楊娜，張冬梅，張文舒，傅仁杰

（1.上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海城市困難立地綠化工程技術(shù)研究中心，上海 200232；2.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201600）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，公眾對(duì)于綠化土壤質(zhì)量提升的意識(shí)逐步增強(qiáng)，有機(jī)介質(zhì)、有機(jī)肥等改良材料廣泛應(yīng)用于綠化土壤的質(zhì)量改良。近年來在城市綠化中營(yíng)養(yǎng)土的使用逐漸增多，但營(yíng)養(yǎng)土使用成本較高，且側(cè)重于園藝種植的營(yíng)養(yǎng)需求，對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及安全性關(guān)注較少。為改善城市綠化土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)含量低、通氣性差、透水性不強(qiáng)等理化性狀[1-4]，配生土應(yīng)運(yùn)而生。配生土是指人為干預(yù)制成并滿足植物健康快速生長(zhǎng)條件的土壤，具有較好的物理性質(zhì)和環(huán)境調(diào)控能力，可以實(shí)現(xiàn)工廠化、規(guī)模化生產(chǎn)和園林綠化快速成景等[5]。值得注意的是，配生土往往是在普通綠化種植土壤基礎(chǔ)上添加一種至多種改良材料，來源相對(duì)復(fù)雜，可能含有各種污染物，若不加以控制，容易對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的新污染物主要包括國(guó)際公約管控的持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、抗生素、微塑料等，其中多環(huán)芳烴是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要來源有農(nóng)藥、化工產(chǎn)業(yè)等[6]，目前多環(huán)芳烴已被列入建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值的基本項(xiàng)目及農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值其它項(xiàng)目中[7]，與城市園林綠化工程的相關(guān)性較高，因此準(zhǔn)確測(cè)定配生土中多環(huán)芳烴的含量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前關(guān)于土壤中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法主要參照HJ 805—2016《土壤和沉積物多環(huán)芳烴的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法》，但配生土的基體較單一的土壤更為復(fù)雜，其中包含種植土和有機(jī)肥、有機(jī)介質(zhì)等改良材料，同時(shí)土壤和沉積物的樣品處理方法為索氏提取法，操作復(fù)雜且在基體復(fù)雜的情況下耗時(shí)長(zhǎng)，不利于配生土中多環(huán)芳烴的快速測(cè)定。超聲提取法近年來廣泛運(yùn)用于各類材料中有機(jī)污染物的前處理中，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、溶劑用量少、對(duì)熱敏性成分友好、提取時(shí)間短、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)[8-15]。相關(guān)研究多采用一次超聲浸提的方式，由于樣本基體相對(duì)純凈，一次浸提即可滿足檢測(cè)需求，鑒于配生土成分相對(duì)復(fù)雜，筆者采用環(huán)己烷-丙酮作為浸提劑，通過超聲水浴后離心，然后二次浸提殘?jiān)?，大幅縮短了浸提時(shí)間，提高了浸提效率，建立了一種超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法快速測(cè)定配生土中16種多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：8860-5977B型，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

定量氮吹濃縮儀：MultiⅤap-10 型，北京萊伯泰科儀器股份有限公司。

超聲波清洗器：KQ3200DE型，青島精誠(chéng)儀器儀表有限公司。

丙酮、二氯甲烷、正己烷：液相色譜級(jí)，北京沃凱生物科技有限公司。

無水硫酸鈉：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

16 種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：含有萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并(a)蒽、?、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(g，h，i)芘和茚并(1，2，3-c，d)芘等16種組分，各組分質(zhì)量濃度均為2 000 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為80017KOM，批號(hào)為21080557，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

6種替代物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：含有苯酚-d6、2-氟苯酚、2，4，6-三溴苯酚、硝基苯-d5、2-氟聯(lián)苯、4，4'-三聯(lián)苯-d14等6種組分，各組分質(zhì)量濃度均為4 000 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為CDAA-M-6900590KF-1 mL，批號(hào)為M4251600，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

6 種SⅤOC 混合內(nèi)標(biāo)溶液：含有萘-d8、苊-d10、菲-d10、?-d12、1，4-二氯苯-d4和芘-d12等6 種組分，各組分 質(zhì) 量 濃 度 均 為4 000 mg/L，標(biāo) 準(zhǔn) 物 質(zhì) 編 號(hào) 為CDAA-M-629032-KF-1 mL，批號(hào)為N3290174，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

硅酸鎂凈化小柱：規(guī)格6 mL (1 g)，杭州微米派科技有限公司。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水，由純水儀直接制備。

配生土樣品：基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1，上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院植物所。

表1 4個(gè)配生土樣品的基礎(chǔ)理化指標(biāo)

1.2 溶液配制

提取溶劑：用正己烷和丙酮按照體積比為1∶1混合制得。

16種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)使用液：各組分質(zhì)量濃度均為200 mg/L。用微量注射器分別移取100 μL 16種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、50 μL 6種替代物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于裝有少量正己烷的1 mL容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線。

