劉 彬，王 璠，熊 晶，吳 昊，賀小敏

(湖北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，武漢 430072)

隨著近30年來我國工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進，土壤環(huán)境問題呈現(xiàn)出多樣化、復雜化和區(qū)域化的發(fā)展態(tài)勢[1]。企業(yè)污染物排放是土壤環(huán)境污染的重要來源，多省已發(fā)布相關(guān)土壤重點監(jiān)管企業(yè)名單[2]，其中化學原料和化學制品制造業(yè)比例較大。氯苯類化合物(CBs)常被作為生產(chǎn)原料、反應助劑、傳熱材料和中間體等使用，在化學原料和化學制品制造業(yè)中應用廣泛[3]。CBs一般包括12種化合物，分別是氯苯(CB)、1，3-二氯苯(1，3-DCB)、1，4-二氯苯(1，4-DCB)、1，2-二氯苯(1，2-DCB)、1，3，5-三氯苯(1，3，5-TCB)、1，2，4-三氯苯(1，2，4-TCB)、1，2，3-三氯苯(1，2，3-TCB)、1，2，3，5-四氯苯(1，2，3，5-TCB)、1，2，4，5-四氯苯(1，2，4，5-TCB)、1，2，3，4-四氯苯(1，2，3，4-TCB)、五氯苯(PCB)和六氯苯(HCB)。它們是一類有刺激性氣味、化學性質(zhì)穩(wěn)定的化合物，具有遺傳致突變、致癌和致畸效應[4]。生態(tài)環(huán)境部于2018年發(fā)布GB 36600－2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》，規(guī)定了部分CBs的建設用地土壤污染風險篩選值和管制值，建立相應的分析方法是落實污染物監(jiān)測、管控的需要。

目前我國尚無針對土壤中CBs的分析方法標準，而涉及土壤中CBs的標準多為通用性方法，如測定揮發(fā)性有機物(國家環(huán)境保護標準HJ 605－2011《土壤和沉積物揮發(fā)性有機物的測定吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法》)、半揮發(fā)性有機物(國家環(huán)境保護標準HJ 834－2017《土壤和沉積物半揮發(fā)性有機物的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》)或有機氯農(nóng)藥(國家環(huán)境保護標準HJ 835－2017《土壤和沉積物有機氯農(nóng)藥的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》)的相關(guān)分析方法。幾個標準涉及的目標化合物種類繁多但覆蓋的CBs卻不多，針對性不強，無法很好滿足環(huán)境管理的監(jiān)測需求。

文獻[5]采用吹掃捕集與色譜聯(lián)用技術(shù)測定CBs，但四氯苯、五氯苯和六氯苯在捕集管、捕集阱和傳輸線等部件中殘留嚴重，進樣前需多次清洗、烘烤，對實際監(jiān)測工作造成諸多不便。本工作采用對固體樣品中污染物提取效率高且有機溶劑用量少的加速溶劑萃取法(ASE)，結(jié)合具有廣泛普及性且配有電子捕獲檢測器(ECD)的氣相色譜法(GC)，建立了土壤中1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB 等11 種CBs的測定方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A 型氣相色譜儀，配自動進樣器和ECD；E-916型加速溶劑萃取儀，配專用萃取池和接收瓶；FDU-2100型冷凍干燥機；Turbo VapⅡ型自動氮吹儀，配氮吹管；Visiprep TM DL 型固相萃取裝置；Welchrom Florisil型硅酸鎂小柱(1 000 mg/6 mL)。

11 種CBs(1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB)的標準儲備溶液:1 000 mg·L－1，介質(zhì)為正己烷。

11種CBs的標準溶液:300 mg·L－1，移取適量的1 000 mg·L－111種CBs的標準儲備溶液，用正己烷稀釋而成。

四氯間二甲苯(11種CBs的替代物)標準儲備溶液:1 000 mg·L－1，介質(zhì)為甲醇。

四氯間二甲苯(TCX)標準溶液:100 mg·L－1，移取適量的1 000 mg·L－1TCX 標準儲備溶液，用正己烷與丙酮以體積比95∶5組成的混合液稀釋而成。

正己烷、丙酮、二氯甲烷均為農(nóng)殘級；石英砂、無水硫酸鈉、硅藻土均為分析純。

1.2 儀器工作條件

1)加速溶劑萃取條件 預熱5 min，靜態(tài)萃取5 min；萃取壓力1.03×104Pa；沖洗體積60%；溶劑沖刷1 min，氣體沖刷2 min；萃取溶劑用量20 mL；萃取溫度100 ℃；萃取2次。

