張莉+左海英+張永濤

摘要：建立了土壤中染料母體偶氮苯和咔唑加速溶劑萃取-在線凈化檢測(cè)方法。土壤經(jīng)石英砂分散后，裝入底部有氟羅里硅土粉和石墨炭黑粉的萃取池中，以丙酮-正己烷（V/V，1∶1）為溶劑用加速溶劑萃取儀萃取并同時(shí)完成凈化，用DB-5MS柱分離，以氣相色譜-質(zhì)譜定性定量檢測(cè)?？疾炝溯腿∪軇?、萃取溫度、分散劑、土壤TOC及凈化劑等因素的影響，對(duì)空白土壤樣品進(jìn)行3種濃度水平的加標(biāo)試驗(yàn)，其平均回收率為72.0%～113.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在7.6%～15.8%。此方法用于土壤樣品的檢測(cè)，部分樣品中有偶氮苯和咔唑檢出。

關(guān)鍵詞：偶氮苯；咔唑；氣相色譜-質(zhì)譜；土壤；在線凈化

中圖分類號(hào)：O621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）01-0112-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.029

Abstract： A method that accelerated solvent extraction and in situ purification of pro-dyes，namely azobenzene and carbazole，was carried out in this research. A soil sample，mixed with some silica sand，was placed in the extract cell with fluorine silica powder and graphitized carbon powder；two objectives were extracted by acetone-hexane（V∶V，1∶1），and in situ purified in the accelerated solvent extractor. Then they were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry using a DB-5MS column. We studied the influence of extracting solvent，temperature，dispersing agent，TOC content. Difference of in situ and off situ purification as well as superiority of composite purification was also discussed in this study. Spiked recoveries of three concentrations ranged from 72.0%～113.7% with relative standard deviation 7.6%～15.8%. Real sample analysis was constructed by this method， and some azobenzene and carbazole were detected.

Key words： azobenzene； carbazole； Gas Chromatography-mass Spectrometry； soil； in situ purification

化學(xué)合成染料因合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、色牢度好等優(yōu)點(diǎn)，在19世紀(jì)就已廣泛用于紡織印染業(yè)。化學(xué)合成染料的使用極大地豐富了人民生活的同時(shí)，對(duì)人類的危害也顯現(xiàn)出來(lái)，其潛在的致癌致敏性被臨床試驗(yàn)所驗(yàn)證[1，2]，這其中以咔唑和偶氮苯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的染料表現(xiàn)的更為明顯，如偶氮染料所衍生的致癌芳香胺改變?nèi)梭w的DNA，引起人體病變；咔唑染料對(duì)眼睛、皮膚的刺激性等。作為染料母體，咔唑和偶氮苯有一定的致癌性，并且其化學(xué)性質(zhì)相對(duì)活躍，隨印染廢水沉積于土壤，在一定的溫度、酸度和金屬離子等作用下，還有衍生成氧化偶氮苯、氫化偶氮苯和苯胺等多種致癌化合物的可能，對(duì)人類造成極大的危害，而以紡織品為范疇的檢測(cè)方法[3-5]難以滿足土壤中這兩種化合物的檢測(cè)要求。因此建立土壤中咔唑、偶氮苯靈敏快捷的檢測(cè)方法，對(duì)合理評(píng)價(jià)土壤污染狀況，了解其在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化、控制土壤污染蔓延等有重要意義。

加速溶劑萃取是近年來(lái)廣泛用于固體和半固體樣品有機(jī)污染物提速的一種新的萃取技術(shù)，同經(jīng)典的索氏提取、超聲提取和搖瓶提取等方法相比，該法是一種在提高溫度和壓力條件下的自動(dòng)化提取方法，其突出的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑用量少、快速、回收率高[6，7]。方法擬以咔唑和偶氮苯為研究對(duì)象，采用加速溶劑萃取技術(shù)對(duì)其進(jìn)行萃取并對(duì)萃取液在線凈化[8]，以氣相色譜-質(zhì)譜定性定量分析。通過(guò)對(duì)萃取、凈化和色譜質(zhì)譜等條件的優(yōu)化，確保該方法準(zhǔn)確、快捷、低污染，并可應(yīng)用于土壤中該類有機(jī)物的實(shí)際檢測(cè)工作。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

ASE200型加速溶劑萃取儀、33 mL萃取池； Q2010氣相色譜儀-質(zhì)譜聯(lián)用儀（EI源）；氮吹儀、TOC-VCPA 總有機(jī)碳分析儀（日本島津公司）。

丙酮、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、正己烷（農(nóng)殘級(jí)）；硫酸鈉；石英砂；氟羅里硅土粉和石墨炭黑粉（VARIAN）。

偶氮苯和咔唑（Dr.Ehrenstorfer公司，標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制均以丙酮為溶劑）。

1.2 色譜條件

毛細(xì)管色譜柱：DB-5MS柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

色譜程序升溫條件：初始溫度40 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min升至295 ℃，保持5 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積為1 μL。

1.3 質(zhì)譜條件endprint

離子源類型為EI源；電壓70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸桿溫度280 ℃。

掃描方式選擇離子掃描。

1.4 試驗(yàn)方法

稱取土壤樣品（80目）10 g、石英砂20 g和適量的硫酸鈉于燒杯中，攪拌均勻，使土壤呈流沙狀態(tài)。將流沙狀態(tài)的土壤轉(zhuǎn)移到萃取池中（萃取池預(yù)先加入氟羅里硅土粉1 g和石墨炭黑粉0.1 g），并用石英砂填滿萃取池，加蓋，裝入快速溶劑萃取儀。于爐溫100 ℃、壓力10.34 MPa，靜態(tài)10 min（5 min預(yù)熱平衡之后）時(shí)，以丙酮-正己烷（V/V，1∶1）為萃取溶劑萃取2次，沖洗體積為萃取池體積的60%，高純氮?dú)獯祾呤占崛∫?。將提取液?0 ℃水浴時(shí)氮吹濃縮，最后用正己烷定容至1.0 mL，于氣相色譜-質(zhì)譜（EI源）檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取條件