混合內(nèi)標(biāo)使用液：6 種SⅤOC 內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L。用微量注射器移取250 μL 6 種SⅤOC 混合內(nèi)標(biāo)溶液于裝有少量正己烷的1 mL 容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線，混勻。

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：用微量注射器分別準(zhǔn)確移取16 種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)使用液5、25、50、100、250 μL 于5 只裝有少量正己烷的1 mL 容量瓶中，再準(zhǔn)確加入20 μL混合內(nèi)標(biāo)使用液，用正己烷定容至標(biāo)線度，搖勻。系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中16種多環(huán)芳烴和替代物的質(zhì)量濃度均分別為1.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/mL，內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度均為20.0 μg/mL。

低濃度樣品(15 μg/mL)：取16 種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)使用液75 μL 加入到裝有少量正己烷的1 mL容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線。

中濃度樣品(20 μg/mL)：取16 種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)使用液100 μL加入到裝有少量正己烷的1 mL容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線。

高濃度樣品(30 μg/mL)：取16 種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)使用液150 μL加入到裝有少量正己烷的1 mL容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 氣相色譜儀

色譜柱：HP-5MS 型石英毛細(xì)管柱[30 m×0.25 mm×0.25 μm，安捷倫科技(中國(guó))有限公司]，以5%苯基-95%甲基聚硅氧烷作為固定相；柱溫：程序升溫，初始溫度為40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升溫至300 ℃，保持8 min；載氣：高純氦氣，恒流，流量為1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL。

1.3.2 質(zhì)譜儀

四極桿溫度：為150 ℃；離子源溫度：230 ℃；傳輸線溫度：250 ℃；掃描模式：全掃描(SCAN)；溶劑延遲時(shí)間：2.90 min。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

稱取配生土樣品2.500 g 于50 mL 具塞棕色離心管中，準(zhǔn)確加入5 μL 6種替代物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入15 mL提取溶劑后密封，避光置于60 ℃超聲波水浴中提取45 min，以4 000 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min，冷卻至室溫，用移液槍移出上清液；在殘?jiān)屑尤?5 mL提取溶劑，按上述方法再次超聲提取20 min，冷卻離心，合并兩次提取處理的上清液。將收集的上清液置于35 ℃水浴中氮吹至約1 mL，用硅酸鎂凈化小柱進(jìn)行凈化，收集全部洗脫液，再次水浴氮吹濃縮至近1 mL，準(zhǔn)確加入20 μL 混合內(nèi)標(biāo)使用液，用正己烷定容至1 mL，混勻，轉(zhuǎn)移至2 mL 樣品瓶中，采用氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定。用石英砂代替實(shí)際樣品，按照與上述樣品制備相同的方法步驟制備空白樣品，進(jìn)行空白試驗(yàn)。以內(nèi)標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品處理?xiàng)l件優(yōu)化

通常配生土中多環(huán)芳烴類化合物含量較低，而配生土基體復(fù)雜，含有多種干擾物質(zhì)，因此在檢測(cè)配生土樣品中多環(huán)芳烴時(shí)，樣品處理至關(guān)重要。在保證提取率的前提下，以節(jié)省浸提時(shí)間、提高浸提速率為原則，試驗(yàn)考察提取溶劑用量、水浴溫度、兩次提取時(shí)間4 個(gè)主要因素對(duì)提取效率的影響。

2.1.1 提取溶劑用量

固定稱樣質(zhì)量為2.5 g，水浴溫度為60 ℃，第一次提取時(shí)間為45 min，第二次提取時(shí)間為15 min，提取溶劑體積分別為5、10、15、20、25 mL，對(duì)加標(biāo)配生土樣品中的16種多環(huán)芳烴類化合物進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率，結(jié)果見表2。從表2 可知，提取溶劑體積分別為5、10、20、25 mL 時(shí)，回收率不能滿足HJ 805—2016 中加標(biāo)回收率為40%～150%的要求；當(dāng)提取溶劑體積為15 mL時(shí)，16種多環(huán)芳烴類化合物的加標(biāo)回收率均在規(guī)定范圍內(nèi)，且精密度符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，因此選擇提取溶劑用量為15 mL。

表2 不同體積提取溶劑下16種多環(huán)芳烴類化合物的測(cè)定結(jié)果

2.1.2 水浴溫度

固定稱樣質(zhì)量為2.500 g，提取溶劑體積為15 mL，第一次提取時(shí)間為45 min，第二次提取時(shí)間為15 min，設(shè)置水浴溫度分別為50、55、60、65、70 ℃，對(duì)加標(biāo)配生土樣品中的16 種多環(huán)芳烴類化合物進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率，結(jié)果見表3。由表3可知，當(dāng)水浴溫度分別為50、55、65、70 ℃時(shí)，大部分目標(biāo)物回收率不能滿足要求，且精密度較差；當(dāng)水浴溫度60和65 ℃時(shí)，16 種多環(huán)芳烴類化合物的回收率均在規(guī)定范圍內(nèi)，且在60 ℃時(shí)精密度較高，因此選擇水浴溫度為60 ℃。

