有機氯農藥\\( OCPs\\) 是一類廣泛存在于環境當中的持久性有機污染物,具有很強的毒性、致癌性和致畸變性,并且穩定性強,不易降解,可長期存在于土壤、地下水中[1].OCPs 已被禁用,但目前仍在環境介質中大量檢出,對健康構成潛在威脅[2].因此被《POPs 公約》列入首批禁止或者限制使用的最具風險的持久性有機污染物之一,同時也是美國環境保護局列入的 129 種需要優先考慮的污染物[3].土壤中 OCPs 的提取方法有索氏提取法[4,5]、微波提取法[6]、超聲波提取法[7],但這些方法都存在提取時間長,溶劑消耗大等特點,而采用加速溶劑萃取法可以在 20min 內完成,并且溶劑消耗少、萃取效率高,成為近幾 年 研 究 的 熱 點[8 -10],美 國 EPA Method3545A 也對常見的有機氯、有機磷和除草劑等有機物給出了推薦萃取條件[11].

本文采用優化的加速溶劑萃取法提取土壤中的 20 種有機氯,不用凈化,直接利用氣相色譜即可實現在 20 min 內將 20 種組份快速、良好的分離.該方法自動化程度高,減少了萃取時間和試劑用量,回收率滿意.同時,對環境污染和人體的危害程度小,操作簡便、靈敏度高、檢出限低、精密度和準確度可靠,為實驗室分析人員提供科學的分析依據.

1 實驗部分

1. 1 儀器和試劑

Agilent 7890A 氣 相 色 譜 儀,配 置 Agilent7693 自動進樣器\\( 美國 Agilent\\) ; ASE - 300 加速溶劑萃取儀,配置 33 ml 萃 取 池 \\( 美 國 DI-ONEX\\) ; Caliper TurboVap Ⅱ 型自動氮吹濃縮儀\\( 美國 Caliper\\) ; R205 旋轉蒸發儀\\( 上海申生科技有限公司\\) .

石油醚、丙酮、二氯甲烷、正己烷: 均為色譜純; 無水硫酸鈉\\( AR\\) : 在400 ℃烘烤4 h,干燥器中冷卻后使用; 硅藻土: 在 400 ℃烘烤 4 h,干燥器中冷卻后使用; 弗羅里硅土小柱,C18小柱: Su-pelco,1 g /6 ml; 載氣: 氮氣,純度大于 99. 999% .

標準物質: 20 種有機氯混標,α - BHC、β -BHC、γ - BHC、δ - BHC、七氯、艾氏劑、環氧七氯、順式氯丹、反式氯丹、4,4'- DDE、4,4'-DDD、4,4'- DDT、硫丹 I、硫丹Ⅱ、狄氏劑、異狄氏劑、異狄氏劑醛、甲氧滴滴涕、硫丹硫酸酯、異狄氏劑酮,濃度為 2 000 mg/L,介質為正己烷∶甲苯 =50 ∶ 50,Restek 32415.

1. 2 氣相色譜儀條件

DB - 1701 型色譜柱,30 m × 0. 32 mm ×0. 25 μm.柱溫程序: 150 ℃保持1 min,以8 ℃ /min 升至 240 ℃,保留 0. 5 min,再以 3 ℃ /min 升至270 ℃ ,保留 5 min.柱流量 1. 0 ml / min.進樣口溫度: 205 ℃,進樣方式為脈沖分流:

1 ∶ 20; 進樣體積: 1 μl

檢測器: μECD,300 ℃.

1. 3 土壤樣品的制備

將采集的土壤樣品混勻后,除去土壤樣品中石子和動植物殘體等異物,通過 60 目的尼龍篩,將過篩后的樣品混勻后備用.稱取一部分做含水率實驗,剩余部分備用.

1. 4 樣品預處理

1. 4. 1 加速溶劑萃取

稱取 20 g 上述制備好的土樣于干凈的研缽中,加入適量硅藻土,混勻,使之呈均勻分散狀態,裝入 33 ml 的萃取池中.所用溶劑為二氯甲烷和丙酮的混合溶劑\\( 1 ∶ 1,V/V\\) ,溫度 100 ℃,壓力 1 500 Pa,加熱 5 min,靜止 10 min,循環 2次,ASE 收集瓶收集,萃取液待濃縮.

1. 4. 2 濃縮

將萃取液置于旋轉蒸發瓶中,于 35 ℃旋蒸至近干,取下旋蒸瓶,用少量石油醚沖洗旋蒸瓶,加至濃縮管中,重復 2 ~3 次,放置于自動氮吹濃縮儀上進行濃縮,最終定容至 1. 0 ml.

1. 4. 3 凈化

本實驗所有土壤樣品均未凈化.對于如需凈化的土壤樣品,則將 SPE 小柱用溶劑淋洗活化,再將濃縮液上樣,用適量溶劑進行洗脫,收集洗脫液,再次濃縮定容至 1. 0 ml,供色譜分析使用.

