加速溶劑萃取-GC-MS-檢測(cè)土壤中萘及其取代衍生物

張莉 李科 劉佳

摘要：建立了土壤中萘及其取代衍生物的加速溶劑萃取方法。土壤經(jīng)石英砂分散后，裝入加速溶劑萃取儀萃取池中，以二氯甲烷-丙酮（V/V，1∶1）為溶劑，在爐溫100 ℃、壓力10.342 2 MPa條件下萃取10 min。萃取液經(jīng)過(guò)K-D濃縮后，用氟羅里硅土小柱凈化，用DB-5MS柱分離，以氣相色譜-質(zhì)譜定性定量檢測(cè)。對(duì)空白土壤樣品進(jìn)行3種濃度水平的加標(biāo)試驗(yàn)，其平均回收率為64.0%～102.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.6%～15.2%。

關(guān)鍵詞：土壤;萘及取代衍生物;加速溶劑萃取;氣相色譜-質(zhì)譜

中圖分類(lèi)號(hào)：O657.63? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）07-0108-03

Abstract： A method that accelerated solvent extraction of naphthalene and its derivatives was carried out in this research. A soil sample， mixed with some silica sand， was placed in the extract cell. Objectives were extracted by dichloromethane-acetone（V∶V，1∶1） at extraction temperature of 100 ℃ and extraction pressure of 10.342 2 MPa for 10 min. The eluent was purfied using florisil silica column after concentrated by K-D. Then naphthalene and its derivatives were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry using a DB-5MS column. Spiked recoveries of three concentrations ranged from 64.0%～102.6% with relative standard deviation 7.6%～15.2%（n=7）.

Key words： soil;naphthalene and its derivatives;accelerated solvent extraction;GC-MS

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，環(huán)境污染成為人們關(guān)注的首要問(wèn)題。環(huán)境污染的特征之一是有機(jī)污染。由于自然環(huán)境的復(fù)雜性，有機(jī)物在不同環(huán)境下會(huì)發(fā)生不同的改變，因有機(jī)污染的種類(lèi)在快速增加，比如，被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署列為優(yōu)先控制污染物的16種多環(huán)芳烴之一的萘，僅甲基取代、氯取代衍生產(chǎn)物就有α-甲基萘、β-甲基萘、1-氯萘和2-氯萘等，雖然這些衍生產(chǎn)物不具有高致癌性，但一樣對(duì)人體造成危害，如甲基萘致溶血性貧血、肝損害、腎損害，2-氯萘引起皮炎等。而這些化合物一直在紡織印染、飼料添加等行業(yè)大量使用，隨大氣和水的漂移沉積于土壤，會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成一定的影響，對(duì)農(nóng)作物、人類(lèi)造成極大危害[1，2]，因此建立土壤中萘及其取代產(chǎn)物靈敏快捷的檢測(cè)方法，對(duì)合理評(píng)價(jià)土壤污染狀況，了解其在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化、控制土壤污染蔓延和修復(fù)等有重要的意義。

樣品的前處理是土壤分析方法的重要環(huán)節(jié)。自動(dòng)索氏萃取、微波消解、超聲萃取和超臨界萃取等公認(rèn)的成熟的預(yù)處理方法，都可獲得較好的結(jié)果，但存在有機(jī)溶劑用量偏多、萃取時(shí)間較長(zhǎng)、基體影響大、過(guò)程繁瑣等缺陷。加速溶劑萃取是近年來(lái)廣泛用于固體和半固體樣品有機(jī)污染物提速的一種新的萃取技術(shù)，同經(jīng)典的索氏提取、超聲提取和搖瓶提取等方法相比，該法是一種在提高溫度和壓力條件下的自動(dòng)化提取方法，其突出的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑用量少、快速、回收率高[3-8]，加速溶劑萃取法被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署選定為推薦的標(biāo)準(zhǔn)方法[3]。

方法擬以萘、2-甲基萘和2-氯萘為研究對(duì)象，采用加速溶劑萃取技術(shù)對(duì)其進(jìn)行萃取，以氣相色譜-質(zhì)譜定性定量分析。通過(guò)對(duì)萃取和色譜質(zhì)譜等條件的優(yōu)化，確保該方法準(zhǔn)確、快捷、低污染，并可應(yīng)用于土壤中該類(lèi)有機(jī)物的實(shí)際檢測(cè)工作。

