加压流体萃取/气相色谱-质谱法测定土壤中多氯联苯

李云飞，周 军，沐存芳，王 玲

(江苏省盐城环境监测中心，江苏 盐城 224002)

1 引言

多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls，PCBs)是对一类人工合成的氯代联苯化合物的总称[1]，在联苯上氯的取代数量最多可以有10个，根据氯原子取代位置和取代数量的不同，理论上多联苯可以组合到209种异构体[2，3]，其分子结构见图1。多氯联苯的理化性质稳定(半衰期可达40年左右)，水溶性差且脂溶性强极易在动物体内富集[4]。多氯联苯可通过各种环境介质(大气、水、生物体等)长距离迁移并对生态环境与人类健康产生严重危害，是一种持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)[5，6]。作为POPs中最重要的一类化合物多氯联苯对生态环境和人类健康具有重大危害，部分多氯联苯已被国际癌症研究中心列入人体致癌物质名单中[7，8]；某些多氯联苯还具有神经毒性，可导致脑细胞合成受到抑制、降低智商、迟缓大脑发育[9，10]。近年来多氯联苯在大气、水体、土壤和生物体等环境介质中的迁移、转化与生物富集过程越来越受到人们的关注，研究发现受气候条件、水文地质与生物活动等因数影响，多氯联苯在不同环境介质之间发生的一系列迁移与转化最终的归宿主要是河流、水体底泥和土壤[11，12]。开展土壤中多氯联苯监测是分析地区内多氯联苯浓度、组成、来源和转化的基础性工作[13]，由于土壤中有机物组分种类繁多，需要充分考虑土壤在前处理、净化和检测过程各个环节对检测结果的影响，所以建立合适的前处理方法和分析方法对于测定土壤中多氯联苯显得尤为重要。

图1 多氯联苯结构示意

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

气相色谱质谱仪(Agilent 7890B-7000C)；加压流体萃取装置(Thermo Scientific ASE350)；氮吹浓缩仪(Rapid Vap)。

正己烷中18种多氯联苯标准溶液(10 mg/L)；正己烷中十氯联苯(1000 mg/L)；正己烷中四氯间二甲苯(100 mg/L)；高纯氮气(纯度≥99. 999%)；高纯氦气(纯度≥99. 999%)。

2.2 仪器工作条件

2.2.1 萃取条件

萃取温度：100 ℃；萃取压力：1500 psi；静态萃取时间：5 min；淋洗体积60%池体积。

氮吹时间60 s；循环次数3次。

2.2.2 色谱条件

色谱柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；流量：1.0 mL/min。

色谱柱升温程序：80 ℃保持2 min；以20 ℃/min升至220 ℃；以5 ℃/min升至285 ℃。

辅助加热器温度：280 ℃。

在此持续改进模式建立基础上，恩泽集团以卓越运营模型“授权-培养-共识-结果”为改善操作框架，进行精益医疗战略部署。

2.2.3 质谱条件

离子源：Xtr EI 350；扫描方式：全扫描(SIM)；离子源温度230 ℃；MS四级杆温度：150 ℃。

2.2.4 样品采集与保存

土壤样品按照HJ/T166的要求采集，样品保存在洁净的广口棕色瓶或聚四氟乙烯衬垫螺口玻璃瓶中，运输过程应密封避光。若暂不分析应在4 ℃以下冷藏保存14 d内分析完毕。

2.2.5 样品前处理

在60 mL萃取池中装入10.0 g试样再加入适量石英砂至距萃取池口处0.5 cm，加入50.0 μL浓度为1.0 mg/L的替代物标准使用液(四氯间二甲苯)，用正己烷∶丙酮=1∶1的混合溶剂按照上述萃取条件进行萃取。萃取液经装有无水硫酸钠的漏斗过滤，再用10 mL正己烷∶丙酮=1∶1的混合溶剂冲洗漏斗，合并流出液并用氮吹浓缩仪浓缩至1 mL。浓缩物经5 mL硅胶柱用正己烷∶丙酮=5∶1的混合溶剂洗脱，收集洗脱液并用氮吹浓缩仪浓缩至0.5 mL，加入10.0 μL浓度为10.0 mg/L的内标标准使用液(十氯联苯)，用正己烷定容至1.0 mL，待用。

