摘要：通過(guò)優(yōu)化土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中有機(jī)氯農(nóng)藥的加速溶劑萃取/凈化方法的最佳條件。結(jié)果表明：采用正己烷一二氯甲烷混合溶劑（I：I，v/v）為提取劑，萃取溫度100℃，壓力為2000psi，循環(huán)1次萃取15min，經(jīng)弗羅里硅土同相萃取柱凈化，氣相色譜/質(zhì)譜法進(jìn)行檢測(cè)，空白加標(biāo)回收率為72%-122%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差介于1.0%-2.3%之間；基體加標(biāo)回收率為64%-140%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差介于1.8%-3.2%之間；方法檢出限為0.58-44.2μg/kg，定量限為1.94-147μg/kg，相比于索氏提取法，該方法簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)，已用于實(shí)際土壤樣品中有機(jī)氯農(nóng)藥的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：加速溶劑萃??；土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品；有機(jī)氯；優(yōu)化

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5124（2015）03-0055-06

0 引言

有機(jī)氯農(nóng)藥（organochlorine pesticides，OCPs）是對(duì)病蟲(chóng)害起到顯著防控作用的環(huán)境污染物，廣泛存在環(huán)境中，屬于難降解有機(jī)污染物（POPs）的一種。有機(jī)氯農(nóng)藥的毒性和殘留引起了全球性的環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人類健康危害極大。我國(guó)在20世紀(jì)80年代中至90年代初已禁用六六六和DDTs，但由于有機(jī)氯農(nóng)藥在環(huán)境中的降解十分緩慢，情況堪憂。土壤和沉積物作為環(huán)境媒介，是有機(jī)氯農(nóng)藥遷移轉(zhuǎn)化的主要?dú)w宿，因此研究土壤中有機(jī)氯的提取方法，對(duì)后續(xù)污染土壤的修復(fù)治理有重要意義。

環(huán)境樣品分析中，前處理方法是整個(gè)分析過(guò)程中重要的一步，它影響著測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。土壤中有機(jī)氯的分析過(guò)程主要包括提取、凈化、柱層析和氣相分離，而分析之前的樣品萃取過(guò)程則被視作分析方法的瓶頸。當(dāng)前用于土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥提取的方法主要有均質(zhì)法、振蕩法、索氏提取、微波輔助提?。║AE）、超聲輔助提?。∕AE）、超臨界萃?。⊿FE）和加速溶劑萃取（ASE）等。微波、索提等傳統(tǒng)方法使用大量有機(jī)溶劑易造成環(huán)境的二次污染，提取周期較長(zhǎng)從而耗費(fèi)更多的時(shí)間和精力，對(duì)分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和傷害較大，而加速溶劑萃?。ˋSE）作為一種新型樣品前處理技術(shù)，能在高壓（7-20MPa）和超過(guò)溶劑沸點(diǎn)的高溫（40-200℃）狀態(tài)下連續(xù)工作，具有有機(jī)溶劑用量少、耗費(fèi)提取時(shí)間短、自動(dòng)化程度高、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)，已被美國(guó)EPA收錄為標(biāo)準(zhǔn)方法之一。

由于有機(jī)氯的種類繁多而且有一定的差異性，滴滴涕（DDTs）等農(nóng)藥在高溫萃取時(shí)容易發(fā)生不同程度的降解，土壤基質(zhì)比較復(fù)雜且易對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾，因此需對(duì)ASE萃取及凈化條件進(jìn)行優(yōu)化以適合場(chǎng)地污染樣品的分析。本文選取研制的標(biāo)準(zhǔn)土壤為實(shí)驗(yàn)樣品，經(jīng)研磨過(guò)80目篩后，采用ASE提取和弗羅里硅土（Florisil）小柱進(jìn)行凈化，用氣相色譜一質(zhì)譜測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)ASE條件進(jìn)行優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

