秦明友

上海市金山區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海 200540

有機氯農(nóng)藥(OCPs)是一類被世界各國廣泛使用的用于防治植物病蟲害的組成成分中含有機氯元素的高效合成殺蟲劑，由于其價格低廉，殺蟲效果好，曾被全世界廣泛應用，其中使用最早、應用最廣的產(chǎn)品為六六六和滴滴涕。這類農(nóng)藥殺蟲效果好，在農(nóng)作物和森林病蟲害的預防防治方面作出很大貢獻，但該類農(nóng)藥的氯苯結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定，在生物體內(nèi)和自然界半衰期長、降解速度慢，在環(huán)境和生物體內(nèi)容易蓄積和殘留，對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的化學污染，對人類健康構(gòu)成直接或潛在的危害。OCPs的測定主要有氣相色譜法［1-4］、酶聯(lián)免疫法［5］、薄層色譜掃描法［6］、毛細管超臨界流體色譜法(MC-SFC)［7］、多維氣相色譜-紅外光譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)法(MDGC-IR-MS)［8］、固相微萃取氣相色譜-原子發(fā)射光譜聯(lián)用技術(shù)法(GC-AES)［9］等。

土壤樣品基質(zhì)較為復雜，各種共萃取物會給目標化合物的分析帶來較大影響(如色素、脂肪、脂肪酸、蛋白質(zhì)、糖類、硫和脂類化合物等)。為了避免樣品測定的干擾、提高靈敏度，必須對樣品進行凈化，通常使用的凈化方法主要有濃硫酸凈化、固相萃取柱凈化、凝膠滲透色譜(GPC)凈化等。濃硫酸凈化是傳統(tǒng)方法，成本較低，但步驟繁瑣，有機溶劑用量大，需調(diào)節(jié)溶液的pH，多次處理易造成目標化合物的損失;固相萃取柱凈化需使用有機溶劑，萃取柱是一次性用品，使用成本較高，并且容易堵塞;GPC凈化儀器相當昂貴，且消耗大量的有機溶劑，造成二次污染。實驗用分子篩進行凈化，該分子篩用聚四氟乙烯作原料，制成一定大小的微孔，該凈化方法是一種物理方法，凈化容大，操作簡單，成本低，不使用有機溶劑，是一種環(huán)境友好型凈化方法。

濃縮前對樣品進行脫水是樣品制備必不可少的步驟，目前，國內(nèi)外常用 Na2SO4脫水［10］，Na2SO4使用前需在400℃下加熱數(shù)小時，脫水前用溶劑清洗去除雜質(zhì)，脫水后也要用溶劑清洗目標化合物，Na2SO4脫水是一種化學吸附過程，水分處理能力有限，且不能處理乳狀液，Na2SO4加入量也很難控制，量少水分除不完全，量多浪費試劑，且使用后的Na2SO4不易有效處理。鑒于此，研究采用分子篩新技術(shù)進行脫水，將親有機物而疏水的材料涂于分子篩微孔之間形成疏水性膜，使有機物能通過而水不能通過，該脫水方法是一種物理方法，除水無容量限制，能處理乳化樣品，操作簡單，樣品轉(zhuǎn)移次數(shù)少，使用前后無需任何處理，無溶劑殘留，不增加有機溶劑的用量，脫水效果好，是一種環(huán)境友好型前處理脫水方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A/5975C GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國);色譜柱 DB-624(30m×0.25mm×0.14 μm);DIONEX ASE150快速溶劑萃取儀;LABCONCORapidVapN2/48自動氮吹儀;Millipore synergy純水機;Horizon technology分子篩脫水凈化杯。

OCPs標液編號為 GBW(E)060133，50 μg/mL;OCPs土壤標準為 Wibby Soil/HW Pestticides 7047-14(147 ～486 μg/kg);超純水電阻率為18.25 MΩ·cm;甲醇為DUKSAN色譜純;丙酮為J＆K Superpure;正己烷為CNW色譜純;高純氦氣和高純氮氣，純度均大于99.999%。

1.2 儀器條件

氣相色譜的條件為 50℃保持0.5 min，25℃/min升到100℃，保持2 min，60℃/min升到260℃，保持 7min;He為恒流，流速為1.0 mL/min;進樣口溫度為250℃，不分流模式，總流量14 mL/min，隔墊吹掃流量3 mL/min;MS接口溫度為250℃。

