基于液液萃取法提取土壤中PAEs污染物的萃取劑篩選*

熊麗媛，王 垚，劉 悅，王 振,2，王 萍,2

(1 周口師范學院化學化工學院，河南 周口 466001；2 周口市環境污染防治與修復重點實驗室，河南 周口 466001)

鄰苯二甲酸酯(PAEs)是塑料制品中不可缺少的改性添加劑，通常作為增塑劑被廣泛應用于日常消費品及工業產品中，并與塑料高分子碳鏈通過氫鍵方式結合，在使用過程中極易擴散到環境中[1-2]。PAEs可以通過干擾生物的內分泌效應從而對生殖系統、甲狀腺激素及神經系統等產生不同程度的損害，同時它對人類和動物有“三致”作用[3-4]。PAEs在農業環境中用途非常廣泛并且殘留較多[5]。土壤中的PAEs會通過食物鏈富集進而影響人類健康[6]。因此，對土壤中PAEs污染物含量分析非常重要。目前，土壤中PAEs的檢測通常基于液-液萃取法提取，而萃取劑的選擇直接影響到PAEs污染物檢測的準確性。

1 實 驗

1.1 樣品的采集和處理

土壤樣品采集于遠離設施農業的普通農田。在所選區域正方形中心，土壤表層0～20 cm的深度采集土壤樣品。把采集到的土壤樣品保存在鋁箔袋中，迅速帶回實驗室進行預處理。將土壤樣品放在陰涼通風處自然風干，研磨均勻，過鋼篩(60目)。

分別稱取土壤樣品10 g放入150 mL錐形瓶內，向錐形瓶內依次加入鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁基芐酯(BBP)和鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)標準溶液4 μL，再加入70 mL有機萃取劑，用橡膠塞封住瓶口，置于170 r/min，溫度為30 ℃搖床內充分震蕩5 h，以便于加入的PAEs污染物與有機萃取劑混合充分；隨后將充分混勻后的樣液倒入梨形分液漏斗，靜置30 min，棄去水相，有機相過硅膠/氧化鋁(2：1)層析柱。用40 mL石油醚和乙酸乙酯的混合液淋洗出PAEs，連續進行兩次后合并淋洗液。淋洗液置于干凈的圓底燒瓶中，旋蒸至最終液體體積穩定不變，再用1 mL甲醇復溶，過0.22 μm的有機濾膜后注入1.5 mL的棕色進樣瓶，貼上標簽后放4 ℃冰箱中，最后用高效液相色譜儀分析。分別加入不同的有機萃取劑，重復上述過程，平行測定三次。

1.2 色譜條件

色譜柱：C18色譜柱(4.6 mm×5 μm×250 mm)；流動相：甲醇-水(90：10，v/v)；等度洗脫；流速：1.0 mL/min；檢測波長：230 nm；柱溫：30 ℃；進樣量：60 μL。

2 結果與討論

2.1 標準曲線

以甲醇溶液為溶劑配制DBP、BBP、DMP、DEP和DnOP標準溶液的標準曲線，用高效液相色譜儀測定。根據測定結果，分別以所測的峰面積為縱坐標(y)，以濃度為橫坐標(x)，得到五種單一PAEs的污染物標準曲線，如表1所示。

表1 5種 PAEs的線性方程和相關系數

2.2 不同萃取劑的萃取效果測定

對于提取土壤中PAEs污染物萃取劑的選擇[7]，在滿足萃取劑選擇的基本原則的條件下，還應注意以下幾點：(1)萃取劑對于土壤環境中PAEs污染物有較高的萃取容量。(2)萃取劑與待測溶液互溶度應較低。(3)萃取劑應具有熔點低、沸點不宜太高以及毒性低等特性。綜合上述要求，本研究選取5種有機溶劑作為萃取劑萃取土壤中5種典型的PAEs污染物。

如圖1所示，正己烷對污染物萃取鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)的萃取率較高，回收率15.32%，對鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)的萃取效果不佳，回收率為1.48%。如圖2所示，乙酸乙酯對鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)萃取效果較好，回收率為16.14%，萃取效果最不明顯的物質為鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)，回收率為7.22%。如圖3所示，正己烷和乙酸乙酯1：1混合液的萃取效果不明顯，對鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)的萃取效果最明顯，回收率達到16.70%，萃取效果最差的為鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)，回收率僅為1.62%。如圖4所示，石油醚和乙酸乙酯1：1混合液的萃取效果最好的是萃取鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)，回收率為48.12%，萃取效率最低的污染物為鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)，回收率為12.12%。如圖5所示，二氯甲烷的萃取效果都比較好。其回收率最低的鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)的回收率也可以達到21.50%，且其對鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)萃取效果極好，回收率為108.32%。萃取效果明顯的高于其它四種萃取劑。

圖1 萃取劑正己烷對5種PAEs單品的回收率

圖2 萃取劑乙酸乙酯對5種PAEs單品的回收率

圖3 萃取劑正己烷和乙酸乙酯1：1混合液對5種PAEs單品的回收率

圖4 萃取劑石油醚和乙酸乙酯1：1混合液對5種PAEs單品的回收率

圖5 萃取劑二氯甲烷對5種PAEs單品的回收率

綜上所述，二氯甲烷對5種PAEs單品的回收率為21.5%～80.32%，均明顯高于其它4種萃取劑的回收率，其次是石油醚和乙酸乙酯1：1混合液，而其對5種PAEs單品的回收率(12.12%～48.12%)明顯低于二氯甲烷的回收率。相關研究也表明二氯甲烷作為萃取劑有較好的提取效果[8]。這主要是因為二氯甲烷對非極性到極性的寬范圍的化合物有較高的萃取率，并且其沸點低，萃取后易于濃縮，密度比水大，分液操作也容易。因此，二氯甲烷適宜作為土壤環境中PAEs污染物含量分析檢測的萃取劑。

2.3 土壤有機質對萃取效果的影響

憎水性有機污染物在土壤環境中的存在狀態與土壤的各種物理化學性質如土壤有機質的組成，土壤顆粒的大小，土壤的礦物組成，有機質在土壤中的濃度等多種因素有關，這些都會影響萃取效率。通常情況下，土壤中憎水性有機污染物的生物有效性與污染物在土壤中的鎖定吸附有關。有文獻報道，土壤中憎水性有機物鎖定的過程是這些物質經過分解而進入到土壤有機質的內部，并鎖定在土壤孔隙中[9]。在有機質含量大于0.1%的土壤中，鎖定到土壤有機質的部分占到有機物含量絕大部分。這種鎖定吸附是通過強烈的π-π結合位點[10]，從而產生更強的吸附。因此，具有較高的有機質含量的土壤有更大的能力去鎖定投加進去的憎水物質。綜上所述，在未來進行提取土壤中PAEs污染物的研究中可對土壤有機質組成可以進一步研究，從而達到更好的萃取效果。

3 結 論

本研究利用液-液萃取法和液相色譜法測定不同萃取劑對土壤中PAEs污染物的提取效率，選取正己烷、乙酸乙酯、正己烷與乙酸乙酯1：1混合液、石油醚和乙酸乙酯1：1混合液、二氯甲烷五種萃取劑對添加在土壤中的五種PAEs污染物進行萃取。測定不同萃取劑對5種PAEs的回收率。最終得出以二氯甲烷做萃取劑對于土壤中PAEs污染物有較高的回收率，能夠滿足對土壤樣品處理的準確度與精密度的要求。