正己烷、丙酮，農(nóng)殘級(jí)（J.T.Baker公司）；二氯甲烷，農(nóng)殘級(jí)（Honeywell公司）；內(nèi)標(biāo)溶液a-六六六-D6和p，p’-DDT-D8，質(zhì)量濃度為100μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)溶液M-8081-SC，質(zhì)量濃度為1000μg/mL（美國(guó)Accus-tandard公司）；稱量法配制正己烷中五氯苯、六氯苯、o，p’-DDT、滅蟻靈，質(zhì)量濃度為1000μg/mL；硅藻土，粒徑為0.02-0.1mm（Merck公司）。

ASE 200加速溶劑萃取儀，配22mL萃取池（美國(guó)戴安公司）；Agilent 6890A-5973N型氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀，配Agilent7693自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)Agilent公司）；HP-5MS色譜柱，30mx0.25mm x0.25μm（film）；N-EVAP 111型氮吹濃縮儀（美國(guó)Organoma-tion Associates公司）；Laborota 4000 efficient旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國(guó)Heidolph公司）；電子天平，最大量程2lOg（瑞上Mettler Toledo公司）；Florisil SPE小柱（1g，6mL）（美國(guó)Supelco公司）。

1.2 ASE提取

稱取2g取自某污染場(chǎng)地的土壤樣品，再加入與土壤樣品相同質(zhì)量的硅藻土，充分?jǐn)嚢?，使其均勻分散，轉(zhuǎn)移至22mL萃取池中。提取條件：溶劑為二氯甲烷/正己烷（V：V=1：1），溫度為100℃，壓力為2000psi（1psi=6.895kPa），沖洗體積為100%，循環(huán)1次，靜態(tài)萃取時(shí)間為15min，N2吹掃60s。

1.3 濃縮與凈化

依次用10mL丙酮，20mL正己烷對(duì)Florisil小柱進(jìn)行活化，水浴溫度40℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)提取液，將樣品濃縮至1-2mL。然后將濃縮液加至已活化的1gFlorisil SPE柱，用二氯甲烷一正己烷（2：8，v/v）進(jìn)行洗脫，洗脫液的體積為30mL，收集到K-D管。將凈化液在細(xì)小氮?dú)饬飨聺饪s至1mL，并轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中。然后用自動(dòng)微量注射器加入內(nèi)標(biāo)50μL，混勻進(jìn)GC-MSD分析。

1.4 分析條件

1.4.1 氣相色譜條件

程序升溫：170℃，保持1min，以2℃/min升溫至220℃，保持6.5min；進(jìn)樣口：230℃；分流比為20：1；進(jìn)樣量1.0μL；載氣：N2；柱流量為1.0mL/min；傳輸線：260℃。

1.4.2 質(zhì)譜條件

離子源：EI源，電子能量為70eV；離子源：230℃；四極桿：150℃；溶劑延遲：3.0min；選擇離子監(jiān)測(cè)（SIM）模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜圖

根據(jù)1.4分析條件，得到有機(jī)氯的選擇離子譜圖，如圖l所示。

由圖1可知，有機(jī)氯大部分都實(shí)現(xiàn)了基線分離。對(duì)于分離度R<1.5兩個(gè)相鄰峰，因其定量離子不相同，因此也可實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算。

2.2 線性范圍、檢出限和定量限

配制0.50，1.00，2.00，5.00，10.0，20.0，40.0μg/mL的系列溶液，分別取上述各系列溶液1 mL于進(jìn)樣小瓶中，用電動(dòng)微量注射器加入50μL內(nèi)標(biāo)溶液，混勻，采用雙內(nèi)標(biāo)定量。

在1.4分析條件下，得到有機(jī)氯的峰面積與濃度值之間的關(guān)系，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。其線性范圍、相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1，可以看出，有機(jī)氯線性關(guān)系良好。本方法的檢出限在優(yōu)化的方法條件下根據(jù)3倍信噪比計(jì)算得出，定量限在優(yōu)化的方法條件下以10倍信噪比計(jì)算得出，各農(nóng)藥檢測(cè)限與定量限的結(jié)果見(jiàn)表l。

