气相色谱—三重四级杆串联质谱法测定土壤中多环芳烃的方法研究

王爱霞　陈国通　邵家丽　罗建民

摘要[目的]建立索氏抽提、固相萃取净化、气相色谱-三重四极杆串联质谱法同时测定土壤及沉积物中16种多环芳烃（PAHs）的方法。[方法]对萃取、净化及仪器分析条件进行了优化。[结果]优化条件为：1+1的二氯甲烷+正己烷提取16 h，硅胶净化或不净化方法，PAHs浓度在0.25～5.00 μg/mL时线性相关系数（R2）为0.990 3～0.999 9；PAHs方法检出限为0.002～0.020 mg/kg；加标回收率为61.2%～117.0%。[结论]试验结果为土壤中多环芳烃的测定提供了理论依据。

关键词多环芳烃；索氏抽提；净化；气相色谱-串联质谱

中图分类号S-03文献标识码A文章编号0517-6611（2017）33-0001-03

Abstract[Objective] The aim was to establish a method for the simultaneous extraction，cleanup，determination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil by using Soxhlet extraction method and solid phase extration （SPE） cleanup coupled with capollary gas chromatographytriple quadrupole mass spectrometry （GCQqQMS/MS）. [Method] The conditions of extraction，cleanup，and instrumental operation were optimized. [Result] The optimal conditions of Soxhlet extraction method were extracted by dichloromethane+nhexane（1+1） for 16 hours， and the Silicagel column was chosen as column of purification or nonpurification method was chosen. The correlation coefficient （R2） for PAHs were 0.990 3-0.999 9 in the range of 0.25-5.00 μg/mL， and the limits of detection of PAHs were in the range of 0.002-0.020 mg/kg；the recoveries of the samples ranged from 61.2%-117.0%. [Conclusion] The results provide reference for the determination of PAHs in soil.

Key wordsPolycyclic aromatic hydrocarbons；Soxhlet extraction；Purification；Gas chromatographytriple quadrupole mass spectrometry

多环芳烃（PAHs）是环境中普遍存在的一类持久性有机污染物，其由2个及2个以上苯环连接而成，具有致癌、致畸、致突变作用[1-2]，其中的16种无支链PAHs被美国环境保护署（USEPA）确定为环境优先控制污染物[3]，而我国环保部优先控制的有机污染物中，包括其中7种多环芳烃。除少部分PAHs来自自然源排放，如：森林火灾和火山喷发，大部分PAHs来源于人类的生产和生活，如机动车尾气排放、秸秆燃烧、工业排放等[4]。产生的多环芳烃会直接进入土壤，或者通过降雨、降雪和降尘进入土壤，金相灿[5]报道由土壤进入人体的PAHs数量要高于大气和水，因此，土壤作为 PAHs积累的重要介质，承担了90%以上的环境负荷，关于土壤中PAHs的研究越来越受到人们的关注[6-8]。有关土壤中多环芳烃的提取净化方法多样[7-8]。笔者以索氏抽提法提取土壤中PAHs，通过加标回收率对前处理及仪器分析环节进行质量控制，以建立準确、可靠的土壤中PAHs的分析方法，为测定土壤中多环芳烃提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1主要仪器。

气相色谱-三重四级杆质谱联用仪（TSQ 8000 EVO 美国热电公司）；DB-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

1.1.2试剂与材料。正己烷、二氯甲烷（色谱纯）；

索氏抽提滤筒：经过二氯甲烷+正己烷（1+1）浸提，溶剂挥干后于105 ℃烘箱烘干2 h；

16种PAHs混合标准品：萘（Na）、苊（Acy）、二氢苊（Ace）、芴（Flu）、蒽（An）、菲（Ph）、荧蒽（Fl）、芘（Pyr）、苯并[a]蒽（BaA）、艹屈（Chrys）、苯并[b]荧蒽（BbF）、苯并[k]（BkF）、苯并[a]芘（BaP）、茚并[1，2，3-c，d]芘（IP）、二苯并[a，h]蒽（dBanA）、苯并[g，h，i]苝（BghiP），2 000 mg/L，均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司。

替代物：对三联苯、2-氟联苯，购自德国Dr.Ehrenstorfer公司。

内标物：萘-D8、苊-D10、菲-D10、苝-D12，购自德国Dr.Ehrenstorfer公司。

无水硫酸钠（GR）：400 ℃下纯化4 h，以除去可能的干扰物质。

硅胶净化柱：6 mL，1.0 g，直接购置；氟罗里净化柱：6 mL，1.0 g，直接购置。

1.2方法

1.2.1样品采集与保存。

样品采集后装入经400 ℃烘焙6 h的1 L清洁棕色瓶中，尽快运回实验室于-20 ℃冰箱中保存。样品分析前于-40 ℃下真空冷冻干燥48 h，研磨，过100目筛，装于100 mL棕色瓶中保存备用。

1.2.2标准溶液、替代物、内标物的配制。

内标储备液：称取0.25 g内标物于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，将其配制成浓度约为1 mg/mL的標准储备液。

替代物储备液：称取0.25 g内标物于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，将其配制成浓度约为1 mg/mL的标准储备液。

1.2.3样品的提取。

称取10 g样品，加入到处理过的索氏抽提筒中，加入10 μL 5 μg/mL替代物，加入提取液，以1 h不少于4次的速度提取16 h。回流提取完毕，冷却至室温，取出底瓶，浓缩净化。如不过固相萃取柱，则以正己烷定容至1 mL。