快速溶劑萃取條件為爐溫100℃;壓力為1 500 psi;加熱時間為5 min;靜止時間為12 min;沖洗體積為萃取池的60%;氮吹為1 Mpa/60 s;正己烷和丙酮(體積比為1∶1)。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品的制備

將土壤樣品風干后用研缽研磨，過300 μm篩后測定其含水率，準確稱取土壤樣品20.0 g，加入20 g硅藻土混均(如加標準溶液則需靜置過夜)，轉(zhuǎn)移到33 mL萃取池中，裝入快速溶劑萃取儀進行萃取，收集萃取液。

將萃取液轉(zhuǎn)移至分子篩脫水凈化杯進行脫水和凈化，用自動氮吹儀氮吹杯收集脫水凈化液，放入自動氮吹儀進氮吹濃縮，反復沖洗2～3次氮吹杯，當濃縮體積小于1 mL時停止氮吹，加正己烷定容至1.00 mL備用。

1.3.2 樣品的測定

將制備好的樣品用GC-MS選擇離子模式進行分析，保留時間和特征離子定性，外標法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜圖

OCPs的色譜圖見圖1。

圖1 目標化合物的色譜圖

由圖1可知，通過色譜條件優(yōu)化的目標化合物能完全分離開，目標化合物的保留時間和選擇離子見表1。

表1 保留時間及選擇離子

2.2 條件的優(yōu)化

2.2.1 萃取溫度的選擇

ASE是一種固-液萃取模式，目標化合物在固體物質(zhì)中被萃取出來主要受5種因素影響。①擴散度:根據(jù) Stokes-Einstein方程D=kT/6ηπa(D為擴散度，k為比例常數(shù)，T為溫度，η為粘度，a為活性)，擴散度隨溫度的增加而增加;②粘度:根據(jù)Andrade方程lnη=A+B/T(η為粘度，T為溫度)，粘度隨溫度的增加而降低，粘度的降低表示溶劑更容易進入樣品顆粒的微孔;③表面張力:根據(jù)公式σ=a-bT，表面張力與溫度成反比關(guān)系，即溫度越低表面張力越小，溶劑更容易進入固體樣品;④溶解度:大部分物質(zhì)的溶解度都隨溫度的升高而增大;⑤物理吸附力和化學作用力:溫度升高可以使溶劑與溶劑、溶劑與樣品之間的物理吸附力(如吸附或解析作用力等)降低，也可使氫鍵和離子鍵力等化學作用力減弱。

因此，提高溫度可以增加擴散力、降低粘度、提高溶解度、降低物理和化學結(jié)合力、降低表面張力，從而加快萃取進程和萃取效率。

向硅藻土中加入OCPs標準溶液，使土壤中OCPs的濃度為50.0 μg/kg，放置過夜后用ASE萃取，萃取劑用丙酮和正己烷(體積比為1∶1)，萃取溫度分別為60、80、100、120℃，將萃取液濃縮定量至1.00 mL，再按優(yōu)化的色譜條件測定(圖2)。

圖2 溫度對萃取回收率的影響

由圖2可知，隨著溫度升高OCPs的回收率也隨之增大，當溫度大于100℃時回收率達95%左右，并趨于穩(wěn)定，選用100℃為萃取溫度。

2.2.2 萃取壓力的選擇

升高壓力有利于溶劑進入低壓封閉的微孔，同時使溶劑在高溫下仍保持液態(tài)并快速充滿萃取池。向硅藻土中加入OCPs標準溶液，使土壤中OCPs的濃度為50.0 μg/kg，放置過夜后用ASE進行萃取，萃取劑用丙酮和正己烷(體積比為1∶1)，萃取壓力分別設置為1 000、1 500、2 000 psi，將萃取液濃縮定量至1.00 mL，再按優(yōu)化的色譜條件進行測定(圖3)，由圖3可知，萃取壓力對萃取效率的影響不大，選用1 500 psi為萃取壓力。

