振荡萃取-气相色谱法测定土壤中的总石油烃

魏丽娜，乔 芳，黄 茂，李玲娜，申 焕

(云南省核工业二〇九地质大队，云南 昆明 650607)

随着人类对石油需求的日益增加，其在开采、冶炼、运输等过程中对环境的污染也增加。石油主要通过原油落地污染和含油废水灌溉两种方式进入土壤[1～3]。土壤作为石油污染的最终载体，受到的污染越来越严重[4]。近年来，随着人们对环境保护意识的提高，土壤修复技术成为了科研人员研究的热点，而准确测定土壤中总石油烃对控制环境污染和修复土壤工作提供基础数据且意义重大[5]，也对2020年开展重点行业建设用地土壤污染状况详查与评估工作提供了依据。

石油是一种含有多种烃类(正构烷烃、直链烷烃、芳烃、脂环烃)及少量其他有机物(硫化物、氮化物、环烷酸类等)的复杂混合物[6]。目前，国内外对其测定方法主要有重量法[7]、光谱法[8～11]和色谱法[12～16]。重量法只适合于测定石油含量较高的样品；外分光光度法不适用于挥发性石油烃类的测定，易出现假阳性结果；而GC-FID由于测定结果精确度高，选择性好，因而得到了普遍的应用。本文以土壤中总石油烃为研究对象，采用振荡提取，利用 PE SQ-690气相色谱仪对其进行分析。其操作简单，回收率高，且测定的检出限、精密度、准确度[17]效果良好。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

仪器分别为PE Clarus-690气相色谱仪；uisiprep TM 固相萃取装置；RE-52AA 振荡仪 (上海亚荣生化仪器厂)。试剂为市售C10～C40正构烷烃标准溶液，每种烷烃的质量浓度均为1000μg/mL；溶剂为正己烷，正己烷、丙酮、二氯甲烷均为色谱纯；石英砂；无水Na2SO4。

1.2 仪器工作条件

进样口温度：320℃；不分流进样，进样量1.0μL；色谱柱DB-5(30m×0.32 mm×0.25μm)；升温程序为初始温度60℃保持1min，以每分钟8℃的速率升至290℃，以每分钟30℃的速率升至320℃，保持7min；FID 检测器温度为330℃；氢气流速为45mL/min；空气流速为450mL/min；流量为1.5mL/min。载气为高纯氮气(纯度≥99.999%)。

1.3 试验方法

将新鲜土壤样品剔除异物 (草根、石子)，自然风干、粉碎，过0.025mm筛，装入棕色玻璃瓶中待用。

称取土壤样品10.00g至带瓶塞的锥形瓶中，加入二氯甲烷：正己烷(体积比为1∶9)为40mL，用振荡器振荡60min，过滤，再重复提取1次，合并提取液；于加入无水Na2SO4漏斗中去除水分；将提取液转移至氮吹浓缩仪，浓缩至1.0～2.0mL时，待净化。

1.4 净化

依次用二氯甲烷5mL、正己烷10mL活化硅酸镁净化柱，待柱上正己烷近干时，将浓缩液全部转移至净化柱中，用约2mL正己烷洗涤收集瓶2次，洗涤液一并上柱。用10 mL二氯甲烷-正己烷混合液(体积比为1∶4)洗脱，靠重力自然流下，收集洗脱液于氮吹管中(若样品含量较高，则萃取液须合理稀释后净化)。氮吹浓缩至0.5 mL左右，以正己烷定容至1 mL，待测。

2 结果与讨论

2.1 空白试验

取空白土壤样品做全过程空白试验，符合质量控制要求，确保所使用的试剂、分析系统、玻璃器皿干扰处于受控之中。结果表明，C10～C40等31种正构烷烃均未检出，满足分析要求。

