碱法提取–流动注射检测仪测定土壤中的挥发酚

2022-04-25马龙利卢业友

化学分析计量 2022年4期

马龙利，卢业友

（贵州有色地质化验监测中心，贵州都匀 558000）

酚类化合物是苯环上的氢原子被羟基取代后生成的化合物，依据沸点分为挥发酚和不挥发酚，一般认为沸点在230 ℃以下能随水蒸气一起挥发的酚类为挥发酚［1］。土壤的基质复杂，挥发酚在其中含量较低［2–3］。近几年国家在国土空间方面的关注度愈发重视，不断加强土壤检测﹑修复﹑治理及监管的投入，对大批量土壤样品的及时监测已是迫在眉睫。目前，土壤中挥发酚的检测流程可分为样品处理和样品分析，前者主要有加酸蒸馏法［4–5］﹑加水浸提后蒸馏法［6–7］﹑加碱液提取后蒸馏［8–9］﹑顶空法［10］等，后者主要有4-氨基安替比林分光光度法﹑流动注射法﹑气相色谱法﹑气质联用仪等［1，3，11］，其中又以碱液提取蒸馏结合4-氨基安替比林分光光度法为检测行业普遍采用，因为该法步骤简单﹑成本低﹑技术成熟﹑易于掌握，但该方法整个分析周期长，试剂需纯化，检测效率低，难以满足环境分析工作中大批量样品的测定［3，12–14］。连续流动注射分析法因具有仪器自动化操作，分析速度快，对环境污染小等优势，广泛用于水质样品中挥发酚的分析测试，但目前将流动注射分析用于土壤中的挥发酚检测较少［12–16］。

笔者以具备在线蒸馏的流动注射检测仪为重要依托，研究不同样品前处理方式对分析结果的影响，同时考虑流动注射检测仪对土壤挥发酚样品检测中检出限﹑精密度﹑准确度的适用性，建立一种可以快速﹑准确完成土壤挥发酚的分析测试方法，满足大批量﹑保质期时效短的土壤样品中挥发酚的检测。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

全自动挥发酚检测仪：BDFIA–8000 型，北京宝德仪器有限公司。

数控超声波清洗器：KQ–500DV 型，昆山市超声仪器有限公司。

挥发酚标准溶液：1 000 mg/L（以苯酚计），国家标准物质中心。

挥发酚质控样1：（0.022 5±0.001 8） mg/L，编号为A1903318，国家标准物质中心。

挥发酚质控样2：（0.028 3±0.002 3） mg/L，编号为181154，水利部水环境监测评价研究中心。

氢氧化钠﹑磷酸：优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司。

4-氨基安替比林：分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司。

铁氰化钾：优级纯，天津市光复精细化工研究所。

氯化钾：优级纯，天津市光复科技发展有限公司。

硼酸：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司。

实验用水为去离子水。

1.2 实验步骤

1.2.1 样品采集、保存及处理

土壤中游离挥发酚很不稳定，极易受到土壤中的微生物的分解，因此把采集的新鲜土壤样品混匀后装入干净的棕色广口瓶中，用防水胶带封口，加标签，置于冰箱中低于4 ℃保存，尽快在24 h 内分析完毕。

称取约20 g 的新鲜土壤样品置于内有10 mL 5 g/L 硫酸铜溶液的具螺旋盖聚乙烯瓶中，向聚乙烯瓶中加200 mL 10 g/L 氢氧化钠溶液，超声20 min后静置，上清液经0.45 μm 滤膜过滤到流动注射进样管中，待测。

1.2.2 标准溶液配制及工作曲线绘制

由国家标准物质中心购买得挥发酚标准溶液1 000 mg/L（以苯酚计），以1 g/L 氢氧化钠溶液逐级稀释成10 mg/L 挥发酚标准使用液。用10 mg/L挥发酚标准使用液配制成质量浓度分别为0.00﹑0.02﹑0.05﹑0.10﹑0.20﹑0.50﹑1.00 mg/L 挥发酚系列标准工作溶液，采用全自动挥发酚检测仪测定。以峰面积为横坐标，挥发酚质量浓度（mg/L）为纵坐标，绘制标准工作曲线。

1.2.3 方法原理

在封闭的管路中，将一定体积的试样注入连续流动的载液与磷酸蒸馏溶液混合，进行在线蒸馏。挥发酚的馏出物与弱碱介质中的铁氰化钾混合，再与4-氨基安替比林混合。馏出物中的酚在弱碱性条件下与铁氰化钾反应，生成的醌物质与4-氨基安替比林反应，形成橙红色的安替比林染料，在510 nm 波长处测定，经仪器处理后得到样品峰面积，由标准曲线计算样品中挥发酚的质量浓度。需要注意的是由于各厂家生产的流动注射检测仪不同，其挥发酚分析测试条件各有差异，具体分析条件应参照相关仪器说明书。

2 结果与讨论

2.1 试剂溶液脱气

载流和配制好的试剂在仪器开机运行前均需要脱气处理，避免载流和试剂溶液中的空气进入检测仪器造成信号波动，影响检测结果。笔者研究了超声波脱气﹑超声波结合抽真空脱气﹑超声波结合氦气脱气三种方式进行试剂溶液脱气试验，以开机30 min 仪器基线结合5～7 次纯水空白检测结果为判定依据，研究不同脱气方式的效果。结果表明：超声波脱气在40 min后效果良好，基线平稳无气泡峰，但副作用明显，溶液温度显著上升；超声波结合抽真空脱气在20 min后效果良好，基线平稳无气泡峰，溶液温度略有上升；超声波结合氦气脱气在15 min后效果良好，基线平稳无气泡峰，溶液温度略有上升。考虑到试验时间﹑成本等因素，笔者选择超声波结合抽真空脱气20 min 为载流和试剂溶液脱气方式，开展试验研究。

2.2 NaOH 提取溶液浓度选择

为研究不同浓度提取液对土壤中挥发酚分析结果的影响，设计了NaOH 溶液质量浓度分别为0.0﹑5.0﹑10.0﹑15.0﹑20.0 g/L 5 个不同碱液浓度对分析数据的影响。称取约20 g 的新鲜土壤样品置于有10 mL 5 g/L 硫酸铜溶液的具螺旋盖聚乙烯瓶中，再加入200 mL NaOH 溶液，超声20 min 后静置，上清液经0.45 μm 滤膜过滤到流动注射进样管中，按实验方法进行测定，结果如表1 所示。

表1 NaOH 溶液质量浓度下挥发酚测定结果

由表1 可知，随着NaOH 溶液质量浓度的增大，溶液碱性增强，从土壤中转移到溶液中挥发酚逐渐增加。但随着碱性增强，土壤基质中更多杂质逸散到提取液中会干扰检测结果，导致测定值相对标准偏差变大。综合考虑，笔者选择NaOH 提取溶液的质量浓度为10.0 g/L。

2.3 提取液体积选择

称取约20 g 的新鲜土壤样品置于内有10 mL 5 g/L 硫酸铜溶液的具螺旋盖聚乙烯瓶中，分别加入体积为100﹑200﹑300﹑400 mL 的10 g/L 氢氧化钠溶液，超声20 min 后静置，上清液经0.45 μm 滤膜过滤到流动注射进样管中进行测定，同时以石英砂作为空白进行测定，结果见表2。