混合表面活性剂-浊点萃取法测定沉积物中多环芳烃的含量

张 权，陈文生，洪 亮，褚洪潮

（1. 贵州师范大学 贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州 贵阳 550001；2. 贵州师范大学 分析测试中心，贵州 贵阳 550001）

多环芳烃（PAHs）是人类最早发现的环境污染物之一，具有强致癌性、致畸性和致突变性［1］，与人类的健康密切相关，近些年引起了研究者的广泛关注。传统的PAHs提取方法主要有索氏抽提法、固相微萃取法、加速溶剂萃取法等［2-3］，但都需耗费大量的有机溶剂，限制了这些方法在现代检测中的应用。浊点萃取法是近几年发展较快的绿色环保型前处理方法，已广泛应用于金属元素分析、环境化学、食品中残留物的提取等领域［4］。表面活性剂是一类同时具有亲水和疏水基团的有机物，具有分散、乳化、降低界面张力的作用，表面活性剂的选择是浊点萃取技术的关键［5］。

本工作以十二烷基硫酸钠（SDS）和对叔辛基苯基聚己二醇醚（Triton X-114）组成的阴-非离子混合型表面活性剂为萃取剂，采用浊点萃取法萃取沉积物中的15种PAHs，并利用HPLC技术测定15种PAHs的含量。考察了混合型表面活性剂在沉积物中的含量、混合型表面活性剂中SDS的含量、Na2SO4含量、萃取温度、超声萃取时间对萃取效果的影响。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

沉积物采自贵阳某湖段地表面以下不同的深度，采集后经冷冻、干燥、除杂、研磨、过筛处理后，备用。

15种PAHs混合标准溶液（萘、芴、苊、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并［a］蒽、屈、苯并［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽、苯并［g，h，i］苝、茚并［1，2，3-cd］芘）：2 000 mg/L，美国Supelco公司。将15种PAHs混合标准溶液稀释为1，5，10，20，100 μg/L的系列溶液，于-18℃冰箱中保存。

乙腈：色谱纯；SDS和Triton X-114：纯度大于99.0%；Na2SO4：纯度大于99.0%；实验用水为超纯水。

Waters 2695型高效液相色谱仪：美国Waters公司，Waters PAH C18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm ）；CT15RT型通用低温离心机：上海天美生化仪器设备工程有限公司；KQ2200DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

1.2 萃取方法

准确称取0.2 g沉积物，依次加入饱和Na2SO4溶液、SDS与Triton X-114的混合溶液，涡旋整摇1 min，在一定的萃取温度下超声一段时间，然后以5 000 r/min速率离心10 min，恒温水浴中分相10 min后移取表面活性剂富集相，定容，进行HPLC分析。

1.3 色谱条件

流动相为乙腈和水，用前过0.30 μm滤膜；流量为1.5 mL/min；柱温为30 ℃；梯度洗脱程序的确定参见文献［1］。

2 结果与讨论

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 混合型表面活性剂中SDS含量对平均萃取率的影响

当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%（w）、Na2SO4含量8%（w）、超声萃取时间10 min、萃取温度 60 ℃时，混合型表面活性剂中SDS含量对平均萃取率的影响见图1。由图1可见：当φ（SDS）=50%时，15种PAHs的平均萃取率为87%；而单一使用SDS或Triton X-114萃取剂时平均萃取率分别为63%和68%。这说明混合型表面活性剂对15种PAHs的解吸能力明显高于单一表面活性剂，其原因是阴-非离子混合型表面活性剂体系可降低表面活性剂在沉积物上的吸附损失，从而提高解吸效果；PAHs在阴-非离子混合型表面活性剂胶束中的分配系数增大，产生协同增溶作用［6］。因此，选择混合型表面活性剂中φ（SDS）=50%较适宜。

图1 混合型表面活性剂中SDS含量对平均萃取率的影响

2.1.2 混合型表面活性剂在沉积物中的含量对萃取率的影响

当混合型表面活性剂中φ（SDS）为50%、Na2SO4含量8%（w）、超声萃取时间10 min、萃取温度60 ℃时，混合型表面活性剂在沉积物中的含量对平均萃取率的影响见图2。由图2可见：随混合型表面活性剂在沉积物中的含量的增加，平均萃取率先增大后减小；当混合型表面活性剂在沉积物中的含量（w）为1%～3%时，平均萃取率增大，这是因为较高含量的表面活性剂有利于提高浊点萃取的萃取效能；而当混合型表面活性剂在沉积物中的含量持续增大时，由于表面活性剂富集相体积增大，浓缩因子减小，导致萃取率呈下降趋势［7］，同时也不利于色谱分析。因此，选择混合型表面活性剂在沉积物中的含量为3%（w）较适宜。

图2 混合型表面活性剂在沉积物中的含量对平均萃取率的影响

2.1.3 电解质种类及含量对平均萃取率的影响

马岳等［8］研究结果表明，加入适量的电解质可提高表面活性剂的增溶能力，并降低浊点体系温度，提高萃取率。当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%（w）、混合型表面活性剂中φ（SDS）为50%、超声萃取时间10 min、萃取温度60 ℃时，电解质种类及含量对平均萃取率的影响见图3。由图3可见：与NaCl为电解质时相比，当以Na2SO4为电解质时平均萃取率较大，萃取效果较好；随Na2SO4含量的增加，平均萃取率增大，这可能是由于加入电解质后，可降低阴离子表面活性剂离子间的静电排斥作用，促使PAHs溶解在胶束中。因此，选择以Na2SO4为电解质，Na2SO4的含量为8%（w）较适宜。

