陳秀娜，吳 哲，劉 氘，安國(guó)榮，應(yīng)永朋

（青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用中心，青海 西寧 810008）

三氯乙醛是一種非常重要的有機(jī)高分子合成原料，尤其是在工廠(chǎng)的三廢中經(jīng)常大量的存在。在土壤和水環(huán)境中，三氯乙醛特別容易吸收環(huán)境空氣中的水分從而生成水合氯醛。水合氯醛是一種可以影響植物生長(zhǎng)的紊亂劑，它可以通過(guò)農(nóng)田灌溉水的灌溉系統(tǒng)直接進(jìn)入到農(nóng)田，進(jìn)而直接影響到植物的生長(zhǎng)，輕則減產(chǎn)，重則顆粒無(wú)收[1]。山東、鄭州、北京、天津、西安等多個(gè)地區(qū)曾經(jīng)報(bào)道過(guò)用含劇毒三氯乙醛的污水來(lái)灌溉小麥、玉米、水稻地等造成許多農(nóng)作物大面積受害致死的事例[2]。三氯乙醛具有較強(qiáng)的生物毒性，人如果在飲水時(shí)誤飲用了含有三氯乙醛污染過(guò)的水之后，會(huì)出現(xiàn)頭痛嗜睡、乏力或頭昏眼花等癥狀；若長(zhǎng)期大量飲用含三氯乙醛的水則會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，如強(qiáng)致癌、致畸和其它潛在的慢性致癌的致突變遺傳作用[3]。工業(yè)排放的三氯乙醛污染水源，污水灌溉、過(guò)量施用含三氯乙醛廢酸生產(chǎn)的化肥、大量農(nóng)藥的施用都會(huì)造成土壤污染，這些污染會(huì)通過(guò)食物鏈的方式傳遞給動(dòng)物和人類(lèi)。

目前, 我國(guó)學(xué)術(shù)界關(guān)于水中的三氯乙醛的測(cè)試研究有較多的報(bào)道，但對(duì)于土壤中的三氯乙醛檢測(cè)方法報(bào)道還較少。關(guān)于水中三氯乙醛的主要的研究方法有吡啶-堿比色法[4]、分光光度法[5]、氣相色譜法[6,7]、液相色譜法[8]、氣相色譜質(zhì)譜法[9]，而土壤中的三氯乙醛的研究方法主要是氣相色譜法。三氯乙醛作為一種有毒有害的污染物，研究土壤中三氯乙醛的測(cè)定方法是非常有必要的。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)資料，對(duì)土壤中的三氯乙醛的測(cè)定方法以及影響因素等進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，建立并完善了頂空-氣相色譜法測(cè)定土壤中的三氯乙醛含量的方法，該方法的校準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性良好，相關(guān)系數(shù)R2=0.9991，該方法操作簡(jiǎn)便，避免了樣品在前處理過(guò)程中的損失，測(cè)定范圍廣，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)檢測(cè)和快速分析，適用于測(cè)定土壤中的三氯乙醛。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent8860 型氣相色譜儀（美國(guó)安捷倫科技公司）；Agilent 7697A 型頂空自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)安捷倫科技公司）；HZ-9310KB 型落地冷動(dòng)搖床（江蘇盛藍(lán)儀器制造有限公司）。

三氯乙醛（優(yōu)級(jí)純美國(guó)Dr Ehrenstorfer 公司）；NaCl（優(yōu)級(jí)純北京化學(xué)試劑公司）；NaOH（AR 北京化學(xué)試劑公司）。

1.2 樣品采集與保存

土壤樣品依據(jù)HJ/T 166-2004 《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行采集，并按照方法的要求進(jìn)行保存。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 頂空自動(dòng)進(jìn)樣器條件 頂空瓶平衡溫度：65℃；恒溫時(shí)間：30min；傳輸管線(xiàn)溫度：110℃；進(jìn)樣時(shí)間：60s。

1.3.2 色譜條件 TG-5MS 石英毛細(xì)管色譜柱（30m×0.25mm，0.25μm），載氣流量：1.5mL·min-1；分流進(jìn)樣，分流比10∶1，進(jìn)樣口溫度：180℃；ECD 檢測(cè)器溫度：200℃。升溫程序：初始柱溫35℃，保持2min；以10℃·min-1速率升至180℃。