2.2 色谱图

土壤中总石油烃以C10～C40目标化合物定总量的方式计，即积分从n-C10H22-n-C40H82峰结束，计算C10～C40的总峰面积(扣除柱流失后的校正峰面积)。依据色谱条件，通过PE气相色谱仪对标准样品中石油烃C10～C40进行分析，标准样品色谱图见图1。横坐标为保留时间t(min)，纵坐标为响应(mv)，峰号从左到右(5min处开始)1～31对应的化合物名称依次为C10～C40。

图1 C10～C40正构烷烃混合标准溶液的气相色谱图Fig 1.Gas Chromatogram of C10-C40 n-Alkanes Mix Standard Solution

2.3 提取条件优化

试验选择二氯甲烷和正己烷的混合溶液进行提取，采用三因素三水平正交试验(表1)，分别考察了振荡时间、提取剂用量和提取次数等3个因素对石油烃提取效果的影响。每个因素均取3个水平：振荡时间30min，60min，90min；萃取剂用量分别是30mL，40mL，50mL，萃取次数选取1，2，3。

表1 正交试验结果Tab 1.Orthogonal Test Result

由表1可知：3个因素的影响程度大小顺序依次为：振荡时间、提取次数、提取剂用量。振荡60，90min的回收率很接近，高于振荡30min的回收率，因此选择振荡时间60min。提取剂用量为40mL和50mL时，回收率最大且接近。提取2次和3次的回收率接近，高于提取1次的回收率，考虑减少能耗，选择提取2次。振荡提取的最佳条件是：在提取剂为二氯甲烷：正己烷(体积比为1∶9)，振荡时间为60min，提取次数为2次，提取剂用量为40mL。

2.4 标准曲线和检出限

为了建立基于气相色谱仪对总石油烃分析方法的标准曲线，本实验将C10～C40的混合标准溶液配制浓度分别为5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0μg/mL 的标准溶液，在仪器工作条件下进行测定，以质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线，各化合物的线性范围200mg·L-1内，线性回归方程、相关系数见表2。按样品分析的全部步骤重复7次测定空白样品，计算测定值的标准偏差，根据检出限=3.143 ×S，计算检出限(表2)。由表2可知，使用气相色谱测得的检出限为1.78 mg/kg，约为方法要求的30%。

表2 线性参数及检出限Tab 2.Linear Parameter and Detection Limit

2.5 方法精密度

为了考察基于气相色谱仪对总石油烃分析方法的精密度，本实验称取10.0 g三个不同含量的样品，分别添加石油烃中间使用液 (ρ=1000μg/mL) 10、50及100μL，配制成浓度为1.0、5.0及10.0mg/kg，进行全程序加标实验，每种加标浓度平行测定6次(表3)。由表3可知，在低、中、高三个不同浓度时，使用PE气相色谱仪测定结果的相对标准偏差较小，精密度良好。

表3 方法的精密度Tab 3.Precision of Method

2.6 方法准确度

为了进一步考察基于PE气相色谱仪的分析方法在标准土壤样品的分析适用性，本实验准确称量1.00g 标准土壤(编号为SQC-116)石油烃标准物6份进行提取测定，结果见表4。PE气相色谱仪的分析方法所测得的标准土壤结果均在可接受范围内，平均测定结果为2027mg/kg，与标准值相对误差<10%，在证书提供的可信区(603 mg/kg～2 410 mg/kg)，说明方法准确度良好。

表4 方法的准确度Tab 4.Accuracy of Method

3 结论

本文以土壤中总石油烃为研究对象，采用振荡法提取土壤中的石油烃，基于气相色谱仪对土壤中的总石油烃的进行测定，其检出限、精密度、准确度均达到要求，方法准确可靠；采用振荡法提取土壤中的石油烃，提取效率较高且稳定，为土壤中石油烃的分析提供一种高效、稳定的检测方法；同时该方法的建立对大批量样品的分析具备极大优势；也对2020年开展重点行业建设用地土壤污染状况详查与评估工作提供了依据。