1.2.4样品的净化。

1.2.4.1硅胶层析柱净化。

用5 mL二氯甲烷、5 mL正己烷活化层析柱，加入样品溶液，弃去流出液，用5 mL正己烷洗脱层析柱，弃去流出液，用5 mL二氯甲烷+正己烷（1+1/1+3）混合液洗脱，接收洗脱液，浓缩至1 mL以下，加入10 μL 250 μg/mL内标液，以正己烷定容至1 mL。

1.2.4.2氟罗里硅土层析柱净化。

用5 mL二氯甲烷、10 mL正己烷活化层析柱，加入样品溶液，弃去流出液，用5 mL正己烷洗脱层析柱，弃去流出液，用5 mL二氯甲烷+正己烷（1+1/1+3）混合液洗脱，接收洗脱液，浓缩至1 mL以下，加入10 μL 250 μg/mL内标液，用正己烷定容至1 mL。

1.2.5试验设计。

采用索氏提取法提取，溶剂为按不同比例混合的正己烷+二氯甲烷，净化方法为硅胶与氟罗里硅土不同净化方法，通过加标回收率寻找样品最佳提取净化方法，试验方案见表1。

1.2.6样品分析。

1.2.6.1气相色谱仪条件。

载气：氦气。载气流量：1.0 mL/min。进样口温度：250 ℃。色谱柱温度：70 ℃保持2 min，然后以10 ℃/min速度升温至320 ℃，并保持5.5 min，进样方式：不分流，1 min。进样量：1 μL。

1.2.6.2质谱条件。

离子源：EI源；离子源温度：280 ℃；传输线温度：280 ℃；离子化能量：70 eV。

1.2.6.3标准溶液、替代物标准溶液和内标溶液的制备。

将多环芳烃标准溶液及替代物溶液稀释成浓度为100 μg/mL的中间液，用微量注射器分别移取多环芳烃标准溶液及替代物溶液中间液25、50、100、250、500 μL于5个10 mL容量瓶中，再分别加入100 μL浓度为250 μg/mL的内标溶液，用正己烷稀释定容，得到多环芳烃标准系列及替代物标准系列，浓度为0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 μg/mL，内标浓度为2.50 μg/mL。

2结果与分析

2.1气相色谱质谱条件的优化

将PAHs标准溶液、替代物溶液（100 μg/mL）及内标溶液（250 μg/mL）混合，用全扫模式（Scan）进行初步分析，根据目标化合物的分离和峰形情况，确定气相色谱分析条件（见“1.2.6.1”气相色谱仪条件）。在Scan的基础上确定每种化合物的特征母离子，然后通过产物离子扫描确定相应的子离子及碰撞能量，建立气相色谱-三重四级杆串联质谱分析方法，混合标准溶液的图谱见图1。扫描方式为auto SRM，各化合物选择母离子、子离子及碰撞能量见表2。

2.2提取净化条件优化

采用不同混合试剂进行索氏抽提，以不同型号固相萃取小柱进行净化，通过加标回收率对结果进行评价，其加标回收结果见表3。

由表3可见，加标-3回收率普遍大于加标-1，加标-4回收率普遍大于加标-2，则以加标量为200 μL、浓度为5.0 μg/mL的标准溶液及替代物溶液为宜；通过加标-3、加标-4、加标-5、加标-6的数据比较可知，易挥发组分萘（Na）、苊（Acy）、二氢苊（Ace）、芴（Flu）、蒽（An）、菲（Ph）、荧蒽（Fl）加标-3回收率普遍大于加标-4，加标-5回收率普遍大于加标-6，则提取溶剂以二氯甲烷+正己烷（1+1）为宜；加标-5回收率普遍大于加标-3，则样品污染不大的条件下，选择不净化的方式可增大回收率。萘的回收率偏低，可能是由于萘易升华的化学性质造成，试验中是否可以通过浓缩过程及净化过程消除始终有溶剂存在，还有待于验证。

2.3方法回收率和精密度

标准溶液及替代物溶液浓度为0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 μg/mL，内标浓度为2.50 μg/mL，制作标准曲线，PAHs浓度在0.25～5.00 μg/mL时呈良好的线性关系，以信噪比为3时的对应浓度作为方法的检出限（LOD），以信噪比为10的对应浓度作为方法的定量限（LOQ），

以二氯甲烷+正己烷（1+1）为提取试剂索氏抽提16 h，硅胶净化，内标法定量，平行测定6次样品，计算回收率和精密度。结果显示，检出限为0.002～0.020 mg/kg，定量限为0.007～0.070 mg/kg，回收率为61.2%～117.0%，相对标准偏差为0.5%～16.8%（n=6），相关系数（R2）为0.990 3～0.999 9，表明该方法能够满足土壤样品中多环芳烃的分析要求。

45卷33期王爱霞等气相色谱-三重四级杆串联质谱法测定土壤中多环芳烃的方法研究

3结论

通过索氏提取法，二氯甲烷+正己烷不同比例混合的提取方法比较，硅胶净化、氟罗里硅土净化、不净化方法的比较，以加标回收率对方法进行评价，得出采用二氯甲烷+正己烷（1+1）提取，硅胶净化或者不净化的前处理方法，气相色谱-三重四极杆串联质谱分析方法萃取净化效果较好，准确度较高，重复性、加标回收率均满足试验要求，可同时测定土壤中16种多环芳烃。

参考文献

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