2.3 試劑與樣品空白

用硅藻土代替土壤樣品，過(guò)程與土壤樣品分析過(guò)程一致來(lái)進(jìn)行溶劑與樣品空門實(shí)驗(yàn)：ASE提取后，提取液依次旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、過(guò)Florisil柱凈化，氮吹濃縮以后上GC-MS分析測(cè)定，結(jié)果表明在有機(jī)氯的保留時(shí)間處未發(fā)現(xiàn)定性定量離子，說(shuō)明有機(jī)氯沒(méi)有被檢出，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程未引入干擾雜峰。

2.4 凈化條件的優(yōu)化

2.4.1 洗脫溶劑的優(yōu)化

分別配制1 0%（v/v）二氯甲烷一正己烷和2%（v/v）丙酮一正己烷，向1g Florisil柱加入1μg有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)溶液，洗脫液的體積為10mL，結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯觯虻I外，10%（v/v）二氯甲烷/正己烷的回收率為70%-105%，洗脫效率明顯高于2%（v/v）丙酮/正己烷，故采用10%（v/v）二氯甲烷一正己烷作為洗脫液。

2.4.2 不同洗脫極性的比較

為了使有機(jī)氯從Florisil固相萃取柱全部洗脫下來(lái)，考察了20%（v/v）、30%（v/v）和40%（v/v）二氯甲烷一正己烷混合溶液對(duì)有機(jī)氯的洗脫效果。向1 9Florisil柱加入1μg有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)溶液，每10mL洗脫液為一個(gè)收集節(jié)點(diǎn)，共3個(gè)節(jié)點(diǎn)，結(jié)果見(jiàn)圖3?？梢钥闯觯?dāng)洗脫液的用量為30mL時(shí)，20%（v/v）二氯甲烷一正己烷混合溶液對(duì)異狄氏劑醛和硫丹硫酸鹽的洗脫率很低，但其余組分的洗脫率為70%-110%；30%（v/v）和40%（v/v）二氯甲烷一正己烷混合溶液對(duì)硫丹II的洗脫有干擾。根據(jù)研究的需要，選擇20%（v/v）二氯甲烷一正己烷混合溶液作為洗脫溶劑，用量為30mL。

2.5 ASE條件的優(yōu)化

2.5.1 溫度的優(yōu)化

溫度是影響ASE萃取效果的重要因素之一，它不僅影響著有機(jī)氯從土壤基體解析的效率，還影響著有機(jī)氯本身的化學(xué)行為。本文考察了不同溫度（60，80，100，120，150℃）對(duì)土壤中有機(jī)氯的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，4種六六六在120℃以下萃取效果好，150℃時(shí)萃取效果變差，可能的原因是六六六的飽和蒸汽壓較高，易揮發(fā)；DDTs在150℃時(shí)測(cè)得的數(shù)值偏低，可能的原因是這兩種物質(zhì)在高溫下有降解，綜合考慮六六六和DDTs的特點(diǎn)，選擇100℃作為有機(jī)氯的萃取溫度。

2.5.2 壓力的優(yōu)化

萃取壓力直接影響著有機(jī)氯的揮發(fā)，從而影響ASE的萃取效果。分別考察了700，1000，1500，1800，2000 psi 5個(gè)壓力條件對(duì)有機(jī)氯的影響，超過(guò)2000psi時(shí)，對(duì)儀器的密封性要求更高，為保護(hù)儀器最高壓力設(shè)為2000psi，結(jié)果如圖5所示。

從圖5可知，α-六六六、β一六六六、γ-六六六、δ-六六六、p，p’-DDE、p，p’-DDD、o，p’-DDT和p，p’-DDT這8個(gè)組分在700-1800psi的范圍內(nèi)的萃取效果沒(méi)有明顯的變化，但2000psi時(shí)萃取效果有一定幅度的提升，故選擇2000psi作為有機(jī)氯的萃取壓力。

