加壓流體萃取/氣相色譜-質譜法測定土壤中多氯聯苯

李云飛，周 軍，沐存芳，王 玲

(江蘇省鹽城環境監測中心，江蘇 鹽城 224002)

1 引言

多氯聯苯(Polychlorinated Biphenyls，PCBs)是對一類人工合成的氯代聯苯化合物的總稱[1]，在聯苯上氯的取代數量最多可以有10個，根據氯原子取代位置和取代數量的不同，理論上多聯苯可以組合到209種異構體[2，3]，其分子結構見圖1。多氯聯苯的理化性質穩定(半衰期可達40年左右)，水溶性差且脂溶性強極易在動物體內富集[4]。多氯聯苯可通過各種環境介質(大氣、水、生物體等)長距離遷移并對生態環境與人類健康產生嚴重危害，是一種持久性有機污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)[5，6]。作為POPs中最重要的一類化合物多氯聯苯對生態環境和人類健康具有重大危害，部分多氯聯苯已被國際癌癥研究中心列入人體致癌物質名單中[7，8]；某些多氯聯苯還具有神經毒性，可導致腦細胞合成受到抑制、降低智商、遲緩大腦發育[9，10]。近年來多氯聯苯在大氣、水體、土壤和生物體等環境介質中的遷移、轉化與生物富集過程越來越受到人們的關注，研究發現受氣候條件、水文地質與生物活動等因數影響，多氯聯苯在不同環境介質之間發生的一系列遷移與轉化最終的歸宿主要是河流、水體底泥和土壤[11，12]。開展土壤中多氯聯苯監測是分析地區內多氯聯苯濃度、組成、來源和轉化的基礎性工作[13]，由于土壤中有機物組分種類繁多，需要充分考慮土壤在前處理、凈化和檢測過程各個環節對檢測結果的影響，所以建立合適的前處理方法和分析方法對于測定土壤中多氯聯苯顯得尤為重要。

圖1 多氯聯苯結構示意

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

氣相色譜質譜儀(Agilent 7890B-7000C)；加壓流體萃取裝置(Thermo Scientific ASE350)；氮吹濃縮儀(Rapid Vap)。

正己烷中18種多氯聯苯標準溶液(10 mg/L)；正己烷中十氯聯苯(1000 mg/L)；正己烷中四氯間二甲苯(100 mg/L)；高純氮氣(純度≥99. 999%)；高純氦氣(純度≥99. 999%)。

2.2 儀器工作條件

2.2.1 萃取條件

萃取溫度：100 ℃；萃取壓力：1500 psi；靜態萃取時間：5 min；淋洗體積60%池體積。

氮吹時間60 s；循環次數3次。

2.2.2 色譜條件

色譜柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；流量：1.0 mL/min。

色譜柱升溫程序：80 ℃保持2 min；以20 ℃/min升至220 ℃；以5 ℃/min升至285 ℃。

輔助加熱器溫度：280 ℃。

在此持續改進模式建立基礎上，恩澤集團以卓越運營模型“授權-培養-共識-結果”為改善操作框架，進行精益醫療戰略部署。

2.2.3 質譜條件

離子源：Xtr EI 350；掃描方式：全掃描(SIM)；離子源溫度230 ℃；MS四級桿溫度：150 ℃。

2.2.4 樣品采集與保存

土壤樣品按照HJ/T166的要求采集，樣品保存在潔凈的廣口棕色瓶或聚四氟乙烯襯墊螺口玻璃瓶中，運輸過程應密封避光。若暫不分析應在4 ℃以下冷藏保存14 d內分析完畢。

2.2.5 樣品前處理

在60 mL萃取池中裝入10.0 g試樣再加入適量石英砂至距萃取池口處0.5 cm，加入50.0 μL濃度為1.0 mg/L的替代物標準使用液(四氯間二甲苯)，用正己烷∶丙酮=1∶1的混合溶劑按照上述萃取條件進行萃取。萃取液經裝有無水硫酸鈉的漏斗過濾，再用10 mL正己烷∶丙酮=1∶1的混合溶劑沖洗漏斗，合并流出液并用氮吹濃縮儀濃縮至1 mL。濃縮物經5 mL硅膠柱用正己烷∶丙酮=5∶1的混合溶劑洗脫，收集洗脫液并用氮吹濃縮儀濃縮至0.5 mL，加入10.0 μL濃度為10.0 mg/L的內標標準使用液(十氯聯苯)，用正己烷定容至1.0 mL，待用。