1? 材料與方法

1.1? 儀器與試劑

ASE200型加速溶劑萃取儀、33 mL萃取池; Q2010氣相色譜儀-質(zhì)譜聯(lián)用儀（EI源）;K-D濃縮設(shè)備;氟羅里硅土小柱（1 g/6 mL）;石墨碳黑小柱（1 g/6 mL）。

丙酮、二氯甲烷、正己烷（農(nóng)殘級(jí)）;石英砂。

標(biāo)準(zhǔn)：萘、2-甲基萘、2-氯萘。

替代物：2-氟聯(lián)苯。定性定量參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2? 儀器條件

1.2.1? 色譜、質(zhì)譜條件? 毛細(xì)管色譜柱：DB-5MS柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。色譜程序升溫條件：初始溫度40 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min升至290 ℃，保持5 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃;離子源溫度230 ℃。離子源為EI源;電壓70 eV，進(jìn)樣體積為1 μL。選擇離子掃描方式。

1.2.2? 加速溶劑萃取條件? 爐溫100 ℃、壓力

10.342 2 MPa，靜態(tài)時(shí)間10 min（5 min預(yù)熱平衡之后）。正己烷-丙酮（V/V，1∶1）為萃取溶劑，萃取2次，沖洗體積為萃取池體積的60%。高純氮?dú)獯祾呤占崛∫骸?/p>

1.3? 方法

稱(chēng)取風(fēng)干的土壤樣品（過(guò)80目篩）10 g、石英砂20 g及替代物于燒杯中，攪拌均勻后，將土壤轉(zhuǎn)移到萃取池中，并用石英砂填滿萃取池，加蓋，裝入快速溶劑萃取儀，按照“1.2.2”條件萃取。將提取液80 ℃水浴濃縮至0.5 mL左右，移至氟羅里硅土小柱上，用9 mL正己烷-二氯甲烷混合溶劑（V/V，1∶1）洗脫小柱，收集洗脫液，濃縮、定容至1.0 mL，于氣相色譜-質(zhì)譜（EI源）檢測(cè)。

1.4? 線性范圍

將萘、2-甲基萘、2-氯萘和2-氟聯(lián)苯逐級(jí)稀釋為120～1 000 μg/L，在優(yōu)化的色譜、質(zhì)譜條件下分析，測(cè)定線性范圍。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 干擾因素分析

土壤中總有機(jī)碳（TOC）對(duì)樣品的測(cè)定影響見(jiàn)表2。對(duì)TOC<1%的土壤樣品進(jìn)行濃度為20 μg/kg的加標(biāo)分析，樣品可不經(jīng)凈化直接測(cè)定，3種化合物的回收率在68.4%～101.6%。對(duì)TOC在1%～3%的土壤進(jìn)行同樣濃度的加標(biāo)分析，用氟羅里硅小柱對(duì)萃取液凈化后，其回收率在63.8%～94.2%。對(duì)TOC>4%的土壤樣品進(jìn)行同樣濃度的加標(biāo)分析，其色譜背景值較大，一些樣品往往伴隨較高的色度，同時(shí)使用氟羅里硅小柱和石墨碳黑小柱，才能有效降低色譜背景值，導(dǎo)致回收率明顯偏低，低至38.4%～63.3%。因此該方法不適用于TOC>4%的土壤測(cè)定。

2.2? 定性定量分析

通過(guò)質(zhì)譜全掃描方式以保留時(shí)間和相應(yīng)的定量離子（豐度最大的離子）為依據(jù)對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)質(zhì)譜選擇離子掃描方式對(duì)化合物進(jìn)行定量分析。在優(yōu)化的色譜、質(zhì)譜條件下的質(zhì)譜、色譜見(jiàn)圖1和圖2。

2.3? 線性范圍、檢出限等相關(guān)參數(shù)

制備濃度范圍為120～1 000 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液（按10 g土、定容體積1.0 mL計(jì)算，濃度范圍為12～100 μg/kg），在優(yōu)化的色譜、質(zhì)譜條件下分析，以各化合物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，R2>0.998。在空白土壤中進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)，檢出限以3倍的信噪比（3S/N）計(jì)算，檢出限小于4 μg/kg，以10倍信噪比信噪比計(jì)算，檢測(cè)下限小于12 μg/kg。

