王 瑞，王 利，楊 毅，包蘇英

（杭州中一檢測研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

硝基甲苯是一種無色或淡黃色晶體，具有硝基苯的氣味，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯等有機溶劑，由于硝基取代位置不同，其又分為鄰硝基甲苯、間硝基甲苯、對硝基甲苯3種結(jié)構(gòu)。硝基甲苯會隨著生產(chǎn)和使用流入到土壤中，由于硝基甲苯對人體和環(huán)境存在高致畸、致癌性，建立一種簡便、快速、準確檢測土壤中3種硝基甲苯的方法具有十分重要的意義。目前國家已就環(huán)境空氣和水質(zhì)中的硝基苯類化合物的檢測出臺了標準文件。土壤中硝基苯類化合物的常用檢測方法有超聲提取—氣相色譜法、微波萃取—氣相色譜法、固相萃取—氣相色譜-質(zhì)譜法。其中超聲提取—氣相色譜法和微波萃取—氣相色譜法前處理操作繁瑣，檢測靈敏度較低，檢出限高，不能滿足測定土壤中硝基苯類化合物的要求；固相萃取—氣相色譜-質(zhì)譜法萃取時間較長，樣品處理過程繁瑣，易受基體干擾，且在萃取過程中消耗大量對環(huán)境和人體有害的有機試劑，樣品轉(zhuǎn)移過程會損失，檢測結(jié)果偏低。而土壤中硝基苯類化物的測定方法特別是前處理方法尚未統(tǒng)一。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》僅規(guī)定了土壤中硝基苯、二硝基甲苯的檢測方法，并無關(guān)于對硝基甲苯的檢測規(guī)定。加壓流體萃取方法消耗有機溶劑少，對環(huán)境污染小，具有萃取效率高，操作方便、快捷等特點，是一種環(huán)保型樣品處理方法。現(xiàn)有文獻研究報道了加壓流體萃取—氣相色譜-質(zhì)譜法檢測土壤中的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥、有機氯農(nóng)藥、酞酸酯類和多環(huán)芳烴等，但對該法應用于硝基苯類化合物尤其是硝基甲苯的測定尚未有報道。

本研究優(yōu)化了氣相色譜-質(zhì)譜條件，建立了加壓流體萃取—氣相色譜-質(zhì)譜法檢測土壤中3種硝基甲苯的分析方法，可滿足土壤中痕量硝基甲苯的檢測需要。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

硝基苯類化合物標準溶液：含8種硝基苯類化合物（鄰硝基甲苯、間硝基甲苯、對硝基甲苯、2，4-二硝基甲苯、2，6-二硝基甲苯、2，4，6-三硝基甲苯、1，3，5-三硝基苯、2，4，6-三硝基苯甲酸）的甲醇溶液，質(zhì)量濃度分別為1 000 μg/mL；硝基苯類化合物標準使用液：由硝基苯類化合物標準溶液用正己烷稀釋并定容配制，質(zhì)量濃度分別為100 μg/mL（標準使用液-1）、10.0 μg/mL（標準使用液-2）；1-溴-2-硝基苯（內(nèi)標物）標準品：純度為99%；五氯硝基苯（替代物）標準溶液：五氯硝基苯的甲醇溶液，質(zhì)量濃度為1 000 μg/mL；五氯硝基苯（替代物）標準使用液：由五氯硝基苯標準溶液用正己烷稀釋并定容配制，質(zhì)量濃度為100 μg/mL；二氯甲烷、正己烷、甲醇：均為農(nóng)殘級；無水硫酸鈉：優(yōu)級純；氦氣、氮氣：純度均為99.999%；實驗用水：超純水。

硅藻土：粒狀，30~60目，分析純；石英砂：粒徑0.5~1.0 mm；硅酸鎂小柱：1 g裝，6 mL。

土壤基質(zhì)樣品：分別取自杭州某項目編號為HD2012154（土壤基質(zhì)樣品-1）、HD21011（土壤基質(zhì)樣品-2）的未污染地塊；實際土樣：取自杭州某項目編號為HD2011146的煉油廠污染地塊，取樣深度分別為0~0.5 m（S83樣）、1.0~1.5 m（S108樣）；