2)色譜條件 Agilent DB-1701毛細管色譜柱(30 m×250μm，0.25μm)；載氣為氮氣(純度不小于99.999%)，流量1.5 mL·min－1；尾吹氣流量60 mL·min－1；進樣口溫度250 ℃，檢測器溫度300 ℃；不分流進樣，進樣量1μL。柱升溫程序:初始溫度50 ℃，保持0.5 min；以8 ℃·min－1速率升溫至100 ℃，保持35 min；再以20 ℃·min－1速率升溫至220 ℃，保持5 min。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品采集、保存與制備

在湖北省鄂州市葛店開發(fā)區(qū)某農(nóng)藥廠(現(xiàn)已停止生產(chǎn))生產(chǎn)車間附近采集5處土壤表層樣品，以未檢出目標化合物的一處樣品作為基體，開展了條件優(yōu)化和方法精密度、準確度試驗。

將采集的土壤樣品放在搪瓷盤上、混勻，除去枝棒、葉片、石子等異物，于4℃以下密封保存，作為新鮮樣品。

采用冷凍干燥法分析時，將上述新鮮樣品放入冷凍干燥機中脫水，將干燥后的樣品研磨、混勻，并密封保存于干燥器中，作為冷凍干燥樣品。

1.3.2 加速溶劑萃取

稱取10 g左右的新鮮樣品或冷凍干燥樣品與10 g左右的硅藻土摻拌均勻后加入適量11種CBs的替代物，將萃取池組裝完成后，下部墊適量石英砂，將待萃取樣品全部轉(zhuǎn)入萃取池中，于上部鋪一層石英砂并加蓋濾紙片，放入加速溶劑萃取儀中，設定加速溶劑萃取條件進行萃取，收集萃取液。冷凍干燥樣品的萃取溶劑為正己烷；新鮮樣品的萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液。

1.3.3 萃取液的凈化

分析冷凍干燥樣品時，將萃取液氮吹濃縮，并用正己烷定容至1.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至進樣小瓶中按色譜條件進行測定。

分析新鮮樣品時，需先用適量無水硫酸鈉對上述所得萃取液脫水，再經(jīng)硅酸鎂小柱凈化，氮吹濃縮后按色譜條件進行測定。具體操作為:將硅酸鎂小柱固定在固相萃取裝置上，加入適量無水硫酸鈉，用適量正己烷活化硅酸鎂小柱，將約40 mL的新鮮樣品萃取液氮吹濃縮至1 mL，轉(zhuǎn)移至硅酸鎂小柱中，用2 mL正己烷分兩次洗滌氮吹管后將洗滌液全部轉(zhuǎn)入硅酸鎂小柱中，加入5 mL正己烷進行淋洗，收集全部淋洗液。將淋洗液氮吹濃縮，并用正己烷定容至1.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至進樣小瓶中按色譜條件進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按儀器工作條件對11種CBs的混合標準溶液(含30.0 mg·L－11，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB，含3.00 mg·L－11，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、TCX、HCB，含1.50 mg·L－11，2，3，4-TCB、PCB)進行測定，其色譜圖見圖1。

2.2 11種CBs替代物的選擇

圖1 11種CBs混合標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution of 11 CBs

試驗分別考察了12 種CBs在ECD 上的響應情況。結(jié)果表明:CB為10 000 mg·L－1(市售)時，響應值僅有10 000 Hz左右，是其他CBs響應值的千分之一以下(例如:1，2-DCB為25.0 mg·L－1時，響應值為25 000 Hz 左右，1，2，3，4-TCB 為2.50 mg·L－1時，響應值為80 000 Hz左右)，不適合采用ECD 測定。同時CB 的飽和蒸氣壓(1 330 Pa)較大，前處理過程中其極易損失，也不適宜與其他CBs同時測定。因此，試驗僅對土壤中除CB外的11 種CBs(1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB)進行測定。

由于土壤樣品基質(zhì)復雜，可以在前處理之前加入11種CBs的替代物(樣品中不含有、自然環(huán)境中不存在，但物理化學性質(zhì)與待測目標化合物相似的化合物)，通過其回收率評價樣品基體、樣品處理過程對分析結(jié)果的影響。