表3 不同水浴溫度下16種多環(huán)芳烴類化合物的測(cè)定結(jié)果

2.1.3 提取時(shí)間

固定稱樣質(zhì)量為2.500 g，水浴溫度為60 ℃，提取溶劑體積為15 mL，第二次提取時(shí)間為15 min，將第一次提取時(shí)間分別設(shè)定為40、45、50、55，60 min，對(duì)加標(biāo)配生土樣品中的16 種多環(huán)芳烴類化合物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。由表4 可知，第一次提取時(shí)間為45 min 時(shí)16 種多環(huán)芳烴類化合物的回收率滿足技術(shù)要求且精密度較高，提取時(shí)間過短或過長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致多環(huán)芳烴類化合物回收率偏低，因此選擇第一次提取時(shí)間為45 min。

表4 第一次提取不同提取時(shí)間下16種多環(huán)芳烴類化合物測(cè)定結(jié)果

固定稱樣量為2.500 g，水浴溫度為60 ℃，提取溶劑體積為15 mL，第一次提取時(shí)間為45 min，設(shè)定第二次提取時(shí)間分別為10、15、20、25、30 min，對(duì)加標(biāo)配生土樣品中的16 種多環(huán)芳烴類化合物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表5。由表5 可知，當(dāng)?shù)诙翁崛r(shí)間為15 min時(shí)，16種多環(huán)芳烴類化合物的回收率滿足技術(shù)要求且精密度較高，因此選擇第二次提取時(shí)間為15 min。

表5 第二次提取不同提取時(shí)間下16種多環(huán)芳烴類化合物測(cè)定結(jié)果

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為：稱樣質(zhì)量0.250 0 g，水浴溫度60 ℃，第一次提取時(shí)間45 min，第二次提取時(shí)間20 min，在此條件下加標(biāo)后16種多環(huán)芳烴的含量測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.30%～3.91%，加標(biāo)回收率為66.6%～89.8%。

2.2 方法的線性關(guān)系與檢出限

在優(yōu)化的儀器條件下，對(duì)多環(huán)芳烴系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，從低濃度到高濃度依次進(jìn)樣分析，以目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度和內(nèi)標(biāo)化合物質(zhì)量濃度比值為橫坐標(biāo)，以目標(biāo)化合物與內(nèi)標(biāo)化合物定量離子響應(yīng)值的比值為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性方程、相關(guān)系數(shù)。

按照HJ 168—2020《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》試驗(yàn)并確定方法檢出限，以4倍方法檢出限為定量限。16種多環(huán)芳烴的線性方程、相關(guān)系數(shù)與檢出限列于表6。

表6 16種多環(huán)芳烴的校準(zhǔn)曲線分析

由表6可知，16種多環(huán)芳烴線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.990，檢出限為0.01～0.02 mg/kg (設(shè)取樣體積為2.500 g，定容體積為1.0 mL)，方法靈敏度可滿足配生土中16種多環(huán)芳烴含量的檢測(cè)。

2.3 精密度試驗(yàn)

用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成低、中、高3個(gè)不同濃度的樣品，按該方法進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評(píng)估方法的精密度，結(jié)果見表7。由表7可知，16種多環(huán)芳烴化合物在低、中、高3個(gè)濃度水平下測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.1%～6.3%、0.3%～4.0%、0.1%～6.3%，均滿足HJ 805—2016中測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于30%的要求。

表7 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 加標(biāo)回收試驗(yàn)

選擇空白配生土樣品進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品及加標(biāo)樣品總離子流色譜圖見圖1，測(cè)定結(jié)果見表8。由表8可知，在高、中、低3種濃度添加下16 種多環(huán)芳烴化合物的加標(biāo)回收率為71.2%～98.1%，符合HJ 805—2016 中加標(biāo)回收率在40%～150%范圍內(nèi)的要求，表明該方法能夠準(zhǔn)確的測(cè)定配生土中16種多環(huán)芳烴化合物的含量。

圖1 多環(huán)芳烴化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、配生土樣品、加標(biāo)配生土樣品色譜圖

表8 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語

通過均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化了稱樣量、水浴溫度、第一次和第二次提取時(shí)間，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終確定最佳前處理?xiàng)l件為稱樣量0.250 0 g，水浴溫度60 ℃，第一次提取時(shí)間45 min，第二次提取時(shí)間20 min。建立了測(cè)定配生土中16 種多環(huán)芳烴化合物的超聲提取-氣相色譜-質(zhì)譜法。該方法前處理快速便捷，提取時(shí)間短，提取效率高，可以滿足快速測(cè)定配生土16種多環(huán)芳烴化合物的需要。