土壤中苯并(a)芘提取方法的比較研究

彭華 王琪 朱澤軍 王媛媛

（河南省環境監測中心 河南鄭州 450000）

土壤中苯并(a)芘提取方法的比較研究

彭華 王琪 朱澤軍 王媛媛

（河南省環境監測中心 河南鄭州 450000）

本文選取了索氏提取、自動索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取5種常用的土壤提取方法，以苯并(a)芘為例對提取的效果進行比較研究。結果表明，這5種提取方法的精密度和準確度方面都沒有顯著性差異，都是適合土壤中苯并(a)芘的提取方法。在精密度方面，壓力流體提取法和超聲提取法略優于其他方法。在加標回收率方面，索氏提取和壓力流體提取法略優于其他方法。5種提取方法提取有證標準物質，測定結果的平均值全部在置信區間內。在實際工作中，可以根據實驗室具體情況選擇適合的提取方法。

土壤；提取方法；苯并(a)芘；比較

引言

苯并(a)芘（Benzoapyrene），是一種五環多環芳香烴類，是多環芳烴中毒性最大的一種致癌物、致畸原及誘變劑[1]。苯并(a)芘不僅在環境中廣泛存在，也較穩定，而且與其它多環芳烴的含量有一定的相關性，所以，一般都把苯并(a)芘作為多環芳烴類物質的代表進行研究[2,3]。苯并芘主要存在于煤焦油、各類炭黑和煤、石油等燃燒產生的煙氣、香煙煙霧、汽車尾氣中，以及焦化、煉油、瀝青、塑料等工業污水中。能夠通過廢油、含油廢水、煤氣站廢水、柏油路面排水以及淋洗了空氣中煤煙的雨水等途徑進入土壤生態系統，并最終在土壤形成累積，造成污染。土壤是一種重要資源，也是人類賴以生存和發展的最根本的物質基礎。但是隨著我國土壤開發利用的持續增加和工業及交通運輸的快速發展，所引起的污染問題也越來越突出和嚴重，也越來越引起人們的重視。為了掌握土壤中苯并(a)芘的污染狀況，選擇適宜的分析測定方法非常重要，而提取方法是分析方法的關鍵環節。文獻報導的土壤多環芳烴的提取方法有索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取等[4-8]。本文選取了幾種常用的土壤提取方法，以苯并(a)芘為例對提取的效果進行比較研究，為實際工作中提取方法的選取提供的數據支撐和理論依據。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

2695E型液相色譜儀（美國沃特世公司）；自動索氏提取儀（瑞典福斯公司）；快速溶劑提取儀（美國戴安公司）；微波消解儀（美國CEM公司）；數控系列超聲波處理器（上海生析超聲儀器有限公司）；凝膠色譜儀（美國J2公司）；多功能氮吹儀（北京同泰聯科技發展有限公司）；超純水機（美國Millipore公司）。

苯并（a）芘標準品（美國 AccuStandard公司）；丙酮、正己烷、乙腈等溶劑均為色譜純級別。

1.2 實驗方法

選用丙酮/正已烷（1:1）（v/v）作提取劑，稱取10g土壤樣品分別經過索氏提取、快速索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取，提取液采用凝膠色譜（GPC）凈化方法去除干擾物，氮吹濃縮定容至1ml，用高效液相色譜儀檢測。

1.2.1 索氏提取

土壤樣品裝入玻璃纖維濾筒中，加入100 ml丙酮/正已烷（1:1）（v/v），浸泡 12 h，回流 8 h，每小時回流 6次，之后冷卻至室溫。提取液過無水硫酸鈉后，轉移至濃縮瓶中，并用少量正已烷洗圓底燒瓶數次，將提取液用濃縮儀濃縮至1 ml，再加入10 ml正己烷，繼續濃縮到 1 ml，待凈化。

1.2.2 自動索氏提取

土壤樣品置于自動索氏專用的套筒內，放入儀器中，在提取杯中加入 50ml丙酮/正已烷（1:1）（v/v），使套筒中的樣品浸入提取溶劑中，100℃下提取60min，淋洗60min。待初始提取結束后，把套筒提起，繼續淋洗、濃縮。結束后取出提取杯，收集提取液，并用提取劑少量多次蕩洗提取杯，與提取液合并。濃縮后待凈化。

1.2.3 壓力流體提取

土壤樣品與適量硅藻土混勻后裝入提取池中。提取溶劑為丙酮/正已烷（1:1）（v/v），加熱溫度：100℃；壓力：1500～2000psi；靜態提取時間：5min（5min 預加熱平衡）；淋洗體積：60%池體積；氮氣吹掃：60s，150psi；靜態提取次數：2次。

提取液濃縮后待凈化。

1.2.4 微波提取

土壤樣品加入消解罐，向消解罐中加入25mL丙酮/正已烷（1:1）（v/v），封蓋后放入微波消解儀。110℃保持20min。提取液濃縮后待凈化。

1.2.5 超聲提取

土壤樣品加入250ml具塞錐形瓶中，加入50ml丙酮/正已烷，放入超聲波處理器中提取30min，將提取液過無水硫酸鈉后，轉移至濃縮瓶中，重復上述操作提取兩次，將三次的提取液合并到濃縮瓶中，用濃縮儀濃縮至1ml，再加入10ml正己烷，繼續濃縮到1ml，待凈化。

1.3 儀器條件

Waters PAH 色譜柱（250mm×4.6mm，5μm），柱溫箱溫度 30℃，流速 1.5ml/min，進樣量 10 μl，流動相為乙腈。熒光檢測器，激發波長296nm，發射波長408nm。