結(jié)合11種CBs的物理化學性質(zhì)，試驗采用2-氟聯(lián)苯和TCX 兩種常見替代物進行試驗，發(fā)現(xiàn)2-氟聯(lián)苯保留時間太短、出峰易與溶劑峰重疊且響應值較低，以TCX 為替代物較為合適。試驗選擇11種CBs的替代物為TCX。

2.3 樣品制備方法

大部分CBs屬于半揮發(fā)性有機物，一般制備冷凍干燥樣品或者新鮮樣品進行分析。目前各級環(huán)境監(jiān)測單位最普遍的選擇是制備新鮮樣品(一般具有較高含水率)進行分析，該法雖然操作簡單，但是往往需要選擇丙酮等水溶性萃取溶劑進行萃取，導致萃取液基質(zhì)較復雜、干擾物較多，若不經(jīng)除水和凈化處理，在一定程度上會影響化合物的回收率。若將新鮮樣品經(jīng)過冷凍干燥成為干樣，不僅省去了萃取液除水步驟、減少了化合物損失，而且萃取環(huán)節(jié)中萃取溶劑的選擇增多，萃取溶劑不再局限于選擇水溶性溶劑，可有效減少共萃物，缺點是冷凍干燥機有一定成本。試驗對冷凍干燥樣品和新鮮樣品的前處理條件均進行了研究。

2.4 加速溶劑萃取條件的選擇

2.4.1 萃取溶劑

各類環(huán)境樣品中CBs的萃取溶劑主要有正己烷、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、二硫化碳、乙醚、甲苯和甲醇。石油醚和正己烷極性相似；二硫化碳和甲苯毒性較強；乙醚作為麻醉劑在我國環(huán)境監(jiān)測實驗室使用不多；甲醇濃縮時間較長。因此，試驗采用正己烷、正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比1∶1組成的混合液、正己烷與乙酸乙酯以體積比1∶1組成的混合液等4種萃取溶劑，考察了萃取溶劑對冷凍干燥樣品中CBs萃取效果的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 萃取溶劑對冷凍干燥樣品中CBs萃取效果的影響Fig.2 Effect of extraction solvent on extraction effect of CBs in the freeze-dried sample

由圖2可知:萃取溶劑為正己烷與乙酸乙酯以體積比1∶1 組成的混合液時，CBs的回收率偏低(大多低于50%)；萃取溶劑為正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比1∶1組成的混合液時，CBs的回收率相當，分別為65.3%～123%，55.9%～128%，但萃取溶劑為正己烷時，萃取液的共萃物較少；萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液時，萃取液顏色最深，色譜圖中干擾峰最多，CBs的回收率為41.5%～195%。因此，當分析冷凍干燥樣品時，試驗選擇萃取溶劑為正己烷。

新鮮樣品因含水率較高，需使用水溶性萃取溶劑，最常用的萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液。因此，當分析新鮮樣品時，試驗選擇萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液，但萃取液基質(zhì)較復雜，上機測定前應凈化。

2.4.2 萃取溫度和萃取次數(shù)

試驗以正己烷(冷凍干燥樣品)和正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液(新鮮樣品)為萃取溶劑，進一步考察了萃取溫度和萃取次數(shù)對CBs萃取效果的影響。結(jié)果表明:固定萃取2次，萃取溫度分別為90，100 ℃時，CBs的回收率相當(分析冷凍干燥樣品時，CBs的回收率分別為59.8%～119%，65.3%～123%；分析新鮮樣品時，CBs的回收率分別為44.9%～166%，41.5%～195%)；固定萃取溫度為100 ℃，分別萃取2次和3次時，CBs的回收率差別不大(分析冷凍干燥樣品時，CBs的回收率分別為65.3%～123%，59.0%～125%；分析新鮮樣品時，CBs的回收率分別為41.5%～195%，40.7%～188%)。為減少有機溶劑用量(每個樣品每次萃取的萃取溶劑用量為20 mL)，試驗選擇萃取溫度為100 ℃，萃取2次。

2.5 萃取液凈化條件的選擇

2.5.1 凈化方法

測定CBs時最常見的樣品凈化方法是濃硫酸法、硅酸鎂小柱法(穿透式凈化)和凝膠色譜法，其中硅酸鎂小柱法操作簡單、成本低廉、最易推廣。試驗選用硅酸鎂小柱法。

2.5.2 淋洗劑

移取1 mL 新鮮樣品的萃取濃縮液加標后上樣，考察了正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比9∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比8∶2組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比9∶1組成的混合液等6種淋洗劑，在用量為10 mL時的凈化效果。結(jié)果表明:淋洗劑為正己烷時，凈化效果最好，色素基本保留在硅酸鎂小柱上，流出液較為澄清；淋洗劑為正己烷與丙酮以體積比95∶5 組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比9∶1組成的混合液時，凈化效果不佳，色素穿透現(xiàn)象較為明顯；淋洗劑為其他3種淋洗劑時，凈化效果較好。