3 結果與討論

3.1 色譜、質譜條件優化

為消除18種PCBs組分間的干擾，劃分出更多地時間段盡可能地增加每個時間段內監測離子對的駐留時間與掃描次數，提高GC-MS/MS的靈敏度與穩定性，需對色譜和質譜條件進行優化。優化條件下18種PCBs的總離子流見圖2。

1-四氯間二甲苯(SS)；2-PCB28；3-PCB52；4-PCB101；5-PCB81；6-PCB77；7-PCB123；8-PCB118；9-PCB114；10-PCB153；11-PCB105；12-PCB138；13-PCB126；14-PCB167；15-PCB156；16-PCB157；17-PCB180；18-PCB169；19-PCB189；20-十氯聯苯(IS)

按照質譜優化步驟，先在全掃描模式下獲得18種PCBs質譜圖，選擇各個組分質譜圖中相對豐度較高的2～3個碎片離子為母離子，然后在子離子掃描模式下，針對每個母離子選擇響應較高的二級碎片離子作為其子離子，再進行碰撞能量優化。通常選擇響應最大的子離子作為定量離子，響應較大的子離子作為定性離子。18種PCBs多反應監測(MRM)優化參數見表 1。

表1 PCBs多反應監測優化參數

3.2 標準曲線與方法檢出限

取正己烷中18種PCBs原液100 μL和正己烷中四氯間二甲苯原液10.0 μL分別加入到890 μL正己烷中，混合配制成濃度為1.0 mg/L的標準使用液；取正己烷中十氯聯苯原液10.0 μL加入到990 μL正己烷中，配制成濃度為10.0 mg/L的內標使用液。用標準使用液，利用系列稀釋法配制得到濃度依次為10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L的標準溶液，每個樣品中加入10 μL內標使用液，分別取1.0 μL進樣，得到PCBs濃度依次為10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L的系列標準曲線，內標物濃度為100 μg/L。

在標準系列濃度范圍內所得18種PCBs的相對響應因子的相對標準偏差(RSD)為0.79%～4.00%，詳見表2。一般認為標準曲線第一個點的濃度接近儀器檢出限(MDL)，配制濃度為10.0 μg/L的標樣，連續測定7次，用公式(其中t=3.143)先計算得到各組分的含量檢出限，再用含量檢出限除以土壤取樣量(10.0 g)得到18種PCBs的方法檢出限。18種PCBs方法檢出限范圍為：0.03～0.017 μg/kg，結果詳見表2。

3.3 方法精密度與準確度

取濃度為1.0 mg/L的標準使用液，配制得到濃度為150.0 μg/L(0.3C)和濃度為400.0 μg/L(0.8C)的兩個標準樣品(C代表標準曲線濃度最高點500 μg/L)，連續測定7次，計算相對標準偏差(RSD)，詳見表2。由表2可知，濃度為150.0 μg/L(0.3C)時RSD范圍為：1.6%～9.0%；濃度為400.0 μg/L(0.8C)時RSD范圍為：1.7%～6.9%，結果表明不論是低濃度等級還是高濃度等級，RSD均小于9.0%，說明該方法精密度良好。

取濃度為1.0 mg/L的標準使用液，配制得到濃度為100.0 μg/L的空白加標樣品，連續測定7次，計算加標回收率，詳見表2。由表2可知，空白加標回收率范圍為：93.6%～107%，結果表明該方法準確度良好。

表2 方法檢出限、精密度與準確度實驗結果

3.4 實際樣品分析

用建立的方法分析了鹽城市某國控點位土壤PCBs，同時做實驗室空白實驗，實驗室空白實驗中所有項目都低于檢出限，實際樣品測試結果詳見表3。

表3 實樣測試結果

由表3可知，該樣品中共檢出13種PCBs，其中濃度較高的PCBs有5種，依次為：PCB28 12.51 μg/kg、PCB118 8.43 μg/kg、PCB114 5.37 μg/kg、PCB138 9.38 μg/kg和PCB157 5.61 μg/kg。

4 結論

《土壤和沉積物多氯聯苯的測定氣相色譜-質譜法》HJ 743-2015給出了土壤中18種PCBs的通用檢測方法，本文在此基礎上結合本地實際建立了一套適合本實驗室的方法。當測定范圍為10～500 μg/L時，PCBs各組分的線性關系良好，相對標準偏差(RSD)均小于4.00%，方法檢出限低于0.17 μg/kg。精密度試驗的加標樣相對標準偏差(RSD)范圍為1.6%～9.0%；準確度試驗的加標回收率為93.6%～107%。結果表明，該方法簡化了實驗操作，提高了工作效率和實驗準確性，適用于測定土壤中18種PCBs。