PHAs的濃縮條件優(yōu)化 GC-MS測定土壤中

文/張秀

在測定土壤中多環(huán)芳烴時(shí)，采用什么樣的濃縮方式效果最好呢？ // 本方法在HJ 805-2016的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化檢測方法，利用丙酮：正己烷=1：1的提取方式，通過多次實(shí)驗(yàn)比較，建議采用32℃旋蒸和氮吹相結(jié)合的方式來進(jìn)行樣品濃縮。

多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是一類持久性的有機(jī)污染物，它在水、氣、土壤及生物體環(huán)境中普遍存在，且其具有致癌、致突變的毒性，多環(huán)芳烴是有兩個(gè)以上苯環(huán)通過稠和鍵相聯(lián)而成的分子量在178～300之間的碳?xì)浠衔?。根?jù)苯環(huán)的連接方式不同，將多環(huán)芳烴分為多環(huán)代脂肪烴類、稠環(huán)芳香烴類和聯(lián)苯類。按照分子量大小或者苯環(huán)數(shù)目的不同，多環(huán)芳烴又分為以下兩類:①低分子量多環(huán)芳烴（通常指2-3個(gè)苯環(huán)的）；②高分子量多環(huán)芳烴（通常指4～7 個(gè)苯環(huán)的）。大多數(shù)多環(huán)芳烴是些無色或是淡黃色的晶體（個(gè)別顏色較深），其熔沸點(diǎn)較高，熔點(diǎn)為101～438℃，沸點(diǎn)高達(dá)150～525℃。難溶于水，易溶于苯類芳香性有機(jī)溶劑。

多環(huán)芳烴的來源分為天然來源和人為來源兩個(gè)方面。其天然來源主要包括燃燒過程和生物的合成作用,例如:森林、草原火災(zāi)、火山爆發(fā)以及微生物自身合成等，這些過程均會(huì)產(chǎn)生PAHs。另外，未開采的煤和石油中也含有大量的PAHs；而多環(huán)芳烴主要的來源是人為來源，包括石油、煤炭、木材的燃燒和垃圾處理中的焚燒過程以及汽車尾氣的排放等等，其中化石燃料的燃燒是產(chǎn)生PAHs 的主要方面。水體中PAHs的來源包括工業(yè)廢水、廢棄物、大氣的干濕沉降、土壤淋溶，城市地面徑流，瀝青、煤焦油等隨著城市污水、雨水進(jìn)入水體中和海上石油開采以及船舶泄漏等。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,多環(huán)芳烴在環(huán)境中呈逐漸增加的趨勢，每年僅由人類的活動(dòng)排放到環(huán)境系統(tǒng)中的多環(huán)芳烴就有成千上萬噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了環(huán)境系統(tǒng)的自凈能力。PAHs對人類健康的危害不容置疑，因此迫切需要建立一種快速有效的PAHs檢測技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)部分

儀器與試劑

1.儀器：

島津氣相色譜質(zhì)譜儀（GCMSQP2010 Ultra）；

多功能氮吹儀；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；

索氏提取器；

色 譜 柱：DB-5MS，30.0m×0.25 mm×0.25 μm。

2.試劑：

16種多環(huán)芳烴混標(biāo)( 品牌：AccuStandard 濃度 ：2000mg/L);

對三聯(lián)苯-d14(品牌：Bepure濃度：2000mg/L);

2-氟聯(lián)苯 (品牌：AccuStandard濃度：2000mg/L);

3-五種氘代多環(huán)芳烴混標(biāo) (品牌：美國o2si 濃度：2000mg/L);

4-丙酮，農(nóng)殘級（品牌：CNW）；

5-正己烷，農(nóng)殘級（品牌：Amethyst）。

樣品的制備與處理

將所采土壤樣品置于搪瓷或玻璃托盤中，除去枝棒、葉子、石子等異物，充分混勻。稱取樣品20g（精確至0.0001g），加入適量無水硫酸鈉研磨并混勻，用濾紙包好并用棉線捆綁后放入索氏提取瓶內(nèi)并加入替代物，加入100 mL提取劑(丙酮:正己烷=1:1)后放入索氏提取裝置中，將索式提取器進(jìn)出水口與低溫冷卻循環(huán)泵相連，75℃提取16h，收集提取液，濃縮至5ml左右，用硅酸鎂小柱凈化，濃縮，加入內(nèi)標(biāo)物，用正己烷溶液定容至1.0 mL，灌瓶，待GC/MS分析用。

圖1 色譜圖。

表1 保留時(shí)間。

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：測試0.1、0.5、1、2、5μg/mL 5個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)使用液，利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)行檢測，以目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)的定量離子色譜峰面積比為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)使用液的濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；

結(jié)果與分析

色譜條件優(yōu)化

在保證目標(biāo)峰分離度較好的基礎(chǔ)上，盡量縮短走樣時(shí)間，以提高儀器的利用效率，優(yōu)化儀器條件為：進(jìn)樣口溫度：280℃；載氣：He；流速：1.1 mL/min；程序升溫：80 ℃，20℃/min→220℃（5min），12℃/min→300℃（5min）；