偶氮苯和咔唑在多數(shù)有機(jī)溶劑中溶解度較大，因此其萃取液的選擇范圍較寬，以甲基叔丁基醚、丙酮、丙酮-二氯甲烷混合溶劑（V/V，1∶1）及丙酮-正己烷混合溶劑（V/V，1∶1）為萃取溶劑，其回收率均在70%以上。但分析發(fā)現(xiàn)，用上述4種溶劑萃取所產(chǎn)生的樣品基質(zhì)差別較大，其萃取溶劑的極性越強(qiáng)所造成的樣品基質(zhì)越多，因此采用極性較弱的丙酮-正己烷（V/V，1∶1）為萃取溶劑。萃取溫度100～120 ℃時(shí)，基本不影響化合物的回收率。但萃取溫度的升高、時(shí)間的增加及超過(guò)2次的萃取次數(shù)都會(huì)造成萃取液的基質(zhì)增多，對(duì)凈化和檢測(cè)形成負(fù)擔(dān)，因此萃取溫度確定為100 ℃、萃取時(shí)間為10 min、萃取次數(shù)為2次。

2.2 樣品分散度及凈化條件的選擇

石英砂在分析過(guò)程中對(duì)樣品起分散作用。同一土壤樣品加入石英砂的萃取效果明顯好于不加石英砂的萃取效果，這是由于前者有利于溶劑更好地浸潤(rùn)樣品基體，萃取更充分，而后者影響溶劑對(duì)土壤層的穿透力，萃取效果受到限制。因此，除上述基本的萃取條件外，石英砂的分散作用也是保證提取效率的一個(gè)重要要素。

用氟羅里硅土粉和石墨炭黑粉對(duì)萃取液在線凈化[8]。但石墨炭黑粉的添加量對(duì)兩種染料的回收率有一定的影響。當(dāng)加入量低于0.1 g時(shí)，其脫色效果較差、色譜背景值較高，但回收率在72%以上，隨著石墨炭黑加入量的增大，其脫色效果雖然較好，但回收率降低，經(jīng)試驗(yàn)分析，石墨炭黑粉的加入量控制在0.1 g左右時(shí)回收效果較好。

2.3 土壤TOC的影響

以總有機(jī)碳分析儀（TOC-VCPA）對(duì)土壤TOC進(jìn)行測(cè)定。對(duì)TOC<2%的土壤樣品進(jìn)行濃度為20 μg/kg的加標(biāo)分析（萃取后定容體積為1.0 mL時(shí)，儀器測(cè)定的濃度約為200 μg/L），偶氮苯和咔唑的回收率在84%～114%。對(duì)TOC在2%～3%的土壤進(jìn)行20 μg/kg的加標(biāo)分析，其回收率仍大于72%。對(duì)TOC>4%的土壤樣品進(jìn)行同樣濃度的加標(biāo)分析，其色譜背景值較大，高度凈化才能完成檢測(cè)，這導(dǎo)致了回收率明顯偏低，因此方法不適用于TOC>4%的土壤測(cè)定。對(duì)此類樣品的測(cè)定，本方法將取樣量減少為2 g左右。

2.4 定性定量分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜法（EI源）對(duì)提取液分析。通過(guò)質(zhì)譜全掃描方式以保留時(shí)間和相應(yīng)的定量離子（豐度最大的離子）為依據(jù)對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)質(zhì)譜選擇離子掃描方式對(duì)化合物進(jìn)行定量分析。偶氮苯和咔唑的色譜運(yùn)行時(shí)間分別為13.658和15.692 min，定量離子（m/z）分別為77.0和167.1。在優(yōu)化條件下的質(zhì)譜、色譜情況分別見(jiàn)圖1和圖2。

2.5 線性范圍和檢出限

以正己烷為溶劑制備濃度范圍為10～500 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液（按10 g土計(jì)算，線性范圍為1～50 μg/kg），在優(yōu)化的色譜、質(zhì)譜條件下分析，以各化合物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。檢出限以3倍的信噪比（3S/N）計(jì)算，其相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.6 樣品分析及土壤加標(biāo)分析

對(duì)采用地下水灌溉的農(nóng)田土壤分析（S1～S3），這兩種污染物沒(méi)有檢出；對(duì)印染排污渠周邊的土壤分析（S4～S8），檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)土壤（S6）進(jìn)行不同濃度的加標(biāo)回收試驗(yàn)，按照試驗(yàn)方法處理，其測(cè)定值減去未加標(biāo)時(shí)的檢測(cè)結(jié)果，除以理論加標(biāo)量計(jì)算回收率，并以7次測(cè)定結(jié)果計(jì)算其精密度，結(jié)果見(jiàn)表3。

3 小結(jié)

目前對(duì)偶氮苯和咔唑的檢測(cè)基本停留在以紡織品為范疇的檢測(cè)方法上，本方法通過(guò)對(duì)分析條件的優(yōu)化，建立了加速溶劑萃取-在線凈化分析土壤中這兩種污染物的方法，土壤加標(biāo)及實(shí)際樣品分析結(jié)果說(shuō)明了該方法的可行性和必要性。方法簡(jiǎn)便、靈敏、實(shí)用性強(qiáng)。

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