收率較高，但是色譜圖雜峰多，干擾大。分析正己烷與丙酮不同比例的混合溶液提取效果，發(fā)現(xiàn)用正己烷 ∶丙酮=1 ∶1萃取，除了δ-666的回收率不如正己烷 ∶丙酮=1 ∶3，其余7種有機(jī)氯農(nóng)藥回收率都是最高的（圖1）。

2.2固相萃取柱的選擇

用正己烷 ∶丙酮=4 ∶1混合溶液活化CARB/NH2柱，用正己烷 ∶丙酮=1 ∶1活化C18柱，用二氯甲烷 ∶丙酮=1 ∶1活化Florisol柱，然后直接加混合標(biāo)準(zhǔn)溶液50 μL，繼續(xù)用活化用的混合溶液進(jìn)行洗脫，直至洗脫溶劑體積收集到20 mL左右，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，轉(zhuǎn)移至離心管，氮吹至0.5 mL以下，用正己烷定容到1 mL。從圖2可以看到，C18柱作為凈化柱的效果不理想，回收率普遍偏低，這可能是因?yàn)镃18柱對(duì)8種有機(jī)氯農(nóng)藥的吸附作用較強(qiáng)，難以洗脫；Florisol柱的凈化結(jié)果較好，回收率普遍偏高，這可能是因?yàn)镕lorisol柱在洗脫的時(shí)候，不僅8種有機(jī)氯被洗脫下來，還有其他的雜質(zhì)一并被洗脫下來，并且這些雜質(zhì)與目標(biāo)物的峰重疊造成將雜質(zhì)峰誤判為農(nóng)藥。因此，通過比較回收率和色譜圖的峰形狀態(tài)，選取CARB/NH2柱作為凈化柱最為合適。

2.3洗脫劑體積的選擇

將含有8種有機(jī)氯農(nóng)藥100 ng的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液溶解到1 mL正己烷中，過CARB/NH2柱凈化，然后用正己烷 ∶丙酮=4 ∶1淋洗，分別淋洗10、20、30、40、50 mL，分別旋蒸，溫和氮?dú)庀碌抵?.5 mL以下，用正己烷定容到1 mL，在 GC-ECD 上分析，得到8種有機(jī)氯農(nóng)藥的淋洗曲線（圖3、圖4）。隨著洗脫劑體積的增加，回收率有逐漸增加的趨勢(shì)，30 mL 時(shí)回收率均達(dá)到或接近100%，將洗脫劑體積定在 30 mL 是可靠的，節(jié)省溶劑的同時(shí)，還縮短了整個(gè)試驗(yàn)周期，適合大規(guī)模樣品檢測(cè)。

2.4微波萃取功率的選取

選擇微波萃取功率400、800、1 600 W 3個(gè)檔次，功率太小往往達(dá)不到提取效果，導(dǎo)致回收率偏低；微波萃取功率太

大雖然提取效果好，但是能耗高的同時(shí)還可能破壞微波管造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生安全事故。筆者通過大量實(shí)踐以及MARS5可同時(shí)微波40個(gè)樣品的特征總結(jié)出，1～16個(gè)樣品微

波萃取功率選用400 W，17～24個(gè)樣品選用800W，25～40個(gè)樣品選用1 600 W，在降低發(fā)生危險(xiǎn)、減小能耗的同時(shí)，也保證了提取效果。

2.5微波萃取時(shí)間的選擇

微波萃取時(shí)間是微波萃取的關(guān)鍵因素，微波萃取時(shí)間如果控制不好將直接影響回收率，用正己烷 ∶丙酮=1 ∶1混合溶液25 mL，5.00 g空白土樣+5 g無水Na2SO4，共20個(gè)樣品放在20根微波管里，在微波管里進(jìn)行微波處理，微波萃取功率設(shè)置為800 W，提取溫度120 ℃，探討微波萃取時(shí)間對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥提取效果的影響。結(jié)果表明，8種有機(jī)氯農(nóng)藥回收率在一定時(shí)間內(nèi)隨著提取時(shí)間的增加而提高（10～40 min），提取時(shí)間過長(zhǎng)，超過50 min有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率下降。o，p′-DDT、p，p′-DDT回收率在提取50 min時(shí)下降明顯，p，p′-DDE、β-666、γ-666、δ-666回收率較為穩(wěn)定。綜合考慮8種有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率，選擇30 min作為微波萃取時(shí)間最為合適，8種有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率在88.4%～104.9%之間，完全滿足大批量樣品分析的要求。

2.6標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

8種有機(jī)氯農(nóng)藥在上述選定條件下的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖如圖5所示。從圖5可以看出，8種有機(jī)氯農(nóng)藥分離情況良好，兩峰分離效果、峰形及峰高都較為理想。經(jīng)測(cè)算，8種有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率為89.2%～104.7%，平均檢出限達(dá)2 ng/g，效果理想。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，以正己烷 ∶丙酮=1 ∶1混合溶液為提取劑，CARB/NH2為凈化柱，正己烷 ∶丙酮=4 ∶1的混合洗脫溶液體積為30 mL，根據(jù)樣品數(shù)量，1～16個(gè)樣品微波萃取功率選用400 W，17～24個(gè)樣品選用800 W，25～40個(gè)樣品用 1 600 W，微波萃取時(shí)間為30 min，所建立的MAE/GC-ECD測(cè)定土壤中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法具有回收率高、檢出限低、操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)周期較短、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)，可滿足土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的分析要求。

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