全自动索氏提取<br/>--气相色谱三重四极杆串联质谱法测定土壤中18种多环芳烃

全自动索氏提取
--气相色谱三重四极杆串联质谱法测定土壤中18种多环芳烃

2019-01-15李盛安冯敏铃张定煌刘铭扬张益文邹学仁

绿色科技 2018年22期

李盛安，冯敏铃，张定煌，刘铭扬，张益文，邹学仁

(中山市农产品质量监督检验所，广东中山528400)

1 引言

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，是重要的环境和食品污染物。美国环保署(EPA)已将16种PAHs确定为环境优先控制污染物[1]。环境中的PAHs可以通过降雨等方式进入土壤，而且一般土壤中PAHs中的含量较低，给研究PAHs的分析方法带来了一定的困难，因此寻找适合PAHs的提纯、纯化及分析方法对在土壤中PAHs的来源调查、分布特征和迁移转化等研究工作至关重要。目前国内外对土壤中多环芳烃的研究已越来越多，准确的检测方法是研究PAHs环境行为的重要手段。

PAHs前处理提取方法主要有QuECh ERS法、超声波萃取法、加速溶剂萃取法、索氏提取法等，QuEChERS法与超声波萃取法前处理虽简单、便捷但土壤的结构和性质复杂，对PAHs并不能完全提取。相对而言，加速溶剂萃取法与索氏提取法是近年来萃取土壤污染物的新方法。加速溶剂萃取法是在提高温度和压力的条件下，加快有机溶剂萃取的方法，但因加压时容易出现漏液，需定期更换部件。

GC/MS常用于PAHs检测分析，气相色谱三重四极杆串联质谱法(GC－MS/MS)通过监测目标物1－3个特征离子(母离子)裂解生成子离子的二级质谱(选择反应监测模式SRM或多反应监测模式MRM)进行检测[2]，基质干扰少，比GC－MS仅检测目标物一级质谱电离产生的特征碎片离子(SIM)，选择性、准确性和灵敏度更高[3]。

研究综合考虑，使用索氏提取法作为土壤的提取方法，采用加热浸泡与淋洗同时进行，能充分加快萃取过程，且能批量处理样品。结合硅胶小柱净化，开发了全自动索氏提取－气相色谱三重四极杆串联质谱法测定土壤中18种PAHs的新检测方法，对土壤中常见的18种PAHs进行高效、可靠的检测。

2 实验部分

2.1 试验材料与仪器

2.1.1 试剂

18种PAHs标准品(美国Accustandard公司)；乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷(德国merck色谱纯)。

2.1.2 仪器与设备

气相色谱－三重四极杆串联质谱仪(Agilent7890B－7000C美国安捷伦公司)；全自动索氏提取仪(德国Gerhardt Soxtherm 412)；电子天平(Precisa公司)；旋涡混合器(上海精科XW－80A)；氮吹仪(天津恒奥HGC－24A)；超纯水制备仪(Millipore公司Mini－Q)；硅胶小柱(Agilent 1mg/6m L)

2.2 试验方法

2.2.1 样品处理

采集农田土壤，样品深度均为15 cm以内的表层土壤。将采集的土壤除去石子、植物根茎等杂质，用木锤将成团土块打碎，自然风干，研磨粉碎过100目筛，用塑料样品瓶－18℃密封保存。

2.2.2 提取

准确称取10 g土壤样品置于干净滤纸筒，加适量脱脂棉平铺于土壤表面。将滤纸筒固定于不锈钢架放入提取杯中，加入80 m L正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)，以混合溶剂液面超过土壤表面约0.5 cm左右为宜。将提取杯装入全自动索氏提取仪中，设定萃取参数：提取温度110℃、热浸提时间25 min、淋洗时间30 min。控制吹气次数使提取杯中剩余溶剂5 m L左右，将其转移到试管中，再用2次3 m L正己烷清洗提取杯，洗涤液装于试管，50℃氮吹至近干，用正己烷定容至5 m L，旋涡混合，备用。