2.5.3 循環(huán)次數(shù)和萃取時(shí)間的優(yōu)化

循環(huán)次數(shù)和萃取時(shí)間與ASE萃取效率有著直接的關(guān)系，萃取時(shí)間影響有機(jī)氯在溶劑中的動(dòng)態(tài)平衡。考察了1次、2次、3次和4次循環(huán)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，對(duì)于研究采用的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，1次循環(huán)就可以達(dá)到比較理想的效果，增加到2，3，4次以后，有機(jī)氯的提取效率沒(méi)有明顯的變化，為節(jié)約時(shí)間和提高相對(duì)效率，最終選擇1次循環(huán)。在確定了萃取次數(shù)以后，又分別考察了3，5，7，10，15，20min對(duì)有機(jī)氯萃取效率的作用，結(jié)果見(jiàn)圖7。

萃取時(shí)間延長(zhǎng)使得有機(jī)氯的解離更加充分。由圖7可知，除7min處有波動(dòng)外，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，萃取效率有所提高。而在15-20min之間，變化趨勢(shì)不明顯，為了提高工作效率，選定15min為萃取時(shí)間。

2.5.4 萃取溶劑的優(yōu)化

由于氯原子的存在，有機(jī)氯農(nóng)藥屬于極性化合物，根據(jù)“相似相溶”的原理，溶劑的極性高一些從土壤中萃取有機(jī)氯相對(duì)容易一些。選取4種混合溶劑并對(duì)比了它們的萃取效果，4種混合溶劑體積比分別為：丙酮：二氯甲烷=1：1；丙酮：正己烷=I：I；二氯甲烷：正己烷=I：I；丙酮：二氯甲烷：正己烷=1：1：1，結(jié)果見(jiàn)圖8。

由圖8可知，4種溶劑的萃取效率沒(méi)有明顯差異，而丙酮在后續(xù)的處理過(guò)程中需要進(jìn)行溶劑轉(zhuǎn)換，為了方便后面的旋蒸、凈化等過(guò)程，選取二氯甲烷：正己烷（I：I，v/v）作為ASE方法的萃取溶劑。

2.6 方法回收率和精密度

在優(yōu)化的條件下，采用空白樣品和某污染場(chǎng)地土壤樣品進(jìn)行空門和基體加標(biāo)試驗(yàn)，加標(biāo)量為5μg，經(jīng)全流程處理，計(jì)算平均值回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可知，空門樣品加標(biāo)實(shí)驗(yàn)中8種目標(biāo)組分回收率介于72.83%-122%之間；精密度介于1.01%-2.29%之間?；w加標(biāo)實(shí)驗(yàn)中8種目標(biāo)組分回收率介于64.84%-140.1%之間；精密度介于1.80%-3.16%之間。因此用ASE提取、Florisil柱凈化、GC/MS測(cè)定能夠準(zhǔn)確地分析研制土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中的有機(jī)氯。

2.7 與索氏提取法比對(duì)分析土壤質(zhì)控樣品

應(yīng)用前面優(yōu)化好的方法條件對(duì)美國(guó)Sigma-Aldrich RTC公司的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品進(jìn)行測(cè)定，并和索氏提取法進(jìn)行了比對(duì)，結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯?，索式提取和加速溶劑萃取對(duì)大部分物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果差異不顯著（P>0.05），且基本在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，相比而言ASE節(jié)約了時(shí)間成本和溶劑用量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要探討了針對(duì)研制土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的ASE與凈化方法的優(yōu)化，采用氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定土壤中的有機(jī)氯。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了ASE方法的萃取時(shí)間、萃取次數(shù)、萃取溶劑、萃取溫度和萃取壓力5個(gè)條件，同時(shí)優(yōu)化了凈化方法的洗脫溶劑、用量和氣相色譜質(zhì)譜條件。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明優(yōu)化的氣相色譜質(zhì)譜條件能夠達(dá)到有機(jī)氯的基線分離，優(yōu)化后的ASE以及凈化方法能夠提高研制土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的萃取效率，方法的線性關(guān)系高，回收率良好，檢出限較低，達(dá)到了方法檢出要求，優(yōu)化的方法可靠，重現(xiàn)性好，適合于實(shí)際土壤樣品的分析。