超聲提取-GC/MS測定土壤中苯胺和硝基苯

袁艷麗，張書玉，劉 成，李新麗，蔡英杰

(江蘇省理化測試中心，江蘇 南京 210042)

苯胺和硝基苯都是重要的化工原料，廣泛應用于化工、制藥、農藥、印染等領域，隨著使用量的大幅增加，環境中的排放與殘留量也日趨增多，它們會通過廢水排放、降水滲透等途徑導致土壤污染[1]。苯胺和硝基苯都具有致癌、致畸和致突變的作用，被列入我國優先控制污染物名單中[2]，因此加強這兩種物質的檢測十分重要。苯胺類和硝基苯類常用的檢測方法有氣相色譜法[3-5]、液相色譜法[6-7]、氣質聯用法[8-9]等，由于土壤基質較為復雜，采用氣質聯用(GC-MS)的方法，可以減少假陽性的出現。土壤中半揮發性有機物的前處理方法有索氏提取、加壓流體萃取、超聲波萃取法等[9-10]。索氏提取法簡單易操作，但是耗時較長，不適宜處理批量樣品；加壓流體萃取裝置的操作較復雜，對操作人員的要求較高，也限制了它在土壤批量樣處理中的應用。超聲波輔助提取是一種安全簡單，方便有效的前處理方式，已經成為一種常用的土壤有機物檢測的前處理手段，本文綜合文獻[9-10]中的方法，通過優化提取方法，實現批量土壤樣品的苯胺和硝基苯的快速、準確檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：Agilent 7890B/5977A氣相色譜/質譜聯用儀(美國安捷倫)；KQ-400KDE超聲波萃取儀(昆山市超聲儀器有限公司)；SC-3610離心機(安徽中科中佳科學儀器有限公司)；旋轉蒸發儀(日本東京理化)；MTN-2800W氮吹儀(天津奧特賽恩斯儀器有限公司)。

試劑：苯胺和硝基苯標準溶液的質量濃度均為1000 μg/mL(北京壇墨質檢科技有限公司)；佛羅里硅土SPE柱(1 g，6 mL)(上海安譜科技)；二氯甲烷(默克)，色譜純；丙酮(默克)，色譜純；無水硫酸鈉(AR)。

1.2 儀器條件

HP-5MS色譜柱(30 m*0.25 mm*0.50 μm)；載氣：高純氦；柱流量：1.0 mL/min；進樣口溫度：280℃；分流比：5∶1；進樣量：1 μL；柱溫：60℃(1 min)-10℃/min-120℃(1 min)-20℃/min-260℃(15 mins)；離子源：EI源；電離能量：70 eV；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；接口溫度：280℃；采集模式：選擇離子(SIM)；溶劑延遲：7 min；苯胺的特征選擇離子是：65、66、93；硝基苯的特征選擇離子是：51、77、123。

1.3 標準曲線的繪制

將濃度為1000 μg/mL苯胺、硝基苯的標準溶液各自稀釋到100 μg/mL，然后各取2 mL至10 mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得到濃度為20 μg/mL的標準混合溶液，再將該標準混合溶液逐級稀釋，得到濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10、20 μg/mL的標準曲線系列。

1.4 樣品前處理

稱取約20 g制備好的樣品，加入一定量的無水硫酸鈉，攪拌，使試樣呈流沙狀。加30 mL二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)混合溶液，超聲，萃取20 min，離心，取上清液，再重復提取一次，合并兩次的提取液，過無水硫酸鈉柱脫水，然后40℃旋蒸，濃縮至約2 mL。將濃縮液轉移至刻度氮吹管中，用少量二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)混合溶液沖洗旋蒸瓶兩次，合并全部的濃縮液，再氮吹濃縮至約1 mL，取佛羅里硅土SPE柱，先用10 mL正己烷活化柱子，待小柱快干的時候，將上述濃縮液轉移到小柱上，用8 mL二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)進行洗脫，接收至10 mL的氮吹管中，氮吹至近干，加乙腈定容至1 mL，過0.45 μm微孔濾膜后，進GC/MS分析。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理條件的選擇

2.1.1 提取溶液的選擇

本方法采用了二氯甲烷-丙酮(V∶V=1∶1)，正己烷-丙酮(V∶V=1∶1)，以及常用的提取試劑乙腈，對添加有苯胺和硝基苯的空白土壤樣品進行提取效果比較。結果表明，乙腈由于滲透性強，溶解性好，提取液中雜質較多；正己烷-丙酮和二氯甲烷-丙酮的提取液中雜質相對較少，但二氯甲烷-丙酮提取的樣品回收率較高，最終選擇二氯甲烷-丙酮(V∶V=1∶1)作為提取溶劑。

2.1.2 提取條件的選擇

由于所用超聲波提取儀功率固定，所以，以超聲時長為考察對象，比較超聲10、20、30 min條件下的提取效果，結果表明，超聲30 min的回收率和超聲20 min的結果相差不多，考慮時間效率，采用超聲20 min。

2.2 標準曲線與檢出限

取配制好的濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10、20 μg/mL的苯胺及硝基苯的混合溶液各1 μL，進樣，以目標化合物質量濃度為橫坐標，目標化合物定量離子響應值為縱坐標，繪制標準曲線，結果見表1，濃度為2.0 μg/mL的標樣譜圖見圖1。

表1 苯胺和硝基苯的標準曲線

從表1可以看出，苯胺及硝基苯在0.5～20 μg/mL的質量濃度范圍內，線性關系良好，相關系數γ均大于0.999。按照HJ168-2010規定的檢出限的測定方法，平行測定苯胺和硝基苯添加量均為0.05 mg/kg的石英砂空白樣品7次，得到本方法中苯胺和硝基苯的檢出限均為0.01 mg/kg。

2.3 方法的回收率及精密度

對苯胺和硝基苯添加濃度分別為0.10 mg/kg、0.50 mg/kg的2個土壤樣品進行6次平行測定，測定結果見表2。

表2 苯胺及硝基苯的回收率和精密度

結果顯示，二者的平均加標回收率均在80%以上，RSD均小于10%，可見本方法具有良好的回收率和精密度。

3 結論

本文通過優化超聲波輔助提取的條件，利用氣質聯用法測定土壤中的苯胺和硝基苯。該方法前處理簡單方便、易操作，凈化效果理想，采用選擇離子(SIM)方式采集數據，可以提高方法的靈敏度，硝基苯和苯胺的檢出限均可達到0.01 mg/kg，同時該方法的精密度和準確度也較好，可以滿足批量土壤中苯胺和硝基苯的檢測要求。