快速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-气相色谱质谱法测定土壤中邻甲苯胺含量

王瑞，徐琳燕，邱狄，姚科伟，廖银辉

（1.杭州中一检测研究院有限公司，杭州 310052； 2.浙江中一检测研究院股份有限公司，浙江宁波 315040）

快速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-气相色谱质谱法测定土壤中邻甲苯胺含量

王瑞1，徐琳燕1，邱狄2，姚科伟2，廖银辉2

（1.杭州中一检测研究院有限公司，杭州 310052； 2.浙江中一检测研究院股份有限公司，浙江宁波 315040）

以快速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-气相色谱质谱法测定土壤中邻甲苯胺的含量。土壤样品经ASE-350快速溶剂萃取仪萃取，萃取液用凝胶渗透色谱净化浓缩后，用全扫描模式（SCAN）采集气相色谱-质谱法测定土壤中的邻甲苯胺含量。该方法检出限为0.01 mg/kg，加标回收率为78.3%～95.5%，测定结果的相对标准偏差为2.35%～14.9%（n=6）。该方法具有分离效果好、灵敏度高、重现性好、前处理操作简便及纯化效果好等优点，可用于测定土壤中邻甲苯胺的含量。

快速溶剂萃取；凝胶渗透色谱；气相色谱质谱；邻甲苯胺

邻甲苯胺是一种重要的有机化工原料，在印染、印刷、选矿、制药、农药和塑料等行业都有广泛应用［1-2］，是合成药物、染料、杀虫剂、高分子材料和炸药等的重要原料之一［3］。邻甲苯胺具有高毒性和致癌性［4］，属于环境重要污染物［5］。土壤样品中邻甲苯胺含量的分析过程中，因存在样品基质复杂、干扰物质多、目标化合物的含量低等不利条件，很难将邻甲苯胺从土壤样品中进行提取和净化，而且容易导致分析结果的假阳性。因此建立一种简便、快速、灵敏的检测方法，对环境中特别是污染土壤中邻甲苯胺的测定具有十分重要的意义。

传统的土壤样品提取方法主要有微波萃取（MAE）、超声提取（UE）、索氏提取（SOX）、液液萃取（LLE）、固相萃取（SPE）等，这些方法存在提取时间长、消耗溶剂多、准确率和精确度不够高、实际应用效果不理想等缺点［6-8］。Ezzell等［9］在1995年提出了快速溶剂萃取法（ASE），该法萃取速度快，溶剂用量少，操作简单，该法萃取效率高，使用方便灵活，操作安全可靠，萃取残留少，该提取方法已被美国EPA3545收录为处理固体样品的标准方法之一［10］。我国于2016年3月将该方法纳入到环境保护标准（HJ 782-2016）。该标准首次规定了提取固态固体废物中有机物可以使用加压流体萃取方法［11］。

土壤样品分析过程中，样品的净化方法也是样品预处理的关键步骤之一，传统的净化方法有硅胶层析、硫酸磺化、硅酸镁固相萃取、硅胶净化等，操作比较复杂，稳定性不高。作为一种新的净化方法和技术［12-14］，凝胶渗透色谱技术（GPC）能很好地去除土壤样品中的大分子物质［15］，该法萃取效率高，样品之间无交叉污染，所需溶剂用量少，使用方便简单，对环境二次污染小，对操作人员损害较轻。目前在国内主要应用于农药、杀虫剂、除草剂、食品、植物样品等的净化处理，GPC净化在土壤样品中半挥发性有机物的应用也在逐步增多。

利用快速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化分析土壤中的半挥发性有机物的相关报道很少，笔者利用快速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-气相色谱质谱法测定土壤中邻甲苯胺含量，该方法具有操作简单、提取效率高、净化完全、检出限低等优点，能够满足土壤中邻甲苯胺的含量检测要求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

快速溶剂萃取仪：ASE-350型，美国赛默飞世尔公司；

凝胶渗透色谱仪：Freestyle GPC型，德国LCTech有限公司；

气相色谱-质谱联用仪：7890B/5977A型，美国安捷伦科技公司；

旋转蒸发仪：Rotavapor R-215型，瑞士歩琦仪器公司；

氮吹浓缩仪：N-EVAP112型，美国Oranomation公司；

邻甲苯胺标准品：纯度为98.5%，上海安谱实验科技股份有限公司；

萘-d8标准品：纯度98.3%，德国Dr. Ehrenstorfer公司；

二氯甲烷、丙酮、正己烷、甲醇：色谱纯；无水硫酸钠为优级纯。

1.2 土壤样品制备

将采集后的土壤样品自然风干后碾碎，除去土壤中的沙砾及植物根系，再过150 μm（100目）的筛，充分混匀，用四分法取样，装入棕色玻璃瓶中，密封，再放入冰箱中于-20℃冷冻保存。