1. 5 繪制標準曲線

1. 5. 1 標準中間溶液的配制

用 1 000 μl 微量注射器準確吸取 1 000 μl濃度為 2 000 mg/L 的標準儲備液于干燥潔凈的10 ml 容量瓶中.用石油醚稀釋至刻度,定容,搖勻.該混合溶液中各組份濃度為 200 mg/L 的一級中間使用液; 用 100 μl 微量注射器準確吸取 100 μl 一級中間液用石油醚定容至 10 ml,該混合液濃度為 2 mg/L 的二級混合液.

1. 5. 2 標準系列工作溶液的制備

分別取適量的上述二級混合液,配制成濃度為 3. 125、6. 250、12. 50、25. 00、50. 00、100. 00μg/L的系列標準工作溶液.以保留時間定性,以峰面積為縱坐標、濃度為橫坐標繪制標準曲線.20 種組份的色譜分離圖見圖 1,其中各組份出峰順序、保留時間、標準曲線回歸方程及線性見表 1.

2 結果與討論

2. 1 回收率的檢驗

2. 1. 1 ASE 提取效率的檢驗

以硅藻土為空白,分別用有機氯混合一級中間液 和 二 級 中 間 液 配 制 成 有 機 氯 濃 度 為0. 312 5、0. 625 0、1. 250 μg / kg 的基體加標樣品,在設定的加速溶劑萃取參數條件下,提取后直接濃縮定容、色譜分析,測試提取回收率.由表 2 可見,回收率為 72. 8% ~ 111. 0%,能夠較好滿足實驗精度的要求.

2. 1. 2 萃取條件的選擇

實驗證明,萃取溫度、萃取溶劑及循環次數對于萃取效率影響較大,萃取壓力等其他參數影響較小.萃取溫度在60 ℃以下會造成萃取效率低,在 110 ℃以上會使有機氯分解,80 ℃比 100℃ 的萃取率整體偏低,因此選定萃取池爐溫為100 ℃ ,見表 3.根據文獻[11]中提供的方法,萃取溶劑采用二氯甲烷與丙酮混合液或者正己烷與丙酮混合液均可以達到較好的萃取效果,但考慮到在提取液濃縮時,用二氯甲烷要比正己烷快得多,因此采用了等體積的二氯甲烷和丙酮混合提取,取得了較好的效果; 在循環次數上采用循環 2 次提取可使回收率提高 10% ~ 20%,但是 3 次及 3 次以上差別不大,因此選定循環 2 次操作.

2. 1. 3 不同凈化方案回收率的比較和優化

土壤基體復雜,選擇不同填料的小柱對凈化回收率有很大的影響.實驗采用 2 種凈化方案和不凈化直接濃縮的方案進行驗證比較,3 種方案的填料種類及用量、活化淋洗順序及洗脫試劑的用法用量見表 4.其中,20 種有機氯組份的回收率分布情況見圖 2.結果表明,3 種方案中,方案 1 和方案 2 回收率整體偏低,其中異狄氏劑醛在凈化之后損失較大,回收率僅有 60% 左右; 而方案 3 不凈化整體回收率較高,且操作簡便,因此本實驗采用方案 3.

2. 2 檢出限的測定

2. 2. 1 儀器檢出限

按照《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》\\( HJ 168 - 2010\\) 對方法檢出限測定的要求,配制濃度為 3. 125 μg/L 的有機氯混合標準溶液,連續進樣 7 次,測定各組份的標準偏差為0. 04 ~ 0. 18 μg / L,自由度為 6、單側 99% 置信區間的 t 值為 3. 142,各組份的檢出限為 0. 12 ~0. 57 μg / L,相對標準偏差為 0. 62% ~ 2. 54% ,說明儀器具有良好的穩定性.

2. 2. 2 方法檢出限

以硅藻土為空白基體,配制有機氯濃度為0. 625 0 μg / kg 的加標樣品,經提取凈化和濃縮后,上機分析,連續測定 7 次進樣,測定各組份的標準偏差為 0. 39 ~ 0. 99 μg/kg,自由度為 6、單側 99%置信區間的 t 值為 3. 142,各組份的檢出限為 1. 23 ~ 3. 11 μg/kg,相 對 標 準 偏 差 為 1. 91% ~4. 91%,結果見表 5.

2. 3 實際樣品的方法回收率

測定了新疆部分地區的 80 個土壤樣品,隨機選取 10% 樣品進行加標回收實驗,加標量為1. 250 μg / kg,樣品的回收率均為 60% ~ 120% ,最低為 62. 3%,最高為 119. 7%.

3 結語

在美國環保署原有的加速溶劑萃取的方法基礎上,優化了土壤中有機氯快速溶劑萃取方法.該方法自動化程度高,操作簡便,靈敏度高,檢出限低,精密度和準確度可靠,符合實驗室質量控制要求.同時,對環境的污染和人體的危害小,并為實驗室人員提供了科學的分析依據.

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