1.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

稱(chēng)取土壤樣品2.00g，加入10mL 基體改性劑，加入0.2mL NaOH 溶液，立即密封，在落地冷凍搖床上設(shè)定溫度25℃，轉(zhuǎn)速150r·min-1，振蕩時(shí)間15min，然后按照儀器條件直接測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 頂空萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 頂空瓶平衡溫度的影響 稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于5 個(gè)頂空瓶中，準(zhǔn)確加入0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，設(shè)定頂空瓶的平衡溫度分別為50、55、60、65、70℃。將平衡好的樣品按照儀器的工作條件進(jìn)行測(cè)定。三氯乙醛在ECD 檢測(cè)器上的響應(yīng)值隨平衡溫度的變化結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 頂空瓶平衡溫度的影響Fig.1 Effect of equilibrium temperature of headspace bottle

由圖1 可見(jiàn)，在溫度為65℃時(shí)，三氯乙醛的色譜峰面積達(dá)到最大值。當(dāng)頂空瓶的平衡溫度過(guò)高時(shí)，則會(huì)使頂空瓶中帶出的水蒸氣增加，過(guò)多的水汽會(huì)隨著載氣和樣品一起進(jìn)入色譜柱，損壞色譜柱，造成色譜柱柱效下降；當(dāng)頂空瓶的平衡溫度過(guò)低時(shí)，又會(huì)使頂空瓶中揮發(fā)性的組分不能充分得到平衡，從而造成樣品的測(cè)定值偏低。因此，選擇頂空瓶的平衡溫度為65℃。

2.1.2 頂空瓶恒溫時(shí)間的影響 頂空的恒溫時(shí)間和平衡溫度是氣液兩相快速達(dá)到平衡的關(guān)鍵因素，也是影響分析準(zhǔn)確度和靈敏度的重要參數(shù)[10]。頂空瓶的恒溫時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)易揮發(fā)的樣品的影響非常重要。一般來(lái)說(shuō)，恒溫時(shí)間越長(zhǎng)，達(dá)到氣液平衡或氣固平衡的效果就越好，但事實(shí)并非如此。稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于5 個(gè)頂空瓶中，準(zhǔn)確加入0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別設(shè)定頂空瓶的恒溫時(shí)間為10、20、30、40、50min，將平衡好的樣品按照儀器的工作條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2 可見(jiàn)，當(dāng)頂空瓶的恒溫時(shí)間大于30min時(shí)，三氯乙醛的峰面積的變化趨于平緩并有下降的趨勢(shì)。因此，選擇頂空瓶的恒溫時(shí)間為30min。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.2.1 NaOH 溶液加入量的影響 加入NaOH 溶液是為了讓三氯乙醛和NaOH 溶液充分發(fā)生反應(yīng)生成三氯甲烷，進(jìn)而測(cè)定三氯甲烷的含量。一般來(lái)說(shuō)，加入NaOH 溶液的量只要足夠和三氯乙醛充分反應(yīng)即可。稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于5 個(gè)頂空瓶中，準(zhǔn)確加入0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入不同體積的NaOH 溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL，按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 NaOH 溶液加入量的影響Fig.3 Effect of sodium hydroxide solution addition

由圖3 可見(jiàn)，隨著NaOH 溶液加入量的增加，三氯甲烷在儀器上的響應(yīng)值也隨之增大，并在加入超過(guò)0.2mL 后，三氯甲烷的響應(yīng)值趨于平緩狀態(tài)。根據(jù)貟海燕[10]的文獻(xiàn)報(bào)道總結(jié)出，NaOH 溶液作為三氯乙醛堿化反應(yīng)的反應(yīng)物之一，它的加入量在較大程度上影響著生成物三氯甲烷的含量，當(dāng)加入量過(guò)低時(shí)，堿化反應(yīng)不完全，響應(yīng)值低進(jìn)而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度和靈敏度，當(dāng)加入量過(guò)高時(shí)，會(huì)在一定程度上對(duì)頂空瓶造成腐蝕。因此，選擇NaOH 溶液的加入量為0.2mL。

2.2.2 樣品保存劑的影響 在樣品中添加無(wú)機(jī)鹽可以增加樣品溶液中的離子強(qiáng)度，降低三氯乙醛在溶液中的溶解度，增大分配系數(shù)，提高三氯乙醛在儀器上的響應(yīng)值及靈敏度。本文選用0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在保持其它條件相同的情況下，比較了加入飽和NaCl 和飽和Na2S2O3對(duì)三氯乙醛測(cè)試結(jié)果的影響。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品保存劑對(duì)三氯乙醛峰面積的影響Tab.1 Effect of sample preservative on peak area of trichloro acetaldehyde

