快速溶剂萃取-高效液相色谱法测定土壤和沉积物中16种多环芳烃的分析方法.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 175 快速溶剂萃取-高效液相色谱法测定土壤和沉积物中 16种多环芳烃的分析方法 王苏铭 湖南省常德生态环境监测中心，湖南 常德 415000 摘要：摘要：采用快速溶剂萃取法提取，乙腈-水为流动相进行梯度洗脱，SHIMADZU ShimNex S-C18-PAH(4.6mm250mm，5m)多环芳烃专用柱分离，使用荧光检测器和紫外检测器检测的高效液相色谱法。测定结果的线性范围为 0.99910.9999 且多数达到了 0.9999，方法的检出限为 0.23 g/kg，沉积物样品的 RSD为1.6%12.2%，土壤样品的 RSD 为3.0%6.8%，土壤有证标准样品的相对误差为 0%14.3%。该方法灵敏、准确、快速、污染物引入少、重现性好且可同时处理多个样品，适用于实际土壤和沉积物样品中多环芳烃的定量分析。关键词：关键词：高效液相色谱法；快速溶剂萃取；多环芳烃；土壤 中图分类号：中图分类号：S482 多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是由两个或多个苯环按照线性、角状或簇状的方式稠合在一起的芳香型化合物1，它们通过通过大气沉降进入地表，在地表径流的作用下造成土壤的面源污染，同时低水溶的特性使得其在土壤中较易积累，并通过食物链在生物体内富集2，对人类的健康造成很大的威胁。多环芳烃种类繁多，目前已发现了千余种化合物，美国环境保护署(US EPA)将其中 16 种对人体危害较大的多环芳烃列入优先控制污染物名单进行重点监督和管理3。目前多环芳烃常用的检测方法包括气相色谱质谱联用法和高效液相色谱法，但由于部分具有高沸点的多环芳烃不易气化，不太适合使用气相的方法进行分析，且仪器维护成本高而灵敏度较低4。因此，本研究以美国环境保护署(US EPA)提出需优先监测的16 种多环芳烃为目标化合物，采用快速溶剂萃取-高效液相色谱法对土壤和沉积物中多环芳烃进行测定。1 材料与方法 1.1 仪器与试剂 岛津 2010A 高效液相色谱仪（配备荧光检测器和紫外检测器)、色谱柱(SHIMADZU ShimNex S-C18-PAH，4.6mm250mm，5m)；冷冻干燥机（宁波新芝SCIENTZ-18NDS）；赛多利斯 SQP 万分之一分析天平；ATR S8 Plus 定量浓缩仪；实验用水为超纯水(上海康雷 EASY15，18.2 k)；赛默飞世尔 ASE350 快速溶剂萃取仪。二氯甲烷（CNW）、丙酮（CNW）、正己烷（CNW）乙腈（CNW）、均为 HPLC 纯；十氟联苯（国药，优级纯）；乙腈中多环芳烃标准贮备液（坛墨 80017IH，200 mg/L）；乙腈中苊烯标准储备液（BW900533-500-H，500 mg/L）；土壤中 16 种多环芳烃标准物质（坛墨 SQC805）；土壤中 16 种多环芳烃标准物质（津标计量 GBW(E)085730）。1.2 色谱条件 进样量:10l；柱温:35C；流速:1.0 ml/min；流动相：水、乙腈，采用梯度洗脱进行分离：整个分离过程时间为 35 min，水和乙腈的比例 08 min 为 40%和 60%，1828min 为 0%和 100%，28.535min 为 40%和 60%；由于苊烯没有荧光反应且其在紫外吸收检测波长为 230nm 时具有更好的检测效果5，所以用紫外检测器在信号检测通道 230nm 波长处进行检测，其余 15 种多环芳烃根据其荧光特性设定了合适的激发和 表 1 荧光激发和发射波长 时间（min）激发波长（nm）发射波长（nm）0.0 280 324 14.2 254 350 15.3 254 400 16.5 290 460 17.6 336 376 19.0 275 385 中国科技期刊数据库 工业 A 176 21.4 305 430 26.8 305 500 图 1 苊烯的紫外检测色谱图 图 2 15 种多环芳烃的荧光检测色谱图 发射波长，在荧光检测器上进行检测。