1.3 样品前处理

1.3.1 有机物的提取

称取约20.00 g（精确至0.01 g）土壤样品与硅藻土按质量比1：2混合，再加入盐酸酸化处理过的铜粉约5 g（去硫）［16］，放入快速溶剂萃取池中，将其两端压实密封好，用二氯甲烷加压萃取，萃取结束后，收集萃取液。

1.3.2 快速溶剂萃取

萃取压力：1.0 MPa；静态萃取时间：5 min；萃取温度：60～100℃；冲洗体积：为萃取池溶剂的40%；氮气吹扫时间：60 s；静态循环次数：2次。

1.3.3 萃取液浓缩

将萃取液放在旋转蒸发仪（旋转速度为120 r/min，温度设定为40℃，压力为3.85×104Pa）上浓缩定容至10 mL，待净化。

1.3.4 凝胶色谱净化

GPC色谱条件：将上述浓缩液经凝胶柱［17］过滤（BioBeasS-x3型净化柱，400 mm×25 mm），用二氯甲烷溶液洗脱，流量5.0 mL/min，弃去前1 200 s，收集之后650 s的淋洗液，清洗管路300 s，再用二氯甲烷洗脱循环3次。

1.3.5 溶剂置换

将净化液放在旋转蒸发仪（旋转速度为120 r/min，温度设定为40℃，压力为3.85×104Pa）上浓缩至约2 mL，先用无水硫酸钠干燥过滤浓缩液，再将其转移至定置的浓缩管中，加入10 mL正己烷，最后氮吹浓缩至1 mL，完成溶剂置换，供分析。

1.4 仪器工作条件

1.4.1 色谱

色 谱 柱：HP-5MS型 毛 细 管 色 谱 柱（30 mm×0.25 mm， 0.25 µm）；载气：氦气（纯度为99.999%），流量为1.0 mL/min；进样口温度：290℃；进样体积：1 µL；不分流进样；升温程序：初始温度为50℃，保持3 min，以6℃/min速率升温至280℃，保持1 min。

1.4.2 质谱

离子化方式：EI离子源；扫描方式：全扫描方式（SCAN）；扫描质量数范围：35～500 u；定量方式：目标离子为m/z 106；溶剂延迟：3 min；离子化能量：70 eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；传输线温度：280℃。

1.5 标准溶液和工作溶液的制备

1.5.1 邻甲苯胺标准储备液的制备

准确称取（0.101 5±0.001 0） g的邻甲苯胺纯品，置于10 mL容量瓶中，用二氯甲烷溶解并稀释定容至标线，摇匀，制得相应质量浓度为1 000 μg/mL的标准储备液，于4℃冰箱中避光保存，有效期为3个月。

1.5.2 内标萘-d8标准储备液的制备

准确称取（0.101 7±0.001）g的萘-d8纯品，置于10 mL容量瓶中，用二氯甲烷溶解并稀释定容至标线，摇匀，制得相应质量浓度为1 000 μg/mL的标准储备液，于4℃冰箱中避光保存，有效期为3个月。

1.5.3 邻甲苯胺中间储备溶液的制备

移取1 mL 1 000 μg/mL邻苯甲胺储备母液用二氯甲烷溶解稀释并定容至10 mL容量瓶中，摇匀，制得100 μg/mL的标准中间储备溶液，并于4℃冰箱中避光保存，有效期为1个月。

1.5.4 邻甲苯胺的标准工作溶液的制备

分别准确移取20，50，100，200，500，1 000 μL的100 μg/mL邻甲苯胺中间储备液于5 mL容量瓶中，依次加入50 μL 1 000 μg/mL内标萘-d8储备液混匀，用二氯甲烷稀释定容至标线，配制成质量浓度依次为0.4，1.0，2.0，4.0，10.0，20.0 μg/mL的系列标准溶液。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法的选择

