HPLC－UV法检测土壤中的3－硝基苯并蒽酮

郭金芝，丰硕，金东日

（延边大学理学院 化学系，吉林 延吉133002）

HPLC－UV法检测土壤中的3－硝基苯并蒽酮

郭金芝，丰硕，金东日＊

（延边大学理学院 化学系，吉林 延吉133002）

建立了HPLC－UV法检测土壤中多环芳烃类物质3－硝基苯并蒽酮的方法.采用on Ultimate®XB－C18（5μm，150 mm×4.6 mm i.d.）柱，流动相为甲醇∶水＝7∶3（v／v），流速为0.5 m L／min，柱温为30℃，检测波长为391 nm.在此色谱条件下，3－硝基苯并蒽酮在0.2～40μg／m L范围内具有良好的线性关系，最低浓度检测限为78 ng／mL（S／N＝3）.利用超声波萃法对土壤中的3－硝基苯并蒽酮进行了萃取，并用HPLC－UV法测出了其含量.

3－硝基苯并蒽酮；HPLC－UV；土壤样品；多环芳烃

多环芳烃是最早被人类发现的一类环境致癌化合物，它们种类多、数量大、分布广、异构体多，主要来源于煤炭、石油、木材等有机物的热解和不完全燃烧［1－2］硝基苯并蒽酮（3－NBA）是多环芳烃酮类化合物的一种，最初由Suzuki等［3］在柴油机的尾气颗粒物、空气颗粒的有机萃取物中发现.后经实验证实，3－NBA广泛地存在于大气、土壤、沉积物、机动车尾气等环境介质中［4］.3－NBA具有很强的致突变性，不但会使组织出血，还可以使肠壁的茸毛脱落并让肠壁变脆［5］.目前，3－NBA的检测方法有高效液相 化学发光法［6］和GCMS［7］等.另外，还有将3－NBA 还原为氨基苯并蒽酮后对其进行高效液荧光［8］分析的方法.

本文采用HPLC法，优化3－NBA的分离条件，建立了一种简便、快速地测定3－NBA的方法，并考察了土壤样品中萃取3－NBA的预处理方法.本方法样品预处理简单，分析时间短，可应用于土壤样品中3－NBA含量的测定.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

苯并蒽酮（质量分数不低于99%）、硝基苯购于东京化成工业株式会社；浓硝酸、发烟硝酸、冰乙酸、二氯甲烷均为分析纯，购于北京化工厂；甲醇为色谱纯，乙醇、冰乙酸购于山东禹王实业有限公司.

HITACHI液相色谱仪配备 L－7150泵，L－7420 UV－VIS检测器，D－7500记录仪，柱温箱，THERMO ODS HYPERSIL色谱柱（150 mm×4.6 mm i.d.，5 um），AV－300核磁共振仪（瑞士Bruck公司），Axima CFR MALDI－TOF－MS质谱仪（日本岛津）.

1.2 3－NBA的合成

3－NBA化学结构式如图1所示.按照文献［9］的方法合成3－NBA.合成方法如下：将苯并蒽酮2.5 g（10.89 mmol）溶解于30 m L硝基苯，加入4 m L（95.24 mmol）浓硝酸，40℃下搅拌30 min；冷却反应液，分离出硝基苯并蒽酮 （黄色固体）粗产物，再分别用冰乙酸、二氯甲烷重结晶，最终得到3－NBA黄色固体，其纯度为96.5%.HPLC－UV检测（λ＝ 254 nm）.1HNMR：δ＝7.7（t，J＝7.4，1 H），7.8（t，J＝7.7，1 H），8.0（t，J＝7.4，1H），8.36（d，J＝8.0，1H ），8.41（d，J＝8.2，1 H ），8.50（d，J＝3.8，1 H ），8.53（d，J＝5.0，1H ），8.9（d，J＝7.4，1H），9.0（d，J＝8.7，1 H）.IR：v＝1 334，1 517，1 666 cm－1.MALDI－TOF－MS（基质为 CHCA）：［M＋H］＋＝276.2.

