蘇明玉，顧曉明，沈瑩

（蘇州市環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇蘇州 215004）

連續(xù)流動分析法測定土壤中的揮發(fā)酚

蘇明玉，顧曉明，沈瑩

（蘇州市環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇蘇州 215004）

建立了連續(xù)流動分析儀測定土壤中揮發(fā)酚含量的方法。稱取5 g左右的土壤樣品，以磷酸調(diào)節(jié)pH值為4，加入適量水并進(jìn)行蒸餾，餾出液用連續(xù)流動分析儀測定揮發(fā)酚含量。在4.96～200 μg/L范圍內(nèi)，揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度與相對峰高線性相關(guān)，線性方程為y=235.31x+51.6，相關(guān)系數(shù)r2=0.999 8，揮發(fā)酚的檢出限為1.24 μg/L。取2種土壤樣品分別進(jìn)行6次平行測定，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.52%，1.56%。對2種揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測試，相對誤差分別為1.90%，2.08%，加標(biāo)回收率在87.8%～95.5%之間。該方法適合大批量樣品的連續(xù)分析，且無需使用三氯甲烷，與傳統(tǒng)方法相比更安全環(huán)保。

連續(xù)流動分析；土壤；揮發(fā)酚

酚類為原生質(zhì)高毒物質(zhì)。環(huán)境酚污染主要來自焦化廠、煤氣發(fā)生站、煉油廠及木材防腐、絕緣材料制造、制藥、造紙、酚類化工廠排放的廢水、廢氣。酚類化合物揮發(fā)到空間會污染大氣，含酚廢水流入農(nóng)田會污染土壤，流入地下則會污染地下水。被酚類污染的土壤會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或枯死。4-氨基安替比林分光光度法為目前各國普遍采用的分析方法［1-2］，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法亦選用該方法進(jìn)行酚類有機(jī)物的測定［3］。但該法預(yù)處理均需手工操作，且需經(jīng)過蒸餾、富集、冷凝、萃取、比色等一系列繁瑣過程，檢測效率低。

近年來，基于傳統(tǒng)分光光度法的基本原理，連續(xù)流動分析法（Continuous Flow Analytical，CFA）逐漸代替了傳統(tǒng)方法。該方法具有分析速度快，節(jié)省人力、物力，對環(huán)境污染小等優(yōu)勢，特別適合于大批量樣品的連續(xù)測定［4-5］。土壤基質(zhì)較為復(fù)雜，樣品前處理方式和過程對分析結(jié)果的影響很大。土壤中揮發(fā)酚的樣品前處理方法通常采用加酸蒸餾法和加水浸提法兩種［6-9］。加酸蒸餾法所用玻璃儀器較少，操作簡便，不用氯化汞等有害物質(zhì)，對環(huán)境污染較小。

采用加酸蒸餾法對揮發(fā)酚土壤樣品進(jìn)行預(yù)處理，餾出液用連續(xù)流動分析儀進(jìn)行測定，既可避免取樣量過大而導(dǎo)致蒸餾不完全，又可大大提高分析效率，并獲得準(zhǔn)確結(jié)果。

1　實驗部分

1.1主要儀器與試劑

連續(xù)流動分析儀：SAN++型，荷蘭SKALAR分析儀器公司；

全玻璃蒸餾器：500 mL；

六聯(lián)電爐：1 000 W×6，上海浦東榮豐儀器有限公司；

Brij35溶液：聚氧乙烯月桂醚溶液，250 mL，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，荷蘭SKALAR分析儀器公司；

4-氨基氨替比林溶液：稱取0.65 g 4-氨基氨替比林，溶于800 mL水中，加入Brij35溶液5.0 mL，定容至1 000 mL；

緩沖溶液：稱取2.0 g鐵氰化鉀、3.0 g硼酸和5.0 g氯化鉀，溶于800 mL水中，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH值至10.3，定容至1 000 mL；

揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液：500 mg/L苯酚溶液，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GSB 07-1281-2000，批號為102308，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