2.2.3 净化

将硅胶小柱用6 m L正己烷预洗，弃去预洗液。待液面到达填料表面时，迅速加入上述5 m L残渣溶解液，不收集。再用2次5 m L正己烷和二氯甲烷(1∶1v/v)洗脱，挤干，收集。50℃氮吹至近干后，用2 m L正己烷溶解，过0.2μm滤膜，待测。

2.2.4 仪器工作条件

色谱柱：Agilent HP－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度：250℃；载气为氮气，1.2 mL/min；不分流进样；进样量：1μL。程序升温条件(见表1)。

表1 程序升温条件

质谱条件：离子源230℃，四极杆150℃；离子源及电压：电子轰击源(EI)70 e V。数据采集：多反应监测扫描(MRM)模式，保留时间、定量离子对及碰撞能量(见表2)。

表2 18种PAHs化合物质谱分析优化参数

3 结果与分析

3.1 提取溶剂的选择

实验比较了甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)作为多环芳烃的提取液，结果表明：甲醇、丙酮的加标回收率低，甲醇不能完全提取二苯并(a，h)蒽；丙酮则对萘、蒽回收率低。二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯的加标回收率都有较高的回收，但在使用正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)为提取溶剂时，加标回收率最高，18种PAHs相对稳定重复性好，且正己烷和乙酸乙酯与仪器使用溶剂一致，方便使用。最后选择正己烷和乙酸乙酯(1∶1v/v)为本试验的提取溶剂。

3.2 18种多环芳烃的总离子流图

对18种PAHs化合物进行保留时间及离子对的单标确认，再优化仪器参数将浓度均为100μg/L的PAHs混合标准溶液进行分段扫描，在18种PAHs中苯并(b)荧蒽、苯并(j)荧蒽、苯并(k)荧蒽这三种化合物在HP－5MS柱上无法分离，采用分段扫描结合不同离子对目标化合物进行定性定量，通过选择多反应监测扫描模式(MRM)，得到18种PAHs的总离子流图(见图3)。

图3 18种PAHs的总离子流

3.3 18种PAHs的标准曲线方程、相关系数和方法检出限

由于购买的18种PAHs标准品出厂浓度不一致，可先用正己烷将18种PAHs标准品单独配制为1000 μg/L，－18℃保存，有效期为1个月。用正己烷配制工作液上机测试，配制浓度为2、5、10、20、50μg/L的PAHs混合标准溶液，按2.2.4仪器工作条件进样检测，以混标的浓度为横坐标，各定量离子色谱峰的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。线性关系良好，相关系数r2均大于0.997。最低检出限按最低浓度点2μg/L的响应值与空白样品中的噪声响应的3倍计算(S/N＝3)。结果表明，18种PAHs的方法检出限为0.09～0.32μg/kg(见表3)，能满足土壤中微量PAHs分析检测。

表3 18种PAHs的标准曲线方程、相关系数和方法检出限

3.4 试验方法加标回收率和精密度

以不含多环芳烃化合物的土壤作空白基质添加50、100、500μg/kg混合标准品做添加回收试验，每个浓度做3个平行，样品放置过夜让土壤充分吸附标准溶液，同时做空白试验。结果表明，添加平均回收率在80.2%～92.4%，相对标准偏差(RSD)为3.2%～8.9%，回收率及重现性良好(见表4)。说明该方法具有较好的回收率和精密度，可以满足相关检测要求。

表4 18种PAHs加标回收率和精密度

3.5 样品分析

采集中山市某地区48个农用土壤进行测定，按照本方法的仪器条件进行测试。根据Maliszewska－Kordybach在1996年提出的土壤污染分类标准[4～8]，含量低于200μg/kg的为未污染，200～600μg/kg的为轻度污染，结果表明，本次采集的48个土壤样品中18种PAHs化合物有个别有检出，但含量均低于200μg/kg，表明该地区未被PAHs污染。