3 结果与讨论

3.1 色谱、质谱条件优化

为消除18种PCBs组分间的干扰，划分出更多地时间段尽可能地增加每个时间段内监测离子对的驻留时间与扫描次数，提高GC-MS/MS的灵敏度与稳定性，需对色谱和质谱条件进行优化。优化条件下18种PCBs的总离子流见图2。

1-四氯间二甲苯(SS)；2-PCB28；3-PCB52；4-PCB101；5-PCB81；6-PCB77；7-PCB123；8-PCB118；9-PCB114；10-PCB153；11-PCB105；12-PCB138；13-PCB126；14-PCB167；15-PCB156；16-PCB157；17-PCB180；18-PCB169；19-PCB189；20-十氯联苯(IS)

按照质谱优化步骤，先在全扫描模式下获得18种PCBs质谱图，选择各个组分质谱图中相对丰度较高的2～3个碎片离子为母离子，然后在子离子扫描模式下，针对每个母离子选择响应较高的二级碎片离子作为其子离子，再进行碰撞能量优化。通常选择响应最大的子离子作为定量离子，响应较大的子离子作为定性离子。18种PCBs多反应监测(MRM)优化参数见表 1。

表1 PCBs多反应监测优化参数

3.2 标准曲线与方法检出限

取正己烷中18种PCBs原液100 μL和正己烷中四氯间二甲苯原液10.0 μL分别加入到890 μL正己烷中，混合配制成浓度为1.0 mg/L的标准使用液；取正己烷中十氯联苯原液10.0 μL加入到990 μL正己烷中，配制成浓度为10.0 mg/L的内标使用液。用标准使用液，利用系列稀释法配制得到浓度依次为10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L的标准溶液，每个样品中加入10 μL内标使用液，分别取1.0 μL进样，得到PCBs浓度依次为10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L的系列标准曲线，内标物浓度为100 μg/L。

在标准系列浓度范围内所得18种PCBs的相对响应因子的相对标准偏差(RSD)为0.79%～4.00%，详见表2。一般认为标准曲线第一个点的浓度接近仪器检出限(MDL)，配制浓度为10.0 μg/L的标样，连续测定7次，用公式(其中t=3.143)先计算得到各组分的含量检出限，再用含量检出限除以土壤取样量(10.0 g)得到18种PCBs的方法检出限。18种PCBs方法检出限范围为：0.03～0.017 μg/kg，结果详见表2。

3.3 方法精密度与准确度

取浓度为1.0 mg/L的标准使用液，配制得到浓度为150.0 μg/L(0.3C)和浓度为400.0 μg/L(0.8C)的两个标准样品(C代表标准曲线浓度最高点500 μg/L)，连续测定7次，计算相对标准偏差(RSD)，详见表2。由表2可知，浓度为150.0 μg/L(0.3C)时RSD范围为：1.6%～9.0%；浓度为400.0 μg/L(0.8C)时RSD范围为：1.7%～6.9%，结果表明不论是低浓度等级还是高浓度等级，RSD均小于9.0%，说明该方法精密度良好。

取浓度为1.0 mg/L的标准使用液，配制得到浓度为100.0 μg/L的空白加标样品，连续测定7次，计算加标回收率，详见表2。由表2可知，空白加标回收率范围为：93.6%～107%，结果表明该方法准确度良好。

表2 方法检出限、精密度与准确度实验结果

3.4 实际样品分析

用建立的方法分析了盐城市某国控点位土壤PCBs，同时做实验室空白实验，实验室空白实验中所有项目都低于检出限，实际样品测试结果详见表3。

表3 实样测试结果

由表3可知，该样品中共检出13种PCBs，其中浓度较高的PCBs有5种，依次为：PCB28 12.51 μg/kg、PCB118 8.43 μg/kg、PCB114 5.37 μg/kg、PCB138 9.38 μg/kg和PCB157 5.61 μg/kg。

4 结论

《土壤和沉积物多氯联苯的测定气相色谱-质谱法》HJ 743-2015给出了土壤中18种PCBs的通用检测方法，本文在此基础上结合本地实际建立了一套适合本实验室的方法。当测定范围为10～500 μg/L时，PCBs各组分的线性关系良好，相对标准偏差(RSD)均小于4.00%，方法检出限低于0.17 μg/kg。精密度试验的加标样相对标准偏差(RSD)范围为1.6%～9.0%；准确度试验的加标回收率为93.6%～107%。结果表明，该方法简化了实验操作，提高了工作效率和实验准确性，适用于测定土壤中18种PCBs。