水質(zhì)揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品：（1）（36.9±2.7） μg/L，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GSBZ 50003-1988，批號為200340；（2）（57.7±4.1） μg/L，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GSBZ 50003-1988，批號為200339，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；

土壤樣品：污水廠廠區(qū)內(nèi)土壤。

1.2方法原理

一定量的土壤樣品經(jīng)過加酸蒸餾法，得到含有揮發(fā)酚成分的餾出液。利用連續(xù)流動的方法，將樣品帶入蠕動泵并與磷酸混合，在線蒸餾。樣品在線蒸餾出來的酚類化合物與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)后，與4-氨基安替比林結(jié)合生成橙紅色化合物，其水溶液在505 nm處有最大吸收。根據(jù)土壤樣品的取樣量、蒸餾體積、含水率等計算揮發(fā)酚的含量。

1.3樣品消解

稱取5.0 g新鮮土壤樣品于蒸餾瓶中，加入250 mL水，加入數(shù)粒玻璃珠以防暴沸，再加入2滴0.5 mg/mL甲基橙指示液，用磷酸溶液（1∶10）調(diào)節(jié)pH值至4（溶液呈橙紅色），最后加入5.0 mL 0.1 g/mL硫酸銅溶液。連接冷凝器并加熱蒸餾，至蒸餾出約225 mL時停止加熱，放冷。向蒸餾瓶中加入25 mL水，繼續(xù)蒸餾至餾出液為250 mL為止。蒸餾過程中，若發(fā)現(xiàn)甲基橙紅色褪去，應(yīng)在蒸餾結(jié)束后再加1滴甲基橙指示液。若發(fā)現(xiàn)蒸餾后殘液不呈酸性，則應(yīng)重新取樣，增加磷酸加入量，進(jìn)行蒸餾。

1.4儀器工作參數(shù)

泵速：6 r/min；周期：161 s；出峰時間：400 s；標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性處理方式：平均值；校正曲線擬合方式：一次方程；強(qiáng)制通過零點：否；進(jìn)樣時間：80 s；清洗時間：80 s；空氣時間：1 s。

1.5實驗方法

實驗步驟參照荷蘭SKALAR SAN++型連續(xù)流動分析儀使用說明書進(jìn)行。步驟如下：

（1）連接進(jìn)樣管和自動進(jìn)樣器，把試劑管分別插入相應(yīng)試劑瓶，關(guān)閉泵蓋，壓上泵氣閥桿，打開加熱器、循環(huán)水浴、氣源等；

（2）檢測槽內(nèi)插入505 nm濾光片和酚檢測池，依次打開進(jìn)樣器、數(shù)字處理器、主機(jī)和電腦的電源開關(guān)，開機(jī)運行；