2.1.1 ASE萃取条件

一般通过调节萃取温度、萃取溶剂种类和在萃取池中添加吸附剂三者的有效结合来实现快速溶剂萃取效果。分别对萃取池温度60，80，100℃进行试验，得邻甲苯胺回收率分别为65.3%，93.5%，91.2%，故萃取池温度设定为80℃。分别对二氯甲烷、丙酮、正己烷三种萃取溶剂进行试验，可得出邻甲苯胺的回收率分别为88.5%，90.2%，75.6%，二氯甲烷易挥发，对邻甲苯胺溶解性好，易将邻甲苯胺提取出来，对操作者危害小；虽然丙酮的萃取回收率高，但考虑到其易制毒性，故仍选择二氯甲烷作为萃取溶剂；同时选择在萃取池中添加硅藻土作为吸附剂，可大大提高其萃取效率。

2.1.2 样品浓缩技术

目前浓缩技术主要有KD 浓缩、氮气常压浓缩、负压旋转蒸发浓缩、负压平行震荡浓缩和负压结合氮吹浓缩等几种方式。每种浓缩技术浓缩效果不尽相同。本实验选择负压旋转蒸发浓缩，旋转速度设定为120 r/min，负压设定为3.85×104Pa，水浴温度为40℃，邻甲苯胺的回收率达到90%以上。溶剂置换时选择氮气常压浓缩，水浴温度控制在35℃，氮吹速度维持液面处于轻微的波动下为宜。

2.1.3 样品净化方法

参考美国EPA8270d中的柱净化法［18-20］，柱净化根据吸附剂不同和洗脱溶剂不同会有很多种方法。其中多种方法净化结果均不理想，有的是吸附杂质的能力差，有的杂质会随着淋洗液与目标物一起被洗脱，有的是目标物被吸附导致难以洗脱。最终通过验证试验，凝胶渗透色谱净化（GPC）法对邻甲苯胺较为适合，邻甲苯胺的回收率达到92%以上，故选择凝胶渗透色谱法净化。

2.2 色谱条件的设定过程

色谱条件的设定主要取决于样品的进样量以及进样口的解析温度。分别设定进样口温度为270，280，290℃进行试验，得到邻苯甲胺的回收率分别为78.5%，80.1%，84.5%；分别设立进样体积为1，2，5 μL进行试验，得到邻苯甲胺的回收率分别为82.5%，83.9%，85.5%；考虑到进样体积太大，会产生溶剂效应，易阻止样品的解析和造成色谱柱的污染，故最终设定进样口温度为290℃，进样体积为1 µL。因样品中邻甲苯胺的含量一般不是很高，故选择不分流进样，最大程度地达到较低的检出限。

2.3 质谱条件的设定

质谱条件的设定主要取决于对扫描方式的选择，全扫描方式（SCAN）能够适用于基质复杂的样品分析，选择性扫描方式（SIM）能够实现更低的检出限，考虑到实际样品分析过程中存在干扰和杂质峰，故选择全扫描（SCAN）方式，扫描质量数范围为35～500 u，定量目标离子选择m/z 106。

2.4 线性方程和检出限

采用内标法定量，得邻甲苯胺系列标准溶液浓度与内标萘-d8的丰度值与丰度比，丰度值定义为目标离子的质谱峰面积，结果见表1。

表1 邻甲苯胺标准浓度系列与萘-d8的丰度值与丰度比

以邻甲苯胺标准溶液的质量浓度与内标物的质量浓度比值为横坐标，以待测物质目标离子丰度值与内标目标离子丰度值比值为纵坐标绘制标准曲线。邻甲苯胺的线性范围为0～20 μg/mL，线性回归方程为Y=3.122 1X-0.025 8，r=0.999 7。以3倍信噪比对应浓度计算，得邻甲苯胺检出限为0.01 mg/kg。

2.5 质谱色谱峰分析谱图

用全扫描方式（SCAN）扫描得到总离子流色谱图见图1。由图1可知，邻甲苯胺和萘-d8（内标物）保留时间分别为13.528 min，10.758 min。邻甲苯胺和萘-d8（内标物）的色谱图分别见图2、图3。由图2、图3可知，邻甲苯胺定量离子为m/z 106，定性离子为m/z 77，107。质谱确定萘-d8（内标物）定量离子为m/z 136，见图3。

图1 邻甲苯胺和萘-d8（内标物）TIC图

图2 邻甲苯胺离子质谱图

图3 萘-d8（内标物）离子质谱图

2.6 精密度和准确度试验

称取3份20.00 g土壤样品，经测定土壤本底值邻甲苯胺均小于检出限。再分别称取18份20.00 g土壤样品，每6份分别加入0.20，4.00，15.0 μg邻甲苯胺后进行测定，计算回收率和相对标准偏差，结果见表2。