2 結果與討論

2.1 精密度

每種提取方法平行測定6份樣品，測定結果的相對標準偏差見表1，索氏提取、自動索氏提取、壓力流體提取、微波提取和超聲提取的相對標準偏差分別為：17.8%、16.4%、14.7%、17.4%、14.4%。采用Cochrane檢驗法，計算C=0.264。查Cochrane檢驗表，當m=5，n=6，顯著性水平C0.05=0.506。C≤C0.05，說明5種提取方法的精密度是一致的。

表1 精密度測定結果 單位：g/kg

2.2 加標回收率

在土壤樣品中加入一定量的標準溶液，混勻后放置過夜，制備加標樣品。每種提取方法平行測定6份樣品，測定結果的加標回收率見表2。加標回收率范圍分別為：索氏提取66.7%～96.0%，自動索氏提取58.4%～84.2%，壓力流體提取57.7%～91.7%，微波提取57.0%～79.6%，超聲波提取64.5%～84.5%。

表2 加標回收率測定結果 單位：%

2.3 標準物質

取標準物質（IRM-104A），其中苯并（a）芘參考值0.396mg/kg，置信區間0.34-0.45 mg/kg。每種提取方法平行測定6份樣品，結果表明有證標準物質（IRM-104A）經過5種不同提取方法提取后，測定結果的平均值全部在置信區間內，見表3。

表3 有證標準物質測定結果 單位：mg/kg

對分析結果進行方差分析，分析結果表見表4。F＜F0.05，因此上述5種提取方法分析結果的差異不顯著。

表4 方差分析表

結語

索氏提取法是最常用的固體樣品中苯并(a)芘的提取技術，該法的優點是提取效率高且比較完全，但提取劑用量較大，提取時間長，操作較為繁瑣[9]。與傳統的提取技術相比，自動索氏提取不僅擁有傳統索氏抽提的高回收率，而且還具有超聲提取等新技術的時間短、溶劑用量少等特點，是美國EPA 3541推薦使用的方法[10]。壓力流體提取是全自動萃取方法，利用提高溫度和增加壓力來提高萃取效率，其結果大大加快了萃取的時間并明顯降低萃取溶劑的用量，并且避免了使用超聲波萃取所帶來的多次清洗的問題[11]。超聲波提取是利用超聲波增大物質分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，提高污染物的溶出速度和溶出次數，縮短提取時間的浸提方法[12]。微波提取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現性好、節省時間、節省試劑、污染小等特點[13]。

經過本研究的驗證，結果表明，這5種提取方法的精密度和準確度方面都沒有顯著性差異，都是適合土壤中苯并(a)芘的提取方法。在精密度方面，壓力流體提取法和超聲提取法略優于其他方法。在加標回收率方面，索氏提取和壓力流體提取法略優于其他方法。5種提取方法提取有證標準物質，測定結果的平均值全部在置信區間內。在實際工作中，可以根據實驗室具體情況選擇適合的提取方法。

[1]蹇興超.多環芳烴（PAH）的污染[J].環境保護,1995,(10):31-3.

[2]Nisbet IC,Lagoy PK.Toxic equivalency factors(TEFs)for polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)[J].Regulatory Toxicology&Pharmacology Rtp,1992,16(3):290-300.

[3]段小麗，魏復盛.苯并(a)芘的環境污染、健康危害及研究熱點問題 [J].世界科技研究與發展,2002,24(01):11-7.

[4]王洪濤,張麗華.遼寧省污灌區土壤中多環芳烴的測定[J].環境保護與循環經濟，2009,29(05):30-1.

[5]彭華，陳純，王楠，等.加速溶劑萃取-高效液相色譜法測定固體廢物中多環芳烴[J].中國環境監測，2015，31(04):111-8.

[6]王麗霞，張敬軒，李揮，等.自動索氏提取-高效液相色譜法同時測定油炸面制品中的16種多環芳烴[J].河北省科學院學報，2009，26(01):43-6.

[7]Bossio JP,Harry J,Kinney CA.Application of ultrasonic assisted extraction of chemically diverse organic compounds from soils and sediments[J].Chemosphere,2008,70(5):858-64.

[8]李彤超,李偉,袁辰怡，等.銀川平原及周邊地區表層土壤中多環芳烴分布特征[J].農業環境科學學報，2014，33(11):2136-42.

[9]潘峰,耿秋娟,楚紅杰,等.油田地表土壤中多環芳烴提取方法改進研究[J].河南師范大學學報(自然科學版),2011,39(05):88-91.

[10]李斌，劉昕宇，解啟來，等.自動索氏抽提-凝膠滲透色譜(GPC)-氣相色譜/質譜法測定沉積物中多環芳烴和有機氯農藥[J].環境化學,2014,33(02):236-42.

[11]Berset JD,Ejem M,Holzer R,等.Comparison of different drying,extraction and detection techniques for the determination of priority polycyclic aromatic hydrocarbons in background contaminated soil samples[J].Analytica Chimica Acta,1999,383(3):263-75.

[12]刁春燕，周啟星，周俊良，等.土壤、沉積物和植物樣品中多環芳烴 (PAHs)不同提取與凈化方法比較[J].農業環境科學學報，2011，30(12):2399-407.

[13]劉學平,徐文彬,賓麗英,等.河流沉積物中多環芳烴(PAHs)類化合物提取技術的比較研究[J].廣東化工,2010,37(02):52-4.

彭華（1967-），女，漢，籍貫：河南省信陽市，高級工程師，主要從事環境監測工作。