（3）打開FLOW ACCESS分析軟件。編輯樣品表格，設(shè)置樣品位置、類型、編號和其它參數(shù)，保存退出；

（4）將酚標(biāo)準(zhǔn)樣品及水樣按照樣品表格的順序，置于自動進(jìn)樣器上，若酚含量高于0.2 mg/L，取適量水樣稀釋后分析；

（5）待基線穩(wěn)定后，點擊“start”鍵，進(jìn)入分析狀態(tài)，進(jìn)樣針依次取樣分析；

（6）分析結(jié)束后，實時監(jiān)控和結(jié)果屏幕關(guān)閉，系統(tǒng)停止運行，打印分析結(jié)果。

2　結(jié)果與討論

2.1樣品處理方法的選擇

土壤揮發(fā)酚的前處理方法有加酸蒸餾法和加水浸提法兩種。黃晶等［6］利用加水浸提法作為前處理方法，加入氯化汞等試劑，在翻轉(zhuǎn)振蕩器上振蕩，將混懸液沉淀后進(jìn)行測定。該方法的前處理過程需使用有毒試劑，且振蕩會造成揮發(fā)酚的損耗，使測定結(jié)果偏低。張吉喆［7］用測定檢出限、精密度、加標(biāo)回收3個試驗，比較兩種方法后發(fā)現(xiàn)，采用加酸蒸餾法作為前處理方法，土壤中揮發(fā)酚的檢出限更低，加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果更令人滿意。李鐘瑋等［8］認(rèn)為，不同性質(zhì)的土壤應(yīng)采用不同方法進(jìn)行前處理，如果土壤礦物油含量較高，酚類基本存在于有機(jī)質(zhì)當(dāng)中，則利用加水浸提法不能將揮發(fā)酚完全提取，而用加酸蒸餾法更為合適。本實驗所用土壤樣品取自污水廠廠區(qū)內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量較高，綜合考慮，采用加酸蒸餾法進(jìn)行前處理。

2.2實驗條件的選擇

加酸蒸餾法在蒸餾過程中易產(chǎn)生泡沫，土壤附著在蒸餾瓶上，在蒸餾過程中可能沒有很好的參與反應(yīng)，而使得揮發(fā)酚在土壤中未被釋放出來，造成測定結(jié)果偏低，因此新鮮土壤的用量是實驗條件選擇的關(guān)鍵。選擇同一種土壤樣品，分5.0，10.0，20.0，50.0 g 4種用量進(jìn)行稱量，每種各2份，用加酸蒸餾法收集餾出液，利用連續(xù)流動分析法對水樣進(jìn)行測定，再換算成土壤揮發(fā)酚含量，對測定結(jié)果進(jìn)行比較，見表1。

表1　4種用量的土壤樣品測定結(jié)果

由表1可知，隨著稱樣量增加，測得酚含量呈現(xiàn)下降趨勢，而稱樣量為5.0 g和10.0 g時測定結(jié)果相近。測定結(jié)果表明，20.0 g，50.0 g的稱樣量是過量的，揮發(fā)酚有所損失，無法得到有效的收集。稱取5.0 g和10.0 g土壤樣品比較合適，由于稱取5.0 g土壤樣品產(chǎn)生的泡沫更少，對pH值的改變程度更小，因此稱取5.0 g土壤更為合適。

2.3線性方程

使用揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，用1%的磷酸溶液配制成質(zhì)量濃度分別為0.0，20.0，40.0，80.0，120，160，200 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以連續(xù)流動分析法測定，以相對峰高y為縱坐標(biāo)，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度x（mg/L）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，在質(zhì)量濃度為4.96～200 μg/L的范圍內(nèi)，線性方程為y=235.31x+51.6，相關(guān)系數(shù)r2=0.999 8。

2.4檢出限

根據(jù)美國環(huán)保協(xié)會（EPA）對檢出限的相關(guān)規(guī)定［10-11］，按照與制作標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的配制方法配制8.0 μg/L的揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照檢出限的測定方法進(jìn)行10次平行測定，測定結(jié)果見表2。當(dāng)餾出液體積為250 mL時，折算出土壤樣品中酚的檢出限為0.31 μg。

表2　檢出限的測定結(jié)果 μg/L

2.5精密度試驗

稱取2個采樣地點的土壤樣品，每種樣品平行稱取6份，每份約5.00 g，同時測定土壤含水率。土壤樣品消解過程按照1.3步驟進(jìn)行，分別測定樣品的揮發(fā)酚含量，計算測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表3。由表3可知，兩種樣品平行測定6次所得相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.52%，1.56%，表明該方法測定土壤樣品的平行性較好，具有良好的精密度。

表3　精密度試驗結(jié)果

2.6標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定

市面上無法購買到揮發(fā)酚土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，而連續(xù)流動分析法是以水質(zhì)為基礎(chǔ)的檢測方法，因此選取2種國家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)的水質(zhì)揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品，每種樣品平行測定6次，測定結(jié)果見表4。由表4可知，該方法對兩種標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果的相對誤差分別為1.90%，2.08%，均在允許范圍內(nèi)，表明該方法測定揮發(fā)酚具有良好的準(zhǔn)確度。