图3 电解质种类及含量对平均萃取率的影响● Na2SO4； ■ NaCl

2.1.4 超声萃取时间对平均萃取率的影响

当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%（w）、混合型表面活性剂中φ（SDS）为50%、Na2SO4含量8%（w）、萃取温度60 ℃时，超声萃取时间对平均萃取率的影响见图4。由图4可见，随超声萃取时间的延长，平均萃取率先增大后减小。这是由于随超声萃取时间的延长，芘和蒽的萃取率明显提高，未进行超声处理时芘和蒽的萃取率分别为63%和67%，当超声萃取时间为10 min时芘和蒽的萃取率均可达89%以上；但随超声萃取时间的延长，低相对分子质量的PAHs挥发，导致平均萃取率降低。因此，选择超声萃取时间为10 min较适宜。

图4 超声萃取时间对平均萃取率的影响

2.1.5 萃取温度对平均萃取率的影响

陈虹丽等［9］研究结果表明，适宜的萃取温度可提高浊点萃取效果，通常选用的萃取温度高于浊点温度。当混合型表面活性剂在沉积物中的含量 3%（w）、混合型表面活性剂中φ（SDS）为50%、Na2SO4含量8%（w）、超声萃取时间 10 min时，萃取温度对平均萃取率的影响见图5。由图5可见：随萃取温度的升高，平均萃取率先增大后趋于平稳；当萃取温度为60 ℃时，平均萃取率达到84%。因此，选择萃取温度为60 ℃较适宜。

图5 萃取温度对平均萃取率的影响

2. 2 方法评价

当加入的标准溶液质量浓度 50 μg/L、15种PAHs的线性范围为1.0 ～100.0 μg/L时，在优化的实验条件下，方法的线性回归方程、检出限和回收率结果见表1。由表1可见：15种PAHs的相关系数r为0.998 9～0.999 7；以3倍信噪比（S/N=3）计算出检出限为0.4～8.2 μg/L，加标回收率为71.22%～97.36%，相对标准偏差（RSD）为0.92%～4.36%（n=6）。

表1 方法的线性回归方程、检出限和回收率结果（n=6）

2.3 沉积物的测定

在优化的实验条件下萃取沉积物中的15种PAHs，沉积物中15种PAHs的HPLC谱图见图6。由图6可见，15种PAHs的分离情况良好，均可满足定量分析的要求。

采用本方法对采自贵阳某湖段地表面以下不同采样深度沉积物中的15种PAHs进行测定，沉积物中15种PAHs的含量见表2。

由表2可见：在地表面以下不同深度处采集的沉积物试样中，均有PAHs检出，其中，在采样深度为20～23 cm处沉积物中的PAHs含量较高，15种PAHs的总含量为852.22 μg/kg；15种PAHs中，苯并［a］芘的含量最大（为213.04 μg/kg），芴的含量最小（为4.38 μg/kg）。

图6 沉积物中15种PAHs的HPLC谱图

表2 沉积物中15种PAHs的含量 μg/kg

续表2

3 结论

a）以混合型表面活性剂（SDS和Triton X-114）为萃取剂，采用浊点萃取法萃取沉积物中的15种PAHs，并利用HPLC技术测定15种PAHs的含量。

b）实验结果表明，当混合型表面活性剂在沉积物中的含量 3%（w）、混合型表面活性剂中φ（SDS）为50%、Na2SO4含量 8%（w）、萃取温度 60 ℃、超声萃取时间 10 min时，15种PAHs的线性关系良好，r=0.998 9～0.999 7，检出限0.4～8.2 μg/L，加标回收率71.22%～97.36%，RSD=0.92%～4.36% （n=6）。

［1］ 饶竹，李松，何淼，等. 高效液相色谱-荧光-紫外串联测定土壤中16种多环芳烃［J］. 分析化学，2007，35（7）：954-958.

［2］ 陶敬奇，王超英，李碧芳，等. 固相微萃取-高效液相色谱联用分析环境水样中的痕量多环芳烃［J］. 色谱，2003，21（6）：599-603.

［3］ 王娜. 加速溶剂萃取-固相萃取净化-色谱法测定土壤中的多环芳烃和有机氯［J］. 环境化学，2013，32（3）：524-526.

［4］ 陈建波，刘伟，崔艳梅，等. 浊点萃取-高效液相色谱法测定草莓汁中的多种农药残留［J］. 分析化学，2008，36（3）：401-404.

［5］ 杨建刚，刘翔，余刚，等. 非离子表面活性剂溶液中多环芳烃的溶解特性［J］. 环境科学，2003，24（6）：79-83.

［6］ 余海栗，朱利中. 混合表面活性剂对菲和芘的增溶作用［J］. 化工环保，2004，23（5）：485-489.

［7］ 余益军，孙兆海，于红霞，等. 浊点萃取在环境有机分析中的影响因素及分析［J］. 理化检验：化学分册，2008，44（7）：696-700.

［8］ 马岳，阎哲，黄骏雄. 浊点萃取在生物大分子分离及分析中的应用［J］. 化学进展，2001，13（1）：26-32.

［9］ 陈虹丽，薛秀玲. 浊点萃取-高效液相色谱测定土壤及底泥中痕量多环芳烃［J］. 环境化学，2009，28（3）：441-444.