QuEChERs方法用于土壤中多環芳烴的應急監測研究

楊維英王娟李春玲張曉霞

(1.江蘇省連云港環境監測中心，江蘇 連云港 222000；2.廣東省科學院生態環境與土壤研究所/華南土壤污染控制與修復國家地方聯合工程研究中心/廣東省農業環境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650)

多環芳烴(PAHs)是指分子中含有2個或2個以上苯環結構的化合物，PAHs性質穩定，極易吸附在固體顆粒物上，在環境中難降解，可在生物體內蓄積，具有致畸、致癌、致突變和生物難降解的特性[1,2]，是目前國際上關注的一類持久性有機污染物(POPs)[3]。在我國，土壤中多環芳烴的污染程度較重，工業發達地區尤為突出，土壤污染是造成水體與農作物多環芳烴污染的重要來源。為了控制和監測土壤和沉積物中的PAHs，尋求一種高效快捷的檢測方法意義重大。

目前，土壤中多環芳烴的前處理方法主要包括提取和凈化2方面，提取方法主要有索氏提取法、超聲提取法、超臨界流體萃取、微波輔助萃取、加壓流體萃取等方法[4]，凈化方法常用的有固相萃取小柱(SPE)、凝膠色譜(GPC)等[5]。這些萃取和凈化方法經過很多實驗室驗證回收率和對實際樣品的檢測都是非常不錯的，但是操作繁瑣、溶劑使用量大，所用耗材和儀器比較多且貴，給檢測工作帶來了諸多不便。

QuEChERS方法是2003年由美國農業部的首席科學家Lehotay及德國的Anastassiades教授[5]提出，因具有快速(Quick)、簡單(Easy)、廉價(Cheap)、有效(Effective)、可靠(Rugged)和安全(Safe)的特點而得名。最初的QuEChERS方法是針對水果和蔬菜中農藥殘留的前處理方法[6]，本實驗用QuEChERS的前處理方法對土壤中16種PAHs進行提取和凈化，用液相色譜法進行分析測定，本實驗進行了回收率和質控樣的測試分析，加標回收率為76.0%～113.0%；對質控樣進行了測定，測定結果均在可接受的范圍內。該方法快速、高效、易于操作，適用于突發環境污染事故土壤中多環芳烴的應急監測。

1 實驗部分

1.1 儀器與設備

高效液相色譜儀(Agilent 1200，帶紫外檢測器)，振蕩器(VORTex-GENIE)，離心機(北京時代北利離心機有限公司)，移液器(eppendorf)。

1.2 試劑與材料

乙腈(Thermo色譜純)，QuEChERS萃取包(6g MgSO4，1.5g NaOAc迪馬科技)，凈化管(50mg PSA，50mg C18，150mg MgSO4迪馬科技)，16種多環芳烴的標準品200μg·mL-1(ANPEL)，十氟聯苯替代物1000μg·mL-1(ANPEL)，土壤中16種多環芳烴質控樣(定制混標，nsilab)。

1.3 儀器分析條件

多環芳烴專用柱EClipse PAH色譜柱(5μm，4.6mm×250mm)。流動相：水(A)和乙腈(B)。梯度洗脫程序：0min，70%B；0～9.5min,70%B；9.5～15min,100%B；15～37min,100%B；37～45min,70%B。進樣量：10μL；柱溫箱溫度：25℃；流速：0.9mL·min-1。

1.4 標準溶液的配制

移取一定量的多環芳烴混合標準儲備溶液(20.0μg·min-1)，用乙腈配制成0.10μg·min-1、0.20μg·min-1、0.50μg·min-1、1.0μg·min-1、2.0μg·min-1、5.0μg·min-1一系列濃度的標準溶液。

1.5 樣品前處理

稱取3g土壤樣品到50mL的離心管中，加入5mL乙腈，混勻振蕩5min，然后加入萃取包，繼續振蕩5min，然后離心5min，取上清液1mL加入萃取管中，振蕩5min，離心，取上清液過0.45μm濾膜上機待測。

2 結果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

目前土壤中的多環芳烴的提取主要使用乙腈、丙酮、二氯甲烷、正己烷。實驗中分別對這幾種試劑進行了優化，最終發現乙腈的提取效果和峰形最優，所以實驗中選擇乙腈作為提取劑。

2.2 提取時間的優化

選擇乙腈作為提取劑，提取土壤中的16種多環芳烴，振蕩時間分別取0min、2min、5min、10min、15min，觀察這個幾個振蕩時間的回收率結果，從實驗數據可知，當振蕩時間5min時達到回收率最大值，隨著時間的增加，回收率沒有明顯的增加，本實驗選擇5min作為提取時間。

2.3 提取劑使用量的選擇

由于QuEChERS法推薦的提取劑是樣品量和溶劑量約1∶1，實驗中分別對提取劑和樣品量比為1∶1，1.5∶1，2∶1做了對比實驗，結果發現,1∶1的回收率均在70%以下，1.5∶1和2∶1的回收率基本沒有差別，本實驗選擇≥1.5∶1的提取劑量作為溶劑使用量。

2.4 標準曲線的建立

實驗建立了16種多環芳烴標準曲線，16種多環芳烴出峰情況如圖1所示，線性相關系數均達到0.999以上。

圖1 16種多環芳烴的色譜圖

2.5 實樣加標實驗

稱取3.0243g空白土壤樣品，向其中加入25μL 200μg·mL-1的標準儲備液，最終計算出土壤中PAHs的加標量為1.65mg·kg-1。實驗步驟按照QuChERS的前處理方法，上機測試，加標回收率實驗結果如表1所示。

表1 土壤中16種多環芳烴的回收率結果

2.6 質控樣品實驗

稱取3.0642g土壤質控樣按照QuChERS的前處理方法，上機測試，質控結果如表2所示。

表2 16種多環芳烴的質控結果

3 結論

本實驗利用商品化QuChERS包提取土壤中的多環芳烴，用高效液相色譜法進行測定。土壤實樣中的加標回收率為76.0%～113.0%，滿足HJ 784-2016標準中對回收率的要求，土壤質控樣測定值符合理論值范圍要求。該前處理方法與快速溶劑萃取法相比較，所用有機溶劑量少，經濟環保，步驟簡單，易于操作，方便快捷，節約時間，大大縮短了前處理的時間。該方法預計可以應用于應急監測分析，實現快速檢測分析。