荧光信号检测通道设置见表 1。高效液相色谱图见图 1 和图 2。1.3 土壤样品的前处理 用冷冻干燥的方式对样品脱水，将样品研磨后过60 目筛。准确称取 10.0g 试样，加入适量粒状硅藻土混匀后用丙酮-正己烷混合液（vv11）在快速溶剂萃取仪中进行提取。取已活化的固相萃取柱进行净化，使用 10ml 二氯甲烷-正己烷混合液（vv11）进行洗脱，用氮吹浓缩法将洗脱液浓缩至约 1 ml，加入 3ml 乙腈再浓缩至 1 ml 以下，将溶剂完全转换为乙腈，准确定容至 1.0 ml，过孔径 0.45m 的微孔滤膜至进样瓶中6。1.4 标准工作曲线 准确配制质量浓度为 0.02、0.04、0.10、0.20、0.30、0.50 ug/mL 的 15 种 PAHs 标准系列和质量浓度为 0.10、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00 ug/mL 的苊烯标准系列，贮存于棕色进样瓶中待测。2 结果与讨论 2.1 实际样品的测定及方法的准确度和精密度 对土壤有证标准样品 GBW(E)085370 按 1.2 色谱条件进行准确度测定，连续平行测定 6 次，测定结果见表 2。16 种多环芳烃的土壤有证标准样品相对误差为0%14.3%，其中相对误差最低组分为苊，最高组分为二苯并（a，h）蒽。表 2 16 种多环芳烃的准确度 多环芳烃 GBW(E)085370相对误差(%)多环芳烃 GBW(E)085370 相对误差(%)萘 1.1%苯并（a）蒽 1.8%苊烯-9.7%1.2%苊 0%苯并（b）荧蒽-1.9%芴 3.3%苯并（k）荧蒽 5.3%菲 0.7%苯并（a）芘-0.8%蒽 5.9%二苯并（a，h）蒽 14.3%荧蒽 2.5%苯并（g，h，i）苝 1.4%芘 3.6%茚并（1，2，3-c，d）芘 1.3%对实际样品进行精密度测定，土壤和沉积物样品分别采自湖南常德某地及湖南常德某湖。按 1.2 色谱条件连续平行测定 6 次，结果如表 3 所示。根据结果计算，16 种多环芳烃的土壤样品相对标准偏差（RSD）在 3.0%6.8%（n6）之间，其中组分最低为芘，组分最高为茚并（1，2，3-c，d）芘；沉积物样品相对标准偏差（RSD）在 1.6%12.2%（n6）之间，其中组分最低为苊，组分最高为茚并（1，2，3-c，d）芘。2.2 方法的线性范围、检出限及定量限 以质量浓度 C(ug/mL)对峰面积 A 绘制校正曲线；按照样品分析的全部步骤，对添加 16 种多环芳烃系列浓度的空白试样进行 7 次连续平行测定，试样中多环 中国科技期刊数据库 工业 A 177 表 3 16 种多环芳烃的精密度 多环芳烃 土壤样品 沉积物样品 测得量(g/kg)(均值SD)RSD(%)测得量(g/kg)(均值SD)RSD()萘 39.41.72 4.0%31.20.015 5.0%苊烯 26.01.10 4.2%19.00.89 4.8%苊 39.4 1.57 4.0%43.90.0072 1.6%芴 37.42.28 6.0%28.10.0049 2.0%菲 38.21.76 5.0%55.00.010 2.0%蒽 38.51.69 4.4%27.4 0.0050 1.7%荧蒽 39.92.64 6.6%28.10.0050 1.9%芘 39.61.32 3.0%11.20.0039 3.0%苯并（a）蒽 38.61.98 5.1%24.2 0.0040 1.7%39.51.39 3.5%31.30.0066 2.1%苯并（b）荧蒽 40.61.61 4.0%35.00.0072 2.0%苯并（k）荧蒽 38.02.00 5.0%33.00.010 2.0%苯并（a）芘 38.91.64 4.2%29.7 0.0060 2.1%二苯并（a，h）蒽 43.71.76 4.0%39.3 0.0090 2.2%苯并（g，h，i）苝 40.51.25 3.1%36.6 0.011 2.9%茚并（1，2，3-c，d）芘 30.62.09 6.8%32.40.040 12.2%芳烃含量分别为 2.5g/kg（15 种多环芳烃）和 25g/kg（苊烯），计算 7 次平行测定的标准差，根据公式计算方法的检出限(method detection limit，MDL)7，即 MDL=t（n-1,0.99）)S，式中:n:样品的平行测定次数；t:自由度为 n1，置信度为 99%时的 t 分布(单侧)；S:n 次平行测定的标准差。