8890B/5977B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國安捷倫科技有限公司；ASE350型加壓流體萃取儀：美國Thermo Fisher公司；PowerProbe 9410型鉆機：美國ASM-PowerProbe公司；SCIENTZ-18N型冷凍干燥機：寧波新芝生物科技股份有限公司；N-EVAP-24型氮吹濃縮儀：美國Organomation公司。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 加壓流體萃取

載氣壓力：0.8 MPa；加熱溫度：100 ℃；萃取池壓力：1 450 PSI（1 PSI=6.895 kPa）；預加熱平衡時間：5 min；靜態(tài)萃取時間：5 min；溶劑淋洗體積：萃取池體積的60%；氮氣吹掃時間：60 s；靜態(tài)萃取次數(shù)：2次。

1.2.2 色譜

色譜柱：Agilent 19091S-433UI HP-5MS柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：氦氣；柱流量：1.0 mL/min；分流進樣的分流比：10∶1，分流流量：10 mL/min；進樣口溫度：280 ℃；柱溫程序：初始溫度50 ℃，以10 ℃ / min的升溫速率升至250 ℃；隔墊吹掃流量：3 mL/min；分析時間：20 min。

1.2.3 質(zhì)譜

電子轟擊離子源；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃； 傳輸線溫度：280 ℃；離子化能量：70 eV；溶劑延遲時間：3.5 min；掃描方式：全掃描；掃描范圍：45~400 Da；閾值：150；鄰硝基甲苯目標離子質(zhì)荷比（/）：120，65，91；間硝基甲苯目標離子/：137，65，91；對硝基甲苯目標離子/：137，65，91；1-溴-2-硝基苯（內(nèi)標物）的目標離子/：75，50，155；五氯硝基苯（替代物）的目標離子/：237，214，249，295。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品采集與粗分

現(xiàn)場土壤的采樣及粗分按照HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)標準執(zhí)行，運輸過程中密封、避光、4 ℃以下冷藏，保存時間不超過10 d。按照HJ 613—2011《土壤 干物質(zhì)和水分的測定 重量法》測定土壤樣品的干物質(zhì)含量。

1.3.2 樣品冷凍干燥

取適量粗分后的混勻樣品，放入真空冷凍干燥機中進行脫水。設(shè)定條件：于-50 ℃預冷腔預冷4 h，再放入干燥箱，真空下以10 ℃/h的升溫速率升溫至0 ℃，保持2 h，再以5 ℃/h的升溫速率升溫至20℃，保持2 h。土壤樣品冷凍干燥操作時間共24 h。

1.3.3 樣品制備

經(jīng)冷凍干燥的土壤樣品研磨后全部過60目金屬篩，再加入硅藻土與石英砂，研磨成流沙狀，待用。

1.3.4 加壓流體萃取

準確稱取20.00 g制備好的土壤樣品。取潔凈的萃取池擰緊底蓋，裝入專用的玻璃纖維濾膜置于底部，頂部放置專用漏斗，先加入一部分土壤樣品，再加入0.1 mL五氯硝基苯（替代物）標準使用液，然后填入剩余的土壤樣品，再加入石英砂至距頂部1.0 cm（稍微壓實）。移去漏斗，擰緊頂蓋，放入加壓流體萃取儀，用二氯甲烷-正己烷混合溶液（體積比1∶1）萃取，收集萃取液。

1.3.5 濃縮

采用氮吹濃縮儀在30 ℃下將萃取液濃縮至2 mL（注意濃縮過程氣流不能產(chǎn)生旋渦）。用一次性巴斯特玻璃滴管將濃縮液轉(zhuǎn)移至具刻度濃縮管中，并用少量二氯甲烷-正己烷混合溶劑將收集瓶底部沖洗2次，合并全部的濃縮液，再氮吹濃縮至2 mL。

1.3.6 凈化

萃取濃縮液使用硅酸鎂小柱進行凈化，避免萃取液中雜質(zhì)的干擾。1）小柱的活化：用12 mL二氯甲烷洗脫柱子2次，每次約6 mL，再用12 mL正己烷洗脫柱子2次，每次約6 mL（活化時柱頭保持濕潤，流出量控制在1.5滴/s）。2）上樣：保持萃取濃縮液為常溫，上樣后再用1 mL正己烷清洗帶刻度濃縮管器壁3次至樣品完全轉(zhuǎn)移，注意柱中液體不能流出；3）洗脫：準確移取12 mL二氯甲烷，分2次洗脫，每次6 mL。

