馬小杰

摘 要：近年來，環(huán)境保護(hù)部門要求各地對全國農(nóng)村土壤質(zhì)量和場地土壤污染狀況展開調(diào)查，選擇合適的多環(huán)芳烴分析方法尤為重要。用于土壤中多環(huán)芳烴的提取方法目前主要有索氏提取法、超聲提取法、超臨界流體萃取、微波輔助萃取、加壓流體萃取等方法。高污染的提取物通常需要使用多種凈化方法。檢測多環(huán)芳烴的方法主要有薄層層析熒光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法。其中高效液相色譜法可獲得較低的檢出限，氣相色譜質(zhì)譜法定性能力較好，可排除假陽性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)和限值要求選擇合適的檢測方法。

關(guān)鍵詞：液相色譜；快速溶劑萃?。欢喹h(huán)芳烴

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

多環(huán)芳烴指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)，并且其結(jié)構(gòu)以線性、角狀或簇狀排列的稠環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物。環(huán)境中的多環(huán)芳烴主要來源于含碳化合物的不完全燃燒，以及自然界中存儲的石油滲漏、某些植物、微生物的生物合成。多環(huán)芳烴性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中難降解，可在生物體內(nèi)蓄積，且具有“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。近年來，環(huán)境保護(hù)部門要求各地對全國農(nóng)村土壤質(zhì)量和場地土壤污染狀況展開調(diào)查，有機(jī)污染物主要包括有機(jī)氯農(nóng)藥和多環(huán)芳烴，選擇和建立合適的多環(huán)芳烴分析方法尤為重要。本文對國內(nèi)外關(guān)于多環(huán)芳烴的樣品前處理和儀器分析方法進(jìn)行總結(jié)評述。

1 提取方法

由于多環(huán)芳烴在土壤中的濃度較低，且基體復(fù)雜，容易造成干擾，不可直接測定，通常須經(jīng)過樣品前處理后才可以進(jìn)行上機(jī)分析。目前用于土壤中多環(huán)芳烴的提取方法主要有索氏提取法、超聲提取法、超臨界流體萃取、微波輔助萃取、加壓流體萃取等方法。

1.1 索氏提取

索氏提取是從固體物質(zhì)中萃取化合物的一種方法。利用溶劑將固體較長時間浸潤而將目標(biāo)化合物從待測物質(zhì)中提取出來。萃取前先將固體物質(zhì)研磨分散，以增加固液接觸的面積，放入提取套管中，然后再索氏提取器中用合適的溶劑開始提取。經(jīng)典索氏提取是全球認(rèn)可的萃取方法，EPA Method 3540和ISO/DIS 13877都采用索氏提取法提取土壤中半揮發(fā)性有機(jī)物和多環(huán)芳烴，其回收率較高，但需大量有機(jī)溶劑，操作繁瑣，提取時間較長，一般需16h以上。

1.2 超聲波提取

超聲波提取法將樣品與干燥劑混合后使用專用超聲波儀提取樣品，用真空過濾法或者離心分離法分離提取液。土壤和底泥中的多環(huán)芳烴是美國EPA推薦的方法之一（Method 3550），該方法簡單，一般需要幾個小時，超聲提取法不是非常嚴(yán)格和精確，再提取過程中可能會破壞某些有機(jī)物。

1.3 微波輔助萃取

微波輔助萃取是指利用微波加熱來加速溶劑對固體樣品中目標(biāo)萃取物的萃取過程，其具有萃取效率高、不破壞被測物質(zhì)、加熱均勻、污染小等特點(diǎn)。國外有研究發(fā)現(xiàn)，該方法可省略干燥步驟，直接新鮮濕樣萃取，因樣品中水分不會降低萃取效率，反而提高萃取效率。

1.4 加速溶劑萃取

加速溶劑萃取是在高溫、高壓下提取固體、半固體物質(zhì)中目標(biāo)化合物的前處理方法。多環(huán)芳烴提取時的溫度一般控制在100℃左右，壓力（1500～2000psi）。樣品用量一般為1g～30g，將樣品與適量干燥劑（無水硫酸鈉、粒狀硅藻土等）混合，研磨成100-200目，裝入不銹鋼萃取池中，使樣品在設(shè)定的溫度和壓力下靜態(tài)萃取，萃取液進(jìn)入接收瓶中。加速溶劑萃取法不僅得到與索氏提取法相當(dāng)?shù)姆治龌厥章?，而且減少了溶劑用量、縮短提取時間（10min～30min）。和樣品提取自動化的優(yōu)點(diǎn)。影響加速溶劑萃取萃取的因素主要是溫度和壓力。增加溫度有利于提高溶質(zhì)的溶解能力，同時利于溶劑分子向基體中擴(kuò)散，提高萃取效率。增加壓力使溶劑在其沸點(diǎn)以上時仍保持液態(tài)，但對萃取回收率和效率的影響不大。商業(yè)化加速溶劑萃取可一次提取多個樣品。

1.5 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取是近年來發(fā)展很快的一種樣品提取技術(shù)采用SFE方法萃取，只需要10min～60min就能完成。超臨界流體具有類似氣體的較強(qiáng)穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進(jìn)行萃取、分離單體。100%CO2超臨界萃取對16種環(huán)芳烴的低沸點(diǎn)、易揮發(fā)化合物的萃取效果好，對高沸點(diǎn)化合物的萃取應(yīng)在加入改進(jìn)劑的情況下適當(dāng)提高萃取溫度。超臨界流體萃取可不使用有機(jī)溶劑，低沸點(diǎn)、易揮發(fā)化合物的萃取效果好。由于其設(shè)備昂貴，在國內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。

