加速溶劑萃取-固相萃取-氣相色譜法同時測定土壤中阿特拉津和乙草胺

曲亞輝*， 石勇麗， 張兆鑫， 李和平， 盧婷婷， 曹 翠

(河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，自然資源部黃河流域中下游水土資源保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450052)

阿特拉津又名莠去津，它是一種高效、廣泛的三嗪類內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑[1,2]，主要是通過植物根部吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，再經(jīng)過木質(zhì)部傳導(dǎo)至地上部而發(fā)揮活性[3]。乙草胺是一種選擇性酰胺類除草劑，其除草機(jī)理是通過雜草的幼芽及幼根吸收，抑制雜草蛋白質(zhì)的合成，使雜草死亡[4]，主要用于玉米、甘蔗、高粱等旱田作物[5 - 7]。阿特拉津被世界衛(wèi)生組織(WTO)列為Ⅲ類致癌物清單[8]，乙草胺被美國環(huán)保署定為B-2類致癌物[9]。阿特拉津和乙草胺長期大量使用會使土壤中有一定的殘留，而隨著地表徑流、淋溶等作用導(dǎo)致地表水及地下水污染[10]。在國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 36600-2018)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中規(guī)定阿特拉津在第一類及第二類用地篩選值分別為2.6 mg/kg與7.4 mg/kg。目前國內(nèi)外對土壤中的乙草胺無明確標(biāo)準(zhǔn)限量值，2021年7月國家衛(wèi)生健康標(biāo)準(zhǔn)委員會新修訂的(GB 5749)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(意見稿)》中新增乙草胺限量值為0.02 mg/L。

阿特拉津和乙草胺一般采用加速溶劑萃取-固相萃取凈化前處理技術(shù)[11]，高效液相色譜法[12,13]、氣相色譜-質(zhì)譜法[14 - 16]、高效液相色譜-質(zhì)譜法[17,18]等檢測方法。本研究采用氣相色譜法同時測定土壤中的阿特拉津與乙草胺，該方法簡便快速、靈敏度高、穩(wěn)定性和重復(fù)性好，對儀器配置要求低。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

GC-2030氣相色譜儀，附電子俘獲檢測器(ECD)(日本，島津公司)；CENTRA R 120型超純水系統(tǒng)(英國，埃爾格實(shí)驗(yàn)室純水公司)；ASE-350快速溶劑萃取儀(美國，賽默飛公司)；MFV-24氮吹儀(廣州得泰儀器公司)；ASE-24固相萃取儀(天津奧特賽恩斯公司)；弗羅里硅土小柱(500 mg/6mL上海安普實(shí)驗(yàn)科技公司)。

阿特拉津標(biāo)準(zhǔn)樣品(1 000 mg/L，上海安普實(shí)驗(yàn)科技公司)；乙草胺標(biāo)準(zhǔn)樣品(100 mg/L，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所)；正己烷、丙酮、乙酸乙酯(農(nóng)殘級，天津科密歐試劑公司)；無水Na2SO4(優(yōu)級純，天津科密歐試劑公司)；硅藻土(美國賽默飛公司)。

1.2 氣相色譜條件

DB-1701毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm,美國安捷倫公司);進(jìn)樣口溫度：280 ℃；檢測器溫度：300 ℃。柱箱升溫程序?yàn)?20 ℃保持1 min，以20 ℃/min升至220 ℃保持10 min，再以10 ℃/min升至260 ℃保持2 min。進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；載氣：氮?dú)?純度≥99.999%)；進(jìn)樣量：1 μL；柱流量：1.5 mL/min。

1.3 樣品前處理

1.3.1 空白樣品制備土壤樣品在風(fēng)干室經(jīng)自然風(fēng)干后，研磨過40～60目樣品篩。將樣品在馬弗爐內(nèi)于450 ℃焙燒4 h，以去除土壤背景雜質(zhì)，冷卻后裝入玻璃瓶中，待用。

1.3.2加速溶劑萃取(ASE)將適量的硅藻土與10 g土壤樣品混勻后，放入22 mL萃取池中，選用適當(dāng)?shù)奶崛∪軇╈o態(tài)萃取5 min，溶劑淋洗體積為60%池體積，氮?dú)獯祾邥r間60 s，靜態(tài)萃取2次。萃取結(jié)束后，將收集瓶中的溶液轉(zhuǎn)移至氮吹管中，濃縮，凈化。

1.3.3 固相萃取凈化(SPE)活化：在固相萃取裝置上固定好硅酸鎂凈化小柱，5 mL乙酸乙酯和5 mL的正己烷依次淋洗凈化小柱，在凈化小柱暴露于空氣之前，迅速關(guān)閉控制閥，棄去濾除液。上樣：將濃縮液轉(zhuǎn)移至小柱中，用淋洗液將杯壁充分潤洗后也全部轉(zhuǎn)移至小柱中。淋洗：用10 mL正己烷-乙酸乙酯混合溶液(體積比1∶1)洗脫，緩慢打開控制閥，使洗脫液浸沒填料層，關(guān)閉控制閥約1 min，再打開收集全部洗脫液，待濃縮。