1.3.7 濃縮定容

凈化后的試樣再次按照氮吹濃縮的步驟進行濃縮，加入一定量的內(nèi)標物（1-溴-2-硝基苯），并定容至1.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至2 mL樣品瓶中，上機待測。

1.3.8 標準曲線的繪制

在5個2 mL進樣瓶中分別加入一定量的標準使用液-1及替代物標準使用液，用正己烷稀釋配制成質(zhì)量濃度分別為1.0，2.0，5.0，10.0，20.0 μg/mL的系列標準工作溶液，分別再加入一定量的內(nèi)標物（質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL）。按1.2.2~1.2.3節(jié)儀器工作條件，按照濃度由低到高順序依次進樣檢測，根據(jù)保留時間、碎片離子/及不同離子豐度比進行定性，以目標化合物與內(nèi)標物質(zhì)量濃度的比值為橫坐標，以目標化合物定量離子與內(nèi)標定量離子的響應值比值為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性方程。

1.3.9 方法檢出限的確定

按照HJ 168—2020《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》確定方法檢出限。分別在7個20.00 g土壤基質(zhì)樣品-1中加入100 μL 標準使用液-1（使質(zhì)量濃度分別為10.0 μg/mL），重復測定7次，計算測定值的標準偏差，得到土壤中硝基甲苯的檢出限。

2 結(jié)果與討論

2.1 鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯（替代物）的總離子流色譜圖

鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯（替代物）的總離子流色譜圖見圖1。由圖1可見，鄰/間/對硝基甲苯的保留時間分別為6.673，7.186，7.424 min，五氯硝基苯的保留時間為14.276 min。

圖1 鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯（替代物）的總離子流色譜圖

鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯的質(zhì)譜圖分別見圖2~5。選擇各圖中豐度值最大的碎片離子作為目標離子，則鄰/間/對硝基甲苯的目標離子為/=120，137，65，91，五氯硝基苯的目標離子為/=237，214，249，295。

圖2 鄰硝基甲苯的質(zhì)譜圖

2.2 色譜條件優(yōu)化

色譜條件參照HJ 739—2015《環(huán)境空氣 硝基苯類化合物的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》中7.1.1節(jié)和HJ 716—2014《水質(zhì) 硝基苯類化合物的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》中8.1節(jié)的色譜參考條件設(shè)置。這兩個標準中的色譜條件并未公布適用于對土壤中硝基甲苯的分析檢測。本研究主要優(yōu)化了分流比、進樣口溫度和升溫程序：分流比由5∶1改為10∶1，縮短了測定時間；進樣口溫度提高到280 ℃，有利于提高儀器的靈敏度；將“初始溫度60 ℃，以10 ℃/min的升溫速率升至200 ℃，再以15℃/min的升溫速率升至250 ℃”改為“初始溫度50℃，以10 ℃/min的升溫速率升至250 ℃”，降低了初始溫度，簡化了升溫程序。

圖3 間硝基甲苯的質(zhì)譜圖

2.3 質(zhì)譜條件優(yōu)化

質(zhì)譜條件按照HJ 739—2015《環(huán)境空氣 硝基苯類化合物的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》中7.1.2節(jié)和HJ 716—2014《水質(zhì) 硝基苯類化合物的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》中8.2節(jié)的質(zhì)譜參考條件設(shè)置。本研究中，溶劑延遲的時間由8 min縮短至3.5 min，質(zhì)譜掃描范圍改為45~400 Da。

圖4 對硝基甲苯的質(zhì)譜圖

圖5 五氯硝基苯的質(zhì)譜圖

2.4 線性關(guān)系及檢出限

根據(jù)標準使用液-1的測定結(jié)果，鄰/間/對硝基甲苯及五氯硝基苯的線性方程分別為=2.904 1-0.188 1，=2.885 7-0.255 1，=2.791 6-0.310 3，=1.234 9-0.104 2，相關(guān)系數(shù)分別為0.999 5，0.999 0，0.999 4，0.999 1。

土壤基質(zhì)樣品-1加標測定的實驗結(jié)果見表1。由表1可見，土壤基質(zhì)樣品-1中鄰/間/對硝基甲苯的檢出限均為0.02 mg/kg，測定下限均為0.08 mg/kg。