由表1 可見(jiàn)，加入不同的鹽之后，三氯乙醛在氣相ECD 檢測(cè)器上的靈敏度都有不同程度的提高，但加入飽和NaCl 要比加入飽和Na2S2O3的效果更佳，因此，本文選擇飽和NaCl 為樣品保存劑。

2.2.3 振蕩時(shí)間的選擇 稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于6 個(gè)頂空瓶中，準(zhǔn)確加入0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，設(shè)定頂空瓶的溫度為室溫（25℃），相同頻率下，分別設(shè)定不同的振蕩時(shí)間為5、10、15、20、25 和30min。將振蕩好的樣品按照儀器的工作條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 振蕩時(shí)間的影響Fig.4 Influence of oscillation time

由圖4 可見(jiàn)，在無(wú)任何振蕩的條件下測(cè)定的三氯乙醛的回收率結(jié)果較低，經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間振蕩后，三氯乙醛的回收率結(jié)果有明顯提高?？梢?jiàn)，在振蕩的條件下能夠加快三氯乙醛和NaOH 進(jìn)行反應(yīng)，加快三氯甲烷的揮發(fā)及逸出。結(jié)果表明，在振蕩時(shí)間為15min 時(shí)，儀器的響應(yīng)值達(dá)到最大，因此，選擇振蕩時(shí)間為15min。

2.2.4 振蕩頻率的選擇 稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于6 個(gè)頂空瓶中，準(zhǔn)確加入0.15μg·kg-1的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，設(shè)定頂空瓶的溫度為室溫（25℃），分別設(shè)定不同的振蕩頻率100、120、150、180、200、250r·min-1，振蕩時(shí)間為15min。將振蕩好的樣品按照儀器的工作條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 振蕩頻率的影響Fig.5 Influence of oscillation frequency

由圖5 可見(jiàn)，在相同的振蕩時(shí)間下，頻率為150r·min-1時(shí)，三氯甲烷的響應(yīng)值達(dá)到最佳，在頻率再次增加時(shí)，三氯甲烷的響應(yīng)值有所下降。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇振蕩頻率為150r·min-1。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 實(shí)驗(yàn)采用外標(biāo)法定量。稱(chēng)取0.1000g 三氯乙醛或0.1120g 水合三氯乙醛于100mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得ρ（三氯乙醛）=1mg·mL-1，稱(chēng)取2.00g 經(jīng)處理的石英砂置于5 個(gè)頂空瓶中，加入10mL 基體改性劑（飽和NaCl 溶液），然后分別加入不同濃度的三氯乙醛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度分別為0.025、0.05、0.10、0.15、0.25μg·kg-1的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入0.2mL NaOH 溶液，立即密封。在落地冷凍搖床上設(shè)定溫度25℃，轉(zhuǎn)速150r·min-1，振蕩時(shí)間15min，然后按照儀器工作條件直接測(cè)定，三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖見(jiàn)圖6，保留時(shí)間為7.662min，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性方程為：y=35.9x+46.0，R2=0.9991。

圖6 三氯乙醛色譜圖Fig. 6 The chromatogram of the trichloro acetaldehyde

2.3.2 方法檢出限 方法檢出限（MDL）的測(cè)定采用空白加標(biāo)法。在樣品中加入一定濃度的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入NaOH 溶液后，按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)分析7 個(gè)加標(biāo)樣品，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差S，MDL=3.143S，從而計(jì)算方法檢出限，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出的檢出限為0.012μg·kg-1，數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 三氯乙醛檢出限（μg·kg-1）Tab.2 Detection limits of trichloroacetaldehyde

2.3.3 方法精密度與準(zhǔn)確度

在采集的泉爾灣生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的基質(zhì)土中均未檢出三氯乙醛。準(zhǔn)確稱(chēng)取2.0g 土壤樣品分別加入不同濃度的三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)分析6次，使三氯乙醛的加標(biāo)濃度分別為0.025、0.10、0.25μg·kg-1，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 土壤中三氯乙醛的精密度測(cè)試結(jié)果（n=6）Tab.3 Precision test results of trichloroacetaldehyde in soil（n=6）

由表3 可見(jiàn)，三氯乙醛的加標(biāo)回收率均不低于90%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.36%～5.74%之間。

3 結(jié)論

通過(guò)振蕩的方式提取土壤中的三氯乙醛，采用頂空氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，該方法操作簡(jiǎn)便，避免了樣品在前處理過(guò)程中的損失，所得的三氯乙醛的校準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性良好，檢出限為0.012μg·kg-1，實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率均在90%以上，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.36%~5.74%之間，方法的準(zhǔn)確度和精密度較好，適用于測(cè)定土壤中的三氯乙醛。