1.3.4 濃縮氮吹濃縮：在室溫條件下，開啟氮?dú)庵寥軇┍砻嬗袣饬鞑▌?避免形成氣渦)，用乙酸乙酯多次洗滌氮吹過程中已露出的濃縮器管壁，濃縮至約1 mL，待上機(jī)檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取溶劑選擇

分別考察了正己烷、正己烷-乙酸乙酯(1∶1)、正己烷-丙酮(1∶1)、丙酮∶乙酸乙酯(1∶1)等不同萃取溶劑對回收率的影響。以“1.3.1”中的空白土壤為基體，加入已知濃度的阿特拉津與乙草胺混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，攪拌均勻，配制質(zhì)量濃度為0.25 mg/kg標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，依照“1.3”分析步驟進(jìn)行前處理，計(jì)算阿特拉津與乙草胺的回收率。由表1可知：以正己烷-乙酸乙酯(1∶1)作為萃取溶劑時阿特拉津與乙草胺的平均回收率均在90%以上，故選用正己烷-乙酸乙酯(1∶1)作為萃取溶劑。

表1 不同萃取溶劑的回收率(n=6)

2.2 凈化條件優(yōu)化

采集農(nóng)田周邊新鮮土壤1 kg，經(jīng)真空冷凍干燥、制備40～60目待測樣品。同“2.1”配制0.25 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，經(jīng)加速溶劑萃取后，以弗羅里硅土小柱進(jìn)行凈化，研究淋洗溶劑分別為正己烷、乙酸乙酯、正己烷-乙酸乙酯(1∶1)、正己烷-丙酮(1∶1)時阿特拉津與乙草胺的回收率。由表2可知：以正己烷-乙

表2 不同淋洗溶劑的回收率數(shù)值表(n=6)

(續(xù)表2)

酸乙酯(1∶1)為淋洗溶劑時，凈化效果最好，阿特拉津和乙草胺的平均回收率分別為91.3%與90.3%，樣品溶液中的色素雜質(zhì)被保留在凈化小柱上，流出液較為澄清。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線與方法檢出限

配制阿特拉津與乙草胺質(zhì)量濃度為0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，以各組分質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X)，色譜峰面積為縱坐標(biāo)(Y)繪制校準(zhǔn)曲線，采用外標(biāo)法定量，兩者線性方程及相關(guān)系數(shù)見表3。優(yōu)化條件下，阿特拉津與乙草胺的色譜圖如圖1所示。

表3 阿特拉津與乙草胺色譜定性及定量參數(shù)

圖1 阿特拉津與乙草胺氣相色譜圖(0.5 mg/L)Fig.1 Gas chromatogram of atrazine and acetochlor(0.5 mg/L)

依據(jù)(HJ 168-2020 附錄A 方法特性指標(biāo)確定方法)《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》，確定方法檢出限：當(dāng)空白試驗(yàn)未檢出目標(biāo)物，按照樣品分析的全部步驟，對濃度或含量為估計(jì)方法檢出限2～5倍的樣品進(jìn)行≥7次平行測定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)，方法檢出限=t(n-1,0.99)×s。以“1.3.1”中的空白土壤為基體，配制阿特拉津與乙草胺質(zhì)量濃度均為0.05 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，稱取10 g標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品按所建立方法連續(xù)分析7個樣品，計(jì)算阿特拉津與乙草胺的方法檢出限為0.01 mg/kg。

2.4 方法精密度與準(zhǔn)確度

以“1.3.1”中的空白土壤為基體，分別加入已知濃度的阿特拉津與乙草胺混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，攪拌均勻，配制質(zhì)量濃度分別為0.05 mg/kg、0.25 mg/kg、0.5 mg/kg標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，按所建立方法進(jìn)行定量分析。重復(fù)以上步驟連續(xù)分析6個樣品，分別計(jì)算其精密度(RSD)與準(zhǔn)確度，結(jié)果見表4。

表4 方法精密度與準(zhǔn)確度結(jié)果

3 結(jié)論

本文采用加速溶劑萃取提取土壤中阿特拉津與乙草胺，弗羅里硅土小柱凈化，氣相色譜-電子捕獲檢測器測定。考察了方法檢出限、精密度、準(zhǔn)確度等性能指標(biāo)。該方法簡便快捷、靈敏度高、準(zhǔn)確度好，滿足土壤有機(jī)物分析質(zhì)量控制要求，可以作為土壤阿特拉津與乙草胺測定的參考方法。