表1 土壤基質(zhì)樣品-1加標測定的實驗結(jié)果（n=7） mg/kg

2.5 加標回收實驗

硅藻土中分別加標后按標準方法步驟全程序測定6次，測定結(jié)果見表2。由表2可見：硅藻土中五氯硝基苯（替代物）加標樣品測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD）為3.74%，平均加標回收率為123.8%，分析方法滿足質(zhì)量控制要求；鄰/間/對硝基甲苯加標樣品測定結(jié)果的RSD分別為5.92%，5.46%，5.07%，平均加標回收率分別為111.9%，120.9%，138.4%。

采用土壤基質(zhì)樣品-2進行加標實驗，測定結(jié)果見表3。由表3可見：土壤基質(zhì)樣品-2加標后鄰/間/對硝基甲苯測定結(jié)果的RSD分別為8.96%~10.6%，8.62%~10.5%，8.55%~10.6%，平均加標回收率分別為69.3%~79.2%，72.1%~83.2%，71.7%~88.0%；五氯硝基苯（替代物）測定結(jié)果的RSD為10.0%~12.5%，平均加標回收率為73.0%~95.3%。

由表2和表3可知，硅藻土加標回收率普遍高于100%，而土壤基質(zhì)樣品-2的加標回收率普遍低于100%，個別點甚至不到70%，表明土壤對鄰/間/對硝基甲苯有吸附持留干擾，或在土壤洗脫、濃縮、凈化環(huán)節(jié)存在損失，也有可能是標準曲線的定量測定存在系統(tǒng)誤差。

表2 硅藻土加標回收實驗結(jié)果

表3 土壤基質(zhì)樣品-2加標回收實驗結(jié)果

圖 6 為土壤基質(zhì)樣品-2中加標量均為5.000 μg時鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯的總離子流色譜圖。由圖6可見：與標準總離子流色譜圖（圖1）相比，土壤基質(zhì)加標樣品的譜圖存在一些雜峰、毛刺峰，但待測目標物并未有干擾，不會影響定量結(jié)果，說明該基體對待測物未產(chǎn)生基體效應。

圖6 土壤基質(zhì)樣品-2中加標量均為5.000 μg時鄰/間/對硝基甲苯和五氯硝基苯的總離子流色譜圖

2.6 與其他方法的比較

本方法與其他方法的對比見表4。由表4可見：本方法首次利用氣相色譜-質(zhì)譜法測定土壤中的硝基苯類化合物，可以同時測定3種硝基甲苯物質(zhì)；與文獻［10］相比，檢出限僅為后者的1/10~1/4，且準確度更高；相比其他萃取方法，采用加壓流體萃取的準確度有顯著提升，同時能保證方法的檢出限滿足測定需求。此外，超聲和微波萃取前處理過程繁瑣，土壤樣品脫水過濾比較麻煩，易受樣品基體干擾。綜上，本方法前處理方便快捷、萃取效率較高、準確度較高。

表4 本方法與其他方法的對比

2.7 實際土樣分析

采用該分析方法對實際土樣進行全過程步驟重復測定6次，測定結(jié)果見表5。由表5可見，平行樣測定結(jié)果的RSD均小于15%，說明該法適用于檢測土壤中3種硝基甲苯的含量。

表5 實際土樣中鄰/間/對硝基甲苯的測定結(jié)果（n=6）

3 結(jié)論

a）建立了加壓流體萃取—氣相色譜-質(zhì)譜法檢測土壤中鄰/間/對硝基甲苯含量的方法，對色譜及質(zhì)譜條件進行了優(yōu)化，縮短了測定時間，降低了初始溫度，簡化了升溫程序。

b）鄰/間/對硝基甲苯質(zhì)量濃度在1.0~20.0 μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)不小于0.999，檢出限均為0.02 mg/kg，基質(zhì)平均加標回收率分別為69.3%~79.2%、72.1%~83.2%、71.7%~88.0%，測定結(jié)果的RSD分別為8.96%~10.6%、8.62%~10.5%、

8.55%~10.6%（=6），

c）該法具有前處理簡單、萃取效率高、定量結(jié)果準確、消耗有機溶劑少等優(yōu)點，適用于土壤中鄰/間/對硝基甲苯的分析檢測。