图1硝基苯并蒽酮的结构式

1.3 土壤样品取样

分别取延边大学停车场和延吉市某公交站点附近的土壤作为空白和实际样品.土壤样品的取样方法为：先清除土壤表层覆盖的植物、大块土粒等杂质物质，再用铁锹垂直于地表面挖出一个断面，清除坑内多余的土粒，沿断面用锹薄薄切下一层，然后用塑封袋取回.将取回的土壤样品混匀，室温下放置48 h后研碎，通过0.25 mm孔径筛后放在塑封袋中，在避光处保存备用.

1.4 土壤样品预处理

取筛过的土壤样品10 g，加入10 g无水Na2SO4，用研钵研磨均匀，放置一段时间；用超声波萃取法对土壤样品进行提取，提取液用旋转蒸发仪旋至有少量液体剩余；取适量的CH2Cl2冲洗烧瓶，然后将液体完全转移至15 m L鸡心瓶中，用氮气催干，以甲醇定溶至1 m L，溶液过0.45 mm的滤膜，待用.

1.5 回收率试样

在10 g空白样品（含10 g无水Na2SO4）中，分别加入8μg和20μg 3－NBA，混合均匀后放置一段时间.采用1.4样品预处理方法对其进行预处理.

1.6 色谱条件

色谱柱：ODS HYPERSIL （150 mm×4.6 mm，i.d.，5μm）；流动相为甲醇∶水（7∶3，v／v）；流速为0.5 m L／min；检测波长为391 nm；柱温为30℃；记录仪纸速为2.5 cm／min.

1.7 标准溶液配制

准确称取适量3－NBA标准品，用甲醇配制成40.00 ug／m L的溶液作为储备液.使用时，用流动相稀释成标准系列的浓度溶液，经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC－UV分析.

2 结果与讨论

2.1 3－NBA的色谱分析方法的建立

2.1.1 流动相 当甲醇和水、乙腈和水、甲醇和甲酸铵等作为流动相时，均得到了尖而对称正态分布的3－NBA峰.本实验选择了甲醇∶水＝70∶30（v／v）为 流 动 相.在 此 流 动 相 条 件 下，3－NBA的出峰时间为22.10 min.

2.1.2 流速 考察了流动相流速对3－NBA的色谱保留时间的影响.从图2可以看出，随着流速的提高，3－NBA的保留时间变短.本实验流速选择为0.50 m L／min.

图2 流速对保留时间的影响

2.1.3 柱温 考察了柱温对3－NBA的色谱保留时间的影响.由图3可知，3－NBA的保留时间随柱温的增加而降低，但变化不大.本实验中柱温选择为30℃.

图3 柱温对保留时间的影响

通过以上实验，本文将3－NBA的色谱分离条件确定为：流动相为甲醇∶水＝7∶3（v／v）；流速为0.5 m L／min；检测波长为391 nm；柱温为30℃；进样量为20μL.此条件下的3－NBA色谱图见图4.

2.1.4 线性关系及最低检测限 在0.2μg／mL～40μg／m L浓度范围内，3－NBA的峰面积与浓度成良好线性关系，其回归方程为Y＝－519.048 64＋24 697.943 64X（其中Y表示峰面积，X表示浓度），相关系数为0.999 9，最低检出限为7.8 ng／m L（S／N＝3）.

图4 3－NBAR的色谱图

2.1.5 精密度考察 在3－NBA浓度分别为1.0μg／m L和20μg／m L的条件下，连续进样6次（同一天），其RSD分别为1.2%和0.64%.

2.2 土壤样品前处理方法的选择

本文分别考察了索氏提取和超声波萃取两种前处理方法对3－NBA的提取效率情况.首先，考察了不同极性提取剂（甲醇，二氯甲烷，环己烷）对两种方法提取效率的影响（表1）.由表1可知，两种方法以二氯甲烷为提取剂时，萃取效率最高.

表1 提取剂对提取效率的影响

其次，考察了Na2SO4添加剂对上述两种方法提取效率的影响.图5表明，加入Na2SO4后，两种提取方法的提取率均明显增加（分别增加16%和24%）.这可能是因为采集来的土壤样品在室温条件下放置（48 h），其水分未被完全去除而影响了萃取效率.