表2 方法的精密度和准确度

由表2可知，3个水平加标回收率为78.3%～95.5%，测定结果的相对标准偏差为2.35%～14.9%。表明本法测量精密度良好，准确度较高。

2.7 样品分析

用该方法对遭受污染的土壤样品进行提取、净化及检测，平行样品测定结果的相对标准偏差均小于15%，符合检测质量控制相关规定，测定结果见表3。

表3 实际样品中检测邻甲苯胺的含量

本方法和EPA 8270D方法进行对比试验，测定结果见表4。经t分布验证，两种方法测定结果无显著性差异（P＞0.05），说明该法符合相关标准方法的要求，能净化和去除土壤中的杂质和干扰。

表4 方法对照试验结果（n=3）

3 结语

土壤样品经快速溶剂萃取仪萃取-凝胶渗透色谱净化，采用全扫描（SCAN）模式采集气相色谱-质谱法测定其中的邻甲苯胺含量，该方法分离效果好，灵敏度高，重现性好，前处理操作简便，纯化效果好，可用于测定土壤中邻甲苯胺的含量。

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《理化检验-化学分册》2017年征订启事

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《理化检验-化学分册》杂志创刊于1963年，系由上海材料研究所与机械工程学会理化检验分会联合主办的技术类期刊。主要报道化学分析与仪器分析专业领域中的新方法、新技术、新设备以及国内外的研究方向。涉及的领域为机械、冶金、石油化工、环境科学和生命科学等。主要栏目有“试验与研究”、“工作简报”、“知识与经验”、“综述”、“专题讲座”和“信息与动态”等。

《理化检验-化学分册》为国内理化检验行业权威期刊，已被列为全国中文核心期刊、中国期刊方阵中双效期刊、中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库收录期刊、RCCSE中国核心学术期刊、美国“CA千种表”中中国化学化工类核心期刊、英国皇家化学学会《分析文摘》（AA）及《质谱学通报（增补）》（MPBS）收录期刊、中国学术期刊（光盘版）和中国期刊网全文数据库收录期刊。曾多次获得上海市优秀期刊、华东地区优秀期刊和“百种中国杰出学术期刊”等称号。

本刊为月刊，大16开本，每月18日出版，邮发代号：4-182，全国各地邮局订阅，国外代号：M6530，中国国际图书贸易总公司总发行；每册定价：18.00元，全年12期，共216.00元。

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多年来《冶金分析》的影响因子等重要学术评价指标在冶金工程技术类及分析测试技术类期刊中一直居于前列。据2015年版《中国科技期刊引证报告》（核心版），本刊2014年度影响因子为1.033，在“冶金工程技术”类期刊中名列第1；在1998种中国科技核心期刊中，本刊综合评价总排名第218。

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（《冶金分析》编辑部）

Determination of O-Toluidine Content in Soil by Accelerated Solvent Extraction-Gel Permeation Chromatography Purification-GC-MS

Wang Rui1， Xu Linyan1， Qiu Di2， Yao Kewei2， Liao Yinhui2
（1. Hangzhou Zhongyi Testing Institute Co.， Ltd， HangZhou 310052， China；2. Zhejiang Zhongyi Testing Institute Co.， Ltd， Ning Bo 315040， China）

With accelerated solvent extraction， gel permeation chromatography purification， a gas chromatographymass spectrometry method was set up for determination of the content of O-Toluidine in soil. The soil sample was extraction by accelerated solvent extraction apparatus ASE-350， which was used to gel permeation chromatography purification after enrichment. The determination of O-Toluidine content in soil is acquired by using SCAN of GC-MS. The detection limit of method is 0.01 mg/kg， The standard addition recovery was 78.3%-95.5%， and the relative standard deviation was 2.35%-14.9% （n=6）. This method have advantages of good separation effect， high sensitivity， good re-producibility， handy pretreatment operation and favorbale purification effect and so on， which can be used to determine the content of O-Toluidine in the soil.

accelerated solvent extraction； gel permeation chromatography purificatio； GC-MS； O-Toluidinet

中文分类号：O657.7A

1008-6145（2016）05-0080-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.05.021

联系人：王瑞；E-mail： wangrui@zynb.com.cn

2016-06-29