快速溶剂萃取 -SPE硅胶柱净化 -高效液相色谱法测定土壤中多环芳烃 16种化合物的研究

周 翔

(宁夏环境监测中心站,宁夏,银川,750002)

快速溶剂萃取 -SPE硅胶柱净化 -高效液相色谱法测定土壤中多环芳烃 16种化合物的研究

周 翔

(宁夏环境监测中心站,宁夏,银川,750002)

综合比较不同土壤前处理和分析测试方法,建立了快速溶剂萃取 -SPE硅胶柱净化 -高效液相色谱测定土壤中PAHs16种化合物的方法,并对各步骤进行了条件优化。方法检出限在0.77ug/kg～15.4ug/kg之间,基质加标回收率在 63.0%～116%之间,测定结果的相对标准偏差在 2.23% ～17.0%之间,符合美国 EPA标准,一种较为理想的分析方法。

快速溶剂萃取;SPE硅胶柱;高效液相色谱;多环芳烃;土壤

多环芳烃 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物。PAHs在环境中的含量甚微,但分布广泛,一些 PAHs除含有致癌或致突变的成分外,还含有多种促进致癌的物质,对人体健康产生很大威胁[1]。大气、水环境中的多环芳烃通过地表径流、沉降等途径被土壤富集,测试、掌握土壤中多环芳烃污染状况,对环境监控及污染治理具有重要意义,也可为相关法律法规的制定提供科学依据[2]。目前广泛采用的前处理方法有索氏提取、超声波萃取等方法。分析检测方法主要采用气相色谱法、气相色谱 -质谱联用法、高效液相色谱仪法等。采用索氏萃取回收率较高,但是提取时间较长,有时甚至达 72 h[3]、消耗溶剂量大、使用玻璃器皿多,操作繁琐。采用超声波萃取土壤和底泥中的PAHs是美国 EPA推荐的方法之 -(EPAS W-846-3550),该方法简单、快速,一般只需要几个小时,也有较好的提取回收率[4],但回收率与其他方法相比较低。本文针对以上方法的不足参考 (EPA3545)利用快速溶剂萃取仪(ASE)优化条件后对土壤样品进行前处理,参考 (EPA3630)SPE硅胶柱净化方法,并针对 (EPA8310)液相色谱法进行了方法和条件优化,建立了快速溶剂萃取 -SPE硅胶柱净化 -高效液相色谱测定土壤中 PAHs16种化合物的方法。并对该方法的回收率、方法检出限进行较为深入的分析探讨,为土壤中持久性有机污染物的定量检测提供了科学依据。

1 主要仪器和试剂

戴安 ASE 300型快速溶剂萃取仪;SUPELCO VisiprepT M DL 12孔固相萃取装置;Agilent-Silica固相萃取柱,6mL,0.5g;岛津 20ATvp高效液相色谱仪,二元梯度泵,二极管阵列检测器;SUPELCO LC-PAH 58318-PAH专用液相色谱柱,15cm×4.6mm,粒径 5um;分析天平;旋转蒸发仪;氮吹仪;EPA 610 PAHs混合标样,Supelco公司,其中萘、苊 1000 mg/L,苊烯 2000 mg/L,芴 、荧蒽 、苯并 (b)荧蒽 、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i) 苝 200 mg/L,菲、蒽、芘、苯并 (a) 蒽、屈、苯并(k)荧蒽 、苯并 (a)芘 、茚并 (1,2,3-cd)芘 100mg/L;丙酮 ,正己烷,甲醇,乙腈均为农残级,TED IA公司;无水硫酸钠,分析纯,硅藻土,优级纯,均于 450℃加热 2h,除去水分及吸附于表面的有机物,冷却后保存;高纯氮气,纯度 99.999%。

2 前处理方法和条件

称取新鲜土 10-15g,去除土壤中的石粒、植物根系等杂质,根据土样湿度酌情加拌硅藻土于 33mlASE萃取池中。萃取条件:丙酮与正己烷 (1:1)为萃取溶剂;温度 100℃;压力1500psi;加热 5min;静态萃取 6min;循环 2次;60%的溶剂冲洗;60s吹脱。大体积浓缩:将旋转蒸发仪水浴温度设定为30℃,转速设置在 3档把萃取液转移到梨形瓶中旋至 2ml左右。在浓缩过程中将溶剂换成正己烷相。