試驗進一步比較了正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比9∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比8∶2組成的混合液等4種淋洗劑對CBs回收率的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 淋洗劑對CBs回收率的影響Fig.3 Effect of eluant on recovery of CBs

由圖3可知:淋洗劑為正己烷時，CBs的回收率最理想(69.0%～120%)；其他3種淋洗劑淋洗時，部分CBs的回收率偏高，可能與干擾物的穿透有關(guān)。試驗選擇淋洗劑為正己烷。

2.5.3 淋洗劑用量

移取1 mL 新鮮樣品的萃取濃縮液加標后上樣，以9 mL正己烷進行淋洗，淋洗液每流出1 mL收集1次，CBs的流出曲線見圖4。

由圖4 可知:當流出體積為8 mL 時(上樣1 mL、淋洗劑用量為7 mL)，所有CBs的淋洗回收率均保持穩(wěn)定。試驗選擇淋洗劑用量為7 mL。

2.6 色譜柱的選擇

圖4 CBs的流出曲線Fig.4 Effluent curves of CBs

試驗采用Agilent DB-5毛細管色譜柱和Agilent DB-1701毛細管色譜柱對CBs進行分離，發(fā)現(xiàn)大部分CBs在這兩種色譜柱上的分離度差別不大，但1，2，3，5-TCB 和1，2，4，5-TCB 在Agilent DB-5毛細管色譜柱上完全無法分開。試驗選用Agilent DB-1701毛細管色譜柱。

有機氯農(nóng)藥是采用GC-ECD測定的最常見的有機污染物。采用Agilent DB-1701毛細管色譜柱按儀器工作條件對有機氯農(nóng)藥進行分離。試驗發(fā)現(xiàn):α-六六六第一個出峰、保留時間為51.728 min，遲于CBs中最后一個出峰的HCB(保留時間為50.443 min)，有機氯農(nóng)藥不會對CBs的測定產(chǎn)生干擾。

2.7 標準曲線和檢出限

按儀器工作條件對11種CBs的混合標準溶液系列進行測定，以各CBs的質(zhì)量濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。11種CBs的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。

對空白樣品進行7次平行分析，根據(jù)國家環(huán)境保護標準HJ 168－2010《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導則》，以測定結(jié)果的3.143倍標準偏差計算方法檢出限(3.143s)，結(jié)果見表1。

表1 線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.1 Linearity ranges，linear regression equations，correlation coefficients and detection limits

2.8 準確度和精密度

測定CBs時，土壤樣品的制備方法可以采用兩種:樣品經(jīng)冷凍干燥后，以正己烷為萃取溶劑進行加速溶劑萃取，將萃取液濃縮后按色譜條件進行測定(簡稱干法)；新鮮樣品以正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液為萃取溶劑進行加速溶劑萃取，萃取液經(jīng)脫水和硅酸鎂小柱凈化后收集所有淋洗液，將淋洗液濃縮后按色譜條件進行測定(簡稱濕法)。分別采用干法和濕法制備土壤樣品，按試驗方法進行分析，并進行加標回收試驗，計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD)，結(jié)果見表2。

由表2可知:回收率為45.3%～140%，RSD 為2.7%～24%。方法的準確度和精密度滿足HJ 835－2017的要求。

2.9 樣品分析

在湖北省鄂州市葛店開發(fā)區(qū)某農(nóng)藥廠(現(xiàn)已停止生產(chǎn))生產(chǎn)車間附近采集5處土壤表層樣品，分別為廠界西南、廠界東南、生產(chǎn)車間東南1＃門、生產(chǎn)車間西南2＃門和車間東面3＃門。

按試驗方法用干法對土壤樣品進行分析。結(jié)果表明:在生產(chǎn)車間東南1＃門、生產(chǎn)車間西南2＃門這2處采集的土壤樣品中檢出HCB，測定值依次為0.018，0.024 mg·kg－1。

表2 準確度和精密度試驗結(jié)果(n＝6)Tab.2 Results of tests for accuracy and precision(n＝6)