图5 Na2 SO4对萃取效率的影响

再次，考察了提取时间对两种提取方法萃取率的影响.图6为提取时间对索氏提取效率的影响.提取时间从6 h（回收率为50.50%）到9 h（回收率为62.68%）时，提取效率增加明显，而从9 h到12 h（回收率为66.42%）时，提取效率变化不大.这可能是由于提取时间超过9 h后，3－NBA在土壤和萃取溶液之间逐渐达到了分配平衡.

图7为提取时间对超声波萃取效率的影响.由图7可知，虽然随提取时间的增加提取效率有所提高，但增加幅度不明显.当萃取时间为15、30、45 min时，萃取率分别为74.58%、78.31%、77.84%.

图6 提取时间对索氏提取效率的影响

图7 提取时间对超声波萃取效率的影响

通过以上前处理方法的考察可知：索氏提取法处理土壤样品中的3－NBA时，需要12 h以上，回收率为66.42%；超声波萃取法处理土壤样品中的3－NBA时，仅需要不到3 h的时间，最佳回收率为78.42%.这表明，对土壤中3－NBA的提取，超声波萃取法明显优于索氏提取法，所以本文在实验过程中选择超声波萃取法作为土壤样品的预处理方法，CH2Cl2为萃取剂，单次萃取时间为30 min，并且加入10 g Na2SO4.

表2分别列出了在10 g土壤中分别加入8 mg和20 mg 3－NBA后，超声波萃取法的回收率.结果表明，加标平均回收率均大于75.98%（n＝3），相对标准偏差均小于2.40%.通过以上数据可以看出，超声波萃取法的回收率能够满足测定环境样品回收率的要求，因此此法可用于土壤样品中3－NBA的预处理方法.

表2 3－NBA的回收率及其重现性实验

2.3 实际样品的测定

图8（a）是延吉市某公交站点附近地表土壤的色谱分析图.在22.40 min处，有色谱峰出现，这与3－NBA标样保留时间相同.为了进一步证实，在已处理的土壤样品中加入3－NBA标样，混匀进样.结果如图8（b）所示.对比加入前后的色谱图可知，图8（b）在22.40 min处的峰增高，因此可认为图8（a）中22.40 min处的峰是3－NBA的色谱峰.该土壤中3－NBA的含量为7.32μg／g（n＝3）.

图8 土壤样品色谱图

3 结论

利用超声波萃取法对土壤样品中的3－NBA进行了萃取，用HPLC－UV法测出被污染土壤中3－NBA的含量为7.32μg／g.实验表明，与传统的索氏提取法相比，超声波萃取法处理土壤样品时所需时间短，萃取率高.本文所建立的超声波萃取法法操作简便，不需要复杂、昂贵的设备，可用于被机动车尾气污染较严重的土壤等样品中的3－NBA的含量测定.

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Determination of 3－nitrobenzanthrone in Surface Soil by HPLC－UV

GUO Jin－zhi，FENG Shuo，JIN Dong－ri＊
（DepartmentofChemistry，CollegeofScience，YanbianUniversity，Yanji133002，China）

A HPLC－UV method for the determination of 3－nitrobenzanthrone（3－NBA）in surface soil was developed.HPLC analysis was performed on Ultimate®XB－C18（5μm，150 mm×4.6 mm i.d.）with MeOH－water as the mobile phase.The flo wrate kept at 0.5 m L／min，the column temperature was set to 30℃and the detection wavelength was 391 nm.The linear range is 0.2－40μg／mL for 3－NBA.The detection limit is 7.8 ng／m L（S／N＝3）.Using ultrasonic extraction，3－NBA in soil samples were extracted，and tested the content of 3－NBA by HPLC－UV.

3－NBA；HPLC－UV；surface soil；PAHs

X502

A

1004－4353（2011）03－0249－05

2011 -04 -26

＊通信作者：金东日（1965—），男，教授，研究方向为环境分析.