表4　標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果

2.7加標(biāo)回收試驗

稱取6種土壤樣品，各加入100 μg/L揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.3方法對樣品進(jìn)行消解處理，餾出液按照1.5方法進(jìn)行分析，結(jié)果見表5。由表5可知，利用該方法進(jìn)行土壤樣品分析，加標(biāo)回收率在88.9%～95.5%之間，說明該方法準(zhǔn)確度較高。

表5　加標(biāo)回收試驗結(jié)果

3　結(jié)語

連續(xù)流動分析法測定土壤當(dāng)中的揮發(fā)酚，具有分析速度快、消耗試劑少、準(zhǔn)確度和精密度較高等優(yōu)點，尤其適用于大批量樣品的連續(xù)分析。將樣品通過加酸蒸餾消解的前處理方式和連續(xù)流動分析法相結(jié)合，能夠大幅提高土壤樣品中揮發(fā)酚的檢測效率，與傳統(tǒng)的4-氨基安替比林分光光度法相比，省去了萃取和比色的步驟，無需使用三氯甲烷，減少了對實驗人員身體的危害。該方法為土壤中揮發(fā)酚的測定提供了新的思路。

［1］ HJ 503-2009 水質(zhì) 揮發(fā)酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法［S］.

［2］ EPA METHOD 9065 PHENOLICS（Spectrophotometric，anual 4-AAP with Distillation）［S］.

［3］ ISO 6439-1984 水質(zhì) 酚指數(shù)的測定 蒸餾后4-氨基安替比林光度測定法［S］.

［4］ 葛明，呂清，秦宏兵，等.間隔流動分析儀測定水中的揮發(fā)酚［J］.污染防治技術(shù)，2008，21（4）： 103-105.

［5］ 鄭素琴. SKALAR San++型連續(xù)流動分析儀測定水中揮發(fā)酚的方法研究［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2011，17（7）： 26-29.

［6］ 黃晶，黃瑩，黎莉，等.流動注射分析法在農(nóng)村環(huán)境土壤揮發(fā)酚測定中的應(yīng)用［J］.污染防治技術(shù)，2013，26（2）： 53-63.

［7］ 張吉喆.土壤揮發(fā)酚測定前處理方法的比較［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2014，34（10）： 60-62.

［8］ 李鐘瑋，梁健，王學(xué)軍，等.土壤中揮發(fā)酚的測定及質(zhì)量控制［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，1997，7（3）： 41-43.

［9］ 齊占虎.土壤中揮發(fā)酚的測定［J］.河北化工，2009，32（9）：72-73.

［10］ EPA SW-846 The methods for evaluating solid waste，physical /chemical methods ［S］.

［11］ 張英利，許安民，尚浩博，等. AA3型連續(xù)流動分析儀測定土壤和植物全氮的方法研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，34（10）： 128-132.

Determination of Volatile Phenol in Soil by Continuous Flow Analytical Method

Su Mingyu， Gu Xiaoming， Shen Ying
（Suzhou Environmental Monitoring Center， Suzhou 215004， China）

A method was set up for determining the content of volatile phenol in soil by continuous flow analyzer. 5 g soil samples was used， and phosphoric acid was added into sample solution to adjust pH to 4. After distilled with water， the volatile phenol content of the distillate liquid was determined by using continuous flow analyzer. The mass concentration was linear with the relative peak height in the range of 4.96-200 μg/L， the linear equation was y=235.31x+51.6， the correlation coefficient of r2was 0.999 8， and the detection limit was 1.24 μg/L. Two kinds of soil samples were used for parallel determination by six times， and the relative standard deviation were 1.52%， 1.56%， respectively. Two kinds of volatile phenol standard samples were determined by this method， and the relative errors were 1.90%， 2.08%， respectively. The standard addition recoveries were 87.8%-95.5%. This method is suitable for the continuous analysis of large quantities of samples without using chloroform， and it is more safety and harmless compared with the traditional method.

continuous flow analysis； soil； volatile phenol

O657.3

A

1008-6145（2016）02-0060-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.017

聯(lián)系人：蘇明玉；E-mail： 69954306@qq.com

2016-01-17