以 4 倍检出限作为测定下限，结果如表 4 所示，16 种目标化合物线性关系良好，线性相关系数均大于 0.999 且多数达到了0.9999；方法的检出限为0.23g/kg，定量限为0.812g/kg。表 4 16 种多环芳烃的标准曲线、检出限及定量限 多环芳烃 线性方程 保留时间(min)相关系数(r)检出限(g/kg)定量限(g/kg)萘 A=6719010*C+38971.6 8.602 0.9991 0.2 0.8 苊烯 A=114605*C-0.0400648 10.000 0.9998 3.0 12.0 苊 A=22759100*C+0.00096 12.727 0.9999 0.3 1.2 芴 A=40521600*C-74767.1 13.116 0.9999 0.3 1.2 菲 A=15871000*C-19633.7 14.483 0.9999 0.3 1.2 蒽 A=81409400*C-8312.59 15.623 0.9999 0.3 1.2 荧蒽 A=6599580*C-7323.03 16.857 0.9998 0.3 1.2 芘 A=19150400*C-10875.4 17.726 0.9999 0.3 1.2 苯并（a）蒽 A=50268700*C-67765.9 19.806 0.9999 0.3 1.2 A=29827000*C-30146.3 20.258 0.9999 0.3 1.2 苯并（b）荧蒽 A=13529700*C-21401.8 21.964 0.9999 0.3 1.2 苯并（k）荧蒽 A=117057000*C-225062 22.650 0.9999 0.3 1.2 苯并（a）芘 A=25086500*C-45257.2 23.722 0.9999 0.4 1.4 二苯并（a，h）蒽 A=12837900*C-67765.9 24.763 0.9999 0.4 1.6 苯并（g，h，i）苝 A=12740000*C-41729.6 26.612 0.9998 0.4 1.6 茚并（1，2，3-c，d）芘 A=4883290*C+100925 27.065 0.9999 0.4 1.6 3 结论 使用快速溶剂萃取结合高效液相色谱紫外/荧光检测的方法来测定土壤和沉积物样品中的16种多环芳烃，采取硅胶萃取柱对萃取液进行净化、浓缩、定容，以色中国科技期刊数据库 工业 A 178 谱峰的保留时间定性，外标法定量。方法的检出限为0.23g/kg，定量限为 0.812g/kg；沉积物样品的RSD 为 1.6%12.2%，土壤样品的 RSD 为 3.0%6.8%；土壤有证标准样品 GBW(E)085370 的相对误差为 0%14.3%。本方法灵敏、准确、快速、污染物引入少、重现性好且可同时处理多个样品，适用于实际土壤和沉积物样品中多环芳烃的定量分析。参考文献 1Jones K C,Stratford J A,Waterhouse K S,Vogt N B.Environ.Sci.TechnolJ.1989,23(5):540-550.2 牟 玲,彭 林,刘 俊 峰.环 境 科 学J.2013,34(3):1156-1160.3KEITH L H.The source of US EPAs sixteen PAH priority pollutantsJ.Polycycl Aromat 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