2 凈化方式

對土壤樣品凈化處理可去除提取物種的干擾物和高沸點(diǎn)化合物，土壤多環(huán)芳烴提取所用的溶劑是非選擇性的，提取液中不僅僅有多環(huán)芳烴，還有可能存在有機(jī)污染物。因此，必須將提取液進(jìn)行純化，以使多環(huán)芳烴各組分峰較好的分離，提高色譜分析準(zhǔn)確度。土壤中多環(huán)芳烴凈化方法有吸附色譜法、凝膠滲透凈化、硫凈化和硫酸/高錳酸鉀凈化法等。由于土壤基質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)針對不同基質(zhì)會采取不同的凈化方法。高污染的提取物通常需要使用多種凈化方法。本文只針對常用的兩種方法展開論述。

2.1 吸附色譜法

柱層析凈化法常用的填料包括中性氧化鋁、弗羅里土、和硅膠。在多環(huán)芳烴的凈化和分離方面應(yīng)用最廣的是硅膠柱層析方法，且該方法為EPA標(biāo)準(zhǔn)方法（METHOD 3630）。商品化硅膠小柱在土壤中多環(huán)芳烴預(yù)處理中也有很廣泛地應(yīng)用，一般使用填料為500mg或者1000mg，節(jié)省了填充柱子的時間，使用較為方便，但如果干擾程度較大，仍推薦使用標(biāo)準(zhǔn)層析柱凈化法。

2.2 凝膠滲透凈化

凝膠凈化系統(tǒng)是根據(jù)凝膠滲透色譜原理對復(fù)雜樣品按照分子體積的大小進(jìn)行分離和分段收集，能有效去除樣品中的大分子基質(zhì)，及小分子干擾物質(zhì)，提高后續(xù)分析的靈敏度與準(zhǔn)確性，并且延長了分析柱的使用壽命。凝膠滲透色譜是一種體積排阻凈化過程，利用有機(jī)溶劑和疏水凝膠分離合成的高分子化合物，將需要分析的物質(zhì)從干擾物中分離出來。

3 分析方法

目前，檢測多環(huán)芳烴的方法主要有薄層層析熒光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法。

3.1 紙層析熒光法

紙層析熒光法靈敏度較高，但對于分析多組分樣品分離效果差，且操作步驟煩瑣，不適合批量樣品的分析。目前，測定多環(huán)芳烴應(yīng)用最廣的分析方法是液相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜法等。

3.2 高效液相色譜

由于高效液相色譜在分離復(fù)雜多環(huán)芳烴混合物方面的優(yōu)越性，高效液相色譜測定多環(huán)芳烴時，對某些多環(huán)芳烴有較高的分辨率和靈敏度。普通的C18柱并不能完全分離16種多環(huán)芳烴，很多色譜柱供應(yīng)廠家推出的多環(huán)芳烴專用柱，經(jīng)過特殊處理，可用于多環(huán)芳烴的分析，能夠完全分離16種多環(huán)芳烴。高效液相色譜具有選擇性好、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為普遍，已成為分析多環(huán)芳烴的首選方法。常用于多環(huán)芳烴的檢測器主要有三種：紫外檢測器、熒光檢測器和二極管矩陣檢測器。這三類檢測器各有優(yōu)缺點(diǎn)，可將熒光檢測器與其余兩類中的一類串聯(lián)，互為補(bǔ)充。紫外檢測器化合物濃度與響應(yīng)線性程度較好，尤其是對二環(huán)和三環(huán)化合物的響應(yīng)較強(qiáng)，如萘、苊、苊烯、芴。不同的多環(huán)芳烴，即使是互為同分異構(gòu)體，其激發(fā)光譜和熒光光譜也是互不相同的。所以經(jīng)過高效液相色譜分離后得到的各個多環(huán)芳烴組分的流出物，可用熒光檢測器測定。熒光檢測器通過設(shè)定激發(fā)波長和發(fā)射波長來優(yōu)化峰值響應(yīng)，多環(huán)芳烴中沸點(diǎn)較高的化合物熒光特性強(qiáng)，靈敏度高于紫外檢測器1個數(shù)量級。但熒光檢測器對苊烯基本無響應(yīng)，須配合紫外檢測器。二極管矩陣檢測（DAD）可以同時給出光譜和色譜譜圖，便于組分的定性和定量。

3.3 氣相色譜質(zhì)譜法

氣相色譜質(zhì)譜法使用質(zhì)譜檢測器，可以更好的對基體干擾嚴(yán)重的土壤定性，減少了假陽性的發(fā)生。適合于多組分多環(huán)芳烴的測定，其缺點(diǎn)是靈敏度比熒光法低。

結(jié)語

隨著社會工業(yè)化程度的提高，多環(huán)芳烴的污染已成為世界各國共同關(guān)注的問題。因多環(huán)芳烴在土壤中濃度較低，一般需要萃取富集，然后上機(jī)分析。傳統(tǒng)提取方法如索氏提取的提取效率較高，由于其操作簡單且不需要特殊的儀器一直被廣泛的應(yīng)用。但其提取時間長，自動化程度較低，而快速溶劑萃取、超臨界流體萃取，提取速度快，效率高，使用有機(jī)溶劑少，是未來多環(huán)芳烴提取的發(fā)展方向。為減少土壤中其它化合物的干擾，提高分析準(zhǔn)確度，需對提取后的樣品凈化。由于土壤基質(zhì)復(fù)雜，一般會針對不同基質(zhì)會采取不同的凈化方法。高污染的提取物通常需要使用多種凈化方法。檢測多環(huán)芳烴的方法主要有薄層層析熒光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法。其中高效液相色譜法可獲得較低的檢出限，氣相色譜質(zhì)譜法定性能力較好，可排除假陽性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)，限值要求選擇合適的檢測方法。

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