3 净化方法和条件

净化:使用 Silica固相萃取柱净化,除去萃取液中的杂质。SPE净化分以下几步:活化,取 5ml正己烷加入柱管,用真空泵以低于 5ml/min的流量抽至液面与固相物质持平,活化时柱床不能抽干;上柱,将 2ml萃取液加到柱内,用少量正己烷清洗容器,将清洗液并加入柱内,用真空泵以低于 5ml/min的流量过柱,抽空,此液体收集于废液瓶中;淋洗,向柱中加入 5ml丙酮 /正己烷混合液 (体积比为 1:1),以 5ml/min的流量淋洗,抽空,收集淋洗液于氮吹管中。用高纯氮气小流量将淋洗液吹至近干,准确定容至 1ml待测。

4 色谱条件

液相色谱采用二元高压梯度洗脱和二极管阵列检测器的组合方式。色谱柱选用了 PAH专用柱,15cm×4.6mm,粒径 5um;柱温 40℃;流速:1.0ml/min;波长:254nm;进样量:10μl。梯度淋洗,洗脱溶剂体积分数变化见表1。

5 标准曲线配制

将标准溶液用甲醇稀释 10倍得到标准储备液,再将标准储备液Ⅰ用甲醇稀释 10倍得到标准储备液Ⅱ,用标准储备液Ⅱ配置标准系列。配制萘、苊0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L,苊烯 1mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、10mg/L、20mg/L,芴、荧蒽、苯并 (b)荧蒽、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i) 苝0.1mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L,菲、蒽、芘、苯并 (a)蒽、屈、苯并 (k)荧蒽、苯并 (a)芘、茚并 (1,2,3-cd)芘0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L混合标准溶液系列 ,以化合物浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线,见表2。

6 方法检出限

按照全程序操作步骤重复 7次空白加标试验,加标量为预计方法检出限的3～5倍,计算测定结果的标准偏差,按照公式:MDL=t(n-1,0.95)′s计算方法检出限。萘、苊稀、苊、茐、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并 (a)蒽、屈、苯并 (b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并 (a)芘、二苯 (a,h)蒽、苯并 (g,h,i)苝、茚并(1,2,3-cd)芘方法检出限分别为 7.69μg/kg、15.4μg/kg、15.4μg/kg、1.54μg/kg、0.77μg/kg、0.77μg/kg、6.16μg/kg、3.07μg/kg、2.31μg/kg、0.77μg/kg、1.54μg/kg、3.85μg/kg、3.85μg/kg、7.70μg/kg、7.70μg/kg、3.08μg/kg。

表1 梯度洗脱程序

7 方法精密度和回收率

取 6份硅藻土,分别加入 100μl PAHs标准储备液Ⅱ,用本方法分析,16种 PAHs的基质加标回收率在 63.0%～116%之间,测定结果的相对标准偏差在 2.23%～17.0%。

表2 PAHs16种化合物标准曲线

8 土壤有证样品测试

土壤标准参考物 IRM-104A包含除苊烯、茚并 (1,2,3)芘以外的14种 PAHs化合物。采用本方法对该土壤样品进行前处理与分析,分析结果均在控制浓度范围内。相对标准偏差范围为 1.64%～14.4%。

9 结论

本文通过比较不同土壤样品前处理和分析检测手段,建立了快速溶剂萃取 -SPE硅胶柱净化 -高效液相色谱测定土壤中 PAHs16种化合物的方法。实验结果表明各化合物峰形尖锐,分离良好,方法检出限在0.77ug/kg～15.4ug/kg之间,基质加标回收率 63.0%～116%之间,测定结果的相对标准偏差在 2.23%～17.0%之间。土壤标准参考物 I RM-104A中 PAHs14种化合物测定结果全部在控制范围内,相对标准偏差在 1.64%～14.4%具有较低的方法检出限,是一种较为理想的分析测试方法。

[1]JONES K C,VOOGT P.Persistent organic pollutant(POPs):state of the science[J].Environmental Pollution,1999,100:209-221.

[2]王潇磊 土壤中多环芳烃的ASE前处理方法研究[J].环境科学导刊,2009,28(5):1-2

[3]WENCHUAN Q,D ICK MAN M,SU M IN W.Evidence for an aquatic plant origin of ketones and f0und in Taihu lake sediments[J].Hydrobiologia,1999,397:149-155.

Q938.1+3

B

1003-3467(2010)10-0057-02