離子源溫度：230℃；電離方式：EI；傳輸線溫度：280℃；掃描方式：sim；進(jìn)樣量：1.0 μL。色譜圖如1所示，保留時(shí)間如表1所示。

從色譜圖和保留時(shí)間可看出，16種PAHs可得到有效的分離。

不同濃縮方式的比較

量取50ml已配置好的溶劑（正己烷：丙酮=1:1）于雞心瓶中，向其中加入1ug的多環(huán)芳烴混標(biāo)及替代物，4個(gè)為一組，共分為4組，具體如下：

第一組樣品編號為S1-1、S1-2、S1-3、S1-4。濃縮方式為:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至5ml左右，轉(zhuǎn)移到氮吹管，繼續(xù)濃縮到0.5ml左右，加內(nèi)標(biāo)，定容1ml，灌瓶，上機(jī)分析。其中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的水浴鍋溫度為：32℃，轉(zhuǎn)速為40 r/min。

第二組樣品編號為S2-1、S2-2、S2-3、S2-4。濃縮方式為:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至5ml左右，轉(zhuǎn)移到氮吹管，繼續(xù)濃縮到0.5ml左右，加內(nèi)標(biāo)，定容1ml，灌瓶，上機(jī)分析。其中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的水浴鍋溫度為：38℃，轉(zhuǎn)速為40r/min。

第三組樣品編號為S3-1、S3-2、S3-3、S3-4。濃縮方式為:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干，加內(nèi)標(biāo)，定容1ml，灌瓶，上機(jī)分析。其中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的水浴鍋溫度為：32℃，轉(zhuǎn)速為40r/min。

第四組樣品編號為S4-1、S4-2、S4-3、S4-4。濃縮方式為:氮吹至0.5ml左右，加內(nèi)標(biāo)，定容1ml。灌瓶，上機(jī)分析。其中S4-4的樣品在實(shí)驗(yàn)過程中不小心灑了，因此只剩下三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。16個(gè)樣品的測定結(jié)果如表2、表3、表4、表5所示。

分析數(shù)據(jù)可看出：多環(huán)芳烴16種物質(zhì)中，萘、二氫苊、苊、芴、菲、蒽6項(xiàng)在旋蒸（32℃）+氮吹濃縮的回收率＞旋蒸（38℃）+氮吹濃縮＞旋蒸近干（32℃），剩下10種的回收率較接近。氮吹濃縮方式下的回收率和旋蒸（32℃）+濃縮的回收率較接近，但是實(shí)驗(yàn)過程中氮吹濃縮用時(shí)過長，影響實(shí)驗(yàn)效率，建議采用旋蒸（32℃）+氮吹濃縮相結(jié)合的方式來進(jìn)行樣品濃縮。

結(jié)論

采用正己烷：丙酮=（1:1）作為提取溶劑，75℃索氏提取16個(gè)小時(shí)，采用sim模式進(jìn)行掃描，可對樣品的多環(huán)芳烴進(jìn)行檢測且并獲得較低的檢出限。氮吹儀針頭采用可調(diào)移液槍槍頭包裹，可起到緩沖氣流和防止交叉污染的問題。通過比較不同的濃縮過程，多環(huán)芳烴16種物質(zhì)中，萘、二氫苊、苊、芴、菲、蒽6項(xiàng)在旋蒸（32℃）+氮吹濃縮的回收率＞旋蒸（38℃）+氮吹濃縮的回收率＞旋蒸濃縮近干（32℃）的回收率，剩下10項(xiàng)的回收率在三中濃縮方式中較接近。氮吹濃縮方式下的回收率和旋蒸（32℃）+濃縮的回收率較接近?？紤]到實(shí)驗(yàn)過程中氮吹濃縮用時(shí)過長，影響實(shí)驗(yàn)效率，建議采用旋蒸（32℃）+氮吹濃縮相結(jié)合的方式來進(jìn)行樣品濃縮。本次濃縮的比較僅限于提取溶劑為丙酮：正己烷=1:1的提取方式，不同的提取溶劑，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和氮吹濃縮過程中的揮發(fā)性不同，回收效果也不一定相同，有待進(jìn)一步研究。

表2 第一組樣品的測定值及回收率。

表3 第二組樣品的測定值及回收率。

表4 第三組樣品的測定值及回收率。

屈1.10 1.00 1.04 1.01 1.04 104苯并（b）熒蒽 1.23 0.95 1.05 0.91 1.04 104苯并（k）熒蒽 1.15 1.10 1.13 1.11 1.12 112苯并（a）芘 1.02 1.01 0.95 1.04 1.00 100茚并（1，2，3-cd）芘 1.02 0.90 0.90 0.93 0.94 93.7二苯并（a，h）蒽 1.08 0.92 0.92 0.92 0.96 96.2苯并（g，h，i） 0.98 0.89 0.89 0.91 0.92 91.8 2-氟聯(lián)苯 0.02 0.01 0.17 0.02 0.06 5.61對三聯(lián)苯-d14 1.12 1.06 1.14 1.10 1.11 111

表5 第四組樣品的測定值及回收率。