圖3 壓力對萃取回收率的影響

2.2.3 萃取劑的選擇

提高溶劑萃取效率的另一個重要因素是溶劑的選擇，需要依據(jù)“相似相溶”的原理，極性溶劑用于極性分析物，非極性溶劑用于非極性分析物。向硅藻土中加入OCPs標準溶液，使土壤中OCPs的濃度為50.0 μg/kg，放置過夜后分別用丙酮、二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯作溶劑，用ASE萃取，將萃取液濃縮定量至1.0 mL，再按優(yōu)化的色譜條件進行測定(表2)。

表2 不同萃取劑回收率表

由表2可知，乙酸乙酯的萃取效果要明顯差于其他幾種溶劑，而正己烷、丙酮和二氯甲烷的萃取效率差不多，但考慮二氯甲烷毒性比較大，故實驗選用丙酮和正己烷作為萃取劑。

2.2.4 樣品顆粒度大小的選擇

樣品顆粒度的大小也是影響萃取效率的因素，將樣品研磨至小顆?？梢栽黾訕悠返谋缺砻娣e，有利于溶劑萃取，但顆粒太小容易造成堵塞，因此選用300 μm的土壤顆粒進行萃取。

2.2.5 分子篩脫水率實驗

通過稱量分子篩脫水杯過濾10 mL丙酮和正己烷(體積比為1∶1)前后的重量，計算出分子篩的脫水率(表3，杯號為1～3)。把0.5 mL水加入脫水杯中稱其重量，加10 mL萃取劑混均過濾后再稱量其重量(表3，杯號為4～6)，結(jié)果表明，分子篩脫水杯的脫水效率大于95%。

表3 分子篩脫水率表

2.2.6 標準曲線

用甲醇將 OCPs標液配制成0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL 的校準曲線溶液，把校準曲線的濃度換算成20 g土壤中OCPs的濃度分別為 0.002 5、0.005、0.01、0.025、0.05、0.1、0.25、0.5 mg/kg。用GC-MS選擇離子模式進行分析，外標法進行定量，所得工作曲線、相關(guān)系數(shù)、線性范圍和檢出限見表4。

表4 標準曲線表

由表4可以看出，方法檢出限為0.000 4～0.000 7 mg/kg，相關(guān)系為0.998以上，表明方法有很好的靈敏度和線性關(guān)系。

2.2.7 精密度和準確度實驗

用硅藻土制成高、中、低3個濃度級別的樣品，進行加標回收和精密度實驗，每種濃度各測定6次，實驗結(jié)果見表5。由表5可以看出，方法的加標回收率為84.3% ～101.5%，相對標準偏差為0.6% ～11.4%，表明方法準確可靠，能夠滿足實際樣品的分析測定要求。

2.2.8 樣品的測定

按實驗方法，在瀘州市古藺縣、瀘縣和納溪區(qū)的某村落分別取4個土壤樣品，風干后按優(yōu)化的方法進行測定，測定結(jié)果見表6，質(zhì)量控制結(jié)果見表7、表8，由實驗結(jié)果可以看出，實際樣品質(zhì)量控制結(jié)果符合土壤測定要求，方法可以用于實際土壤樣品的測定。

表5 精密度和加標回收率表(n=6)

表6 土壤測定結(jié)果匯總表 μg/kg

表7 土壤測定質(zhì)量控制結(jié)果

表8 標準土測定結(jié)果

3 結(jié)論

用丙酮和正己烷(體積比為1∶1)作溶劑，在100℃和1 500 psi的壓力下，用快速溶劑萃取儀從土壤中萃取出OCPs，用分子篩進行脫水和凈化，GC-MS選擇模式進行分析，用保留時間和選擇離子定性，外標法定量對土壤中OCPs進行測定。方法的檢出限為0.000 4～0.000 7 mg/kg，相關(guān)系數(shù)在0.998以上。對進口標準土進行了測定，回收率為 77.1% ～105.2%，相對誤差為－22.9% ～5.2%，測定結(jié)果在證書允許誤差范圍內(nèi)。用硅藻土制成高、中、低3個濃度級別的加標回收和精密度實驗，加標回收率為84.3% ～101.5%，相對標準偏差為0.6% ～11.4%，實際樣品質(zhì)量控制結(jié)果也符合土壤測定要求，因此方法可用于實際土壤的測定。

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