在空白土壤中進(jìn)行不同濃度的加標(biāo)回收試驗(yàn)，并計(jì)算其精密度，結(jié)果見(jiàn)表3。

2.4? 樣品測(cè)定

對(duì)來(lái)自不同區(qū)域的多組土壤樣品進(jìn)行分析，萘、2-甲基萘、2-氯萘3種化合物均有檢出，其中萘的檢出率較高，在13.2～29.3 μg/kg，2-甲基萘、2-氯萘的檢出率較低，含量分別在12.9～18.6 μg/kg和12.2～16.7 μg/kg。

3? 討論

以正己烷-二氯甲烷混合溶劑（V/V，1∶1）及正己烷-丙酮（V/V，1∶1）為萃取溶劑，其回收率均在70%以上。由于萘、2-甲基萘、2-氯萘屬易揮發(fā)化合物，為避免濃縮過(guò)程化合物的揮發(fā)，方法用低沸點(diǎn)的二氯甲烷-正己烷混合溶劑（V/V，1∶1）為萃取溶劑。

萃取溫度和壓力是改善萃取效率的重要要素。溫度升高，可使溶劑更好地進(jìn)入土壤基質(zhì)，壓力的增加是為了提高溶劑的沸點(diǎn)，使溶劑在萃取過(guò)程中處于液態(tài)，提高萃取能力。萃取溫度100～120 ℃基本不影響化合物的回收率。萃取壓力低于8.273 8 MPa時(shí)，3種化合物的回收率在62%～89%，當(dāng)壓力在10.342 2 MPa時(shí)，回收率在62%～102%。因此萃取溫度定為100 ℃、壓力為10.342 2 MPa。萃取時(shí)間的增加及超過(guò)2次的萃取次數(shù)都會(huì)造成萃取液基質(zhì)增多，對(duì)凈化和檢測(cè)形成負(fù)擔(dān)，因此，萃取時(shí)間為10 min、萃取次數(shù)為2次。

土壤中石英砂的加入，增加了樣品的松散度，有利于溶劑更好地浸潤(rùn)樣品基體，萃取更充分。同一土壤樣品加入石英砂的萃取效果明顯好于不加石英砂的萃取結(jié)果，尤其是污染程度較大的樣品，這是由于后者影響溶劑對(duì)土壤層的穿透力，萃取效果受限制。因此，除上述基本的溶劑條件、加速溶劑條件外，石英砂的分散作用也是保證提取效率的一個(gè)重要要素。

參考文獻(xiàn)：

[1] 萬(wàn)寅婧，占新華，周立祥.土壤中芘、菲、萘、苯對(duì)小麥的生態(tài)毒性影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2005，25（5）：563-566.

[2] 洛? 育，張鳳鳴，孫世臣，等.氯苯污染對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及稻米安全性的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（16）：327-337.

[3] U. S. EPA. Method 3545A（SW-846）：pressurized fluid extractton（PFE）[M].Washington DC：Environmental protection agency，2007.

[4] 張? 莉，桂建業(yè)，齊繼祥，等.絡(luò)合萃取-在線衍生氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)土壤中酸性除草劑[J].分析化學(xué)，2011，39（8）：1238-1242.

[5] 王玲玲，王瀟磊，南淑清，等.ASE提取土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的方法研究[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2006，22（5）：19-22.

[6] 張? 莉，張辰凌，張永濤，等.加速溶劑萃取-在線凈化-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定土壤中多氯烴類(lèi)化合物[J].理化檢驗(yàn)，2015，51（1）：54-56.

[7] 望秀麗，于文佳，衛(wèi)碧文，等.加速溶劑萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定塑料中7種有機(jī)磷酸酯阻燃劑和增塑劑[J].分析試驗(yàn)室，2017，36（1）：109-113.

[8] 張玲玲，虞銳鵬，陶冠軍，等.加速溶劑萃取-超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定水產(chǎn)品中微囊藻毒素[J].分析試驗(yàn)室，2016，35（5）：604-607.