王海棠， 于 佩

（徐州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站， 江蘇 徐州 221006）

0 引言

2014年4月17日公布的全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，全國(guó)土壤有機(jī)類(lèi)污染物主要是滴滴涕和多環(huán)芳烴（PAHs），由于其難于生物降解、易發(fā)生生物累積以及長(zhǎng)距離遷移性引起了人們廣泛的關(guān)注。目前土壤中這2類(lèi)物質(zhì)的前處理方法主要是索氏提取法[1]、超聲波提取法[2]、微波法[3]和加速溶劑萃取法（ASE）[4－5]。 索氏提取法雖然效率較高，但由于提取時(shí)間較長(zhǎng)，而且在提取過(guò)程中需用到大量的有機(jī)溶劑，對(duì)人員傷害較大，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成二次污染；超聲波提取法和微波法雖然縮短了提取時(shí)間，但提取效率不高，而且超聲容易導(dǎo)致玻璃器皿破碎，微波法會(huì)導(dǎo)致土壤中大量雜質(zhì)被提取，降低了方法的準(zhǔn)確度和靈敏度；而加速溶劑萃取可以通過(guò)在高溫、高壓條件下實(shí)現(xiàn)快速、高效的提取，已成為土壤中有機(jī)物提取的一個(gè)重要手段。

土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥（OCPs）的監(jiān)測(cè)方法主要是氣相色譜－電子捕獲法（GC－ECD）和氣相色譜質(zhì)譜法 （GC－MS）[6]，GC－ECD 分析靈敏度和 GC－MS/MS法相當(dāng)，但是只通過(guò)保留時(shí)間定性，容易出現(xiàn)假陽(yáng)性的結(jié)果，而GC－MS相比于GC，能夠得出分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息，但其分辨率較低，而檢出限相對(duì)較高，這2種方法均影響目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性定量；對(duì)于土壤中的PAHs，目前大都采用高效液相色譜法[7]和氣相色譜－質(zhì)譜法[8]，液相色譜法由于需要用到PAHs專(zhuān)用柱，而且其分析時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低，而氣相色譜－質(zhì)譜法由于其檢出限較低，在監(jiān)測(cè)環(huán)境中PAHs時(shí)往往結(jié)果不盡如人意。因此尋找到一種通用的監(jiān)測(cè)儀器同時(shí)分析土壤中的OCPs和PAHs具有重要意義。

GC－MS/MS是目前農(nóng)殘和PAHs監(jiān)測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，與單級(jí)質(zhì)譜相比，它的多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式可有效消除儀器監(jiān)測(cè)中的背景干擾、基質(zhì)干擾等，降低儀器的檢出限[9]。本文利用ASE提取，F(xiàn)lorisil柱凈化的前處理方法，建立同時(shí)測(cè)定土壤中8種OCPs和16種PAHs的方法，將GC－MS/MS技術(shù)應(yīng)用到土壤調(diào)查中，考察其在復(fù)雜樣品、低含量環(huán)境樣品分析方法的優(yōu)勢(shì)；提高土壤調(diào)查效率，為提供高水平的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

GC7890B—7000C氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫公司）；色譜柱：Agilent HP－5MS （30 m× 0.25 mm×0.25 um）毛細(xì)柱；ASE350加速溶劑萃取儀（美國(guó)DIONEX公司），配置66 mL萃取池；自動(dòng)氮吹濃縮儀（Caliper公司）。

正己烷、丙酮、二氯甲烷均為HPLC級(jí)，購(gòu)自Merck公司；無(wú)水硫酸鈉（優(yōu)級(jí)純）在400℃下加熱6 h；Florisil 柱（Angilent，6 mL，100 mg）；硅藻土（Thermo Fisher Scientific）：超純水（屈臣氏公司）；載氣：高純氦氣（純度大于99.999%），碰撞氣：高純氮?dú)猓兌却笥?99.999%）；8 種 OCPs（100 mg/L，百靈威公司）；16 種 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（PAHs，200 mg/L，V（甲醇）：V（二氯甲烷）=1︰1溶解，200 mg/L(Accu Standard，Inc，美國(guó))。

1.2 樣品提取

干燥、研細(xì)的樣品對(duì)提取不揮發(fā)、非極性的有機(jī)物有較好的提取效果，因此將測(cè)試土壤樣品避光風(fēng)干后，研磨并過(guò) 0.15 mm孔徑尼龍篩，并準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g過(guò)篩的土壤樣品，與硅藻土按照質(zhì)量比為1︰2混合后，裝入ASE萃取罐中，按照測(cè)定的ASE條件（壓力10.3 MPa，爐溫100℃，加熱時(shí)間 5 min，靜態(tài)時(shí)間5 min，沖洗體積60%，循環(huán)次數(shù)2，溶劑：正己烷/丙酮（1︰1，V/V）進(jìn)行萃取，收集萃取液進(jìn)行濃縮、凈化。

1.3 樣品凈化

土壤經(jīng)ASE350提取后，提取液經(jīng)無(wú)水Na2SO4脫水，氮吹濃縮至1 mL以下。Florisil柱經(jīng)4 mL二氯甲烷沖洗后，再用10 mL正己烷平衡凈化柱，浸潤(rùn)5 min后，將樣品轉(zhuǎn)入Florisil柱并用25 mL正己烷分3次移入柱內(nèi)后用V（正己烷）︰V（二氯甲烷）為4︰1的20 mL淋洗接收，淋洗液收集后氮吹濃縮至小于1 mL(不蒸干)，將其轉(zhuǎn)入刻度進(jìn)樣瓶中，以正己烷定容至 1 mL，GC－MS/MS測(cè)定該樣品。

1.4 分析條件

色譜條件進(jìn)樣口溫度：250℃，柱流速1.2 mL/min；進(jìn)樣量1μL；不分流進(jìn)樣；程序升溫：50℃保持4 min，以8℃/min升至110℃，保持2 min，以10℃/min升至310℃，保持4 min。

質(zhì)譜條件：全掃描（Scan）；掃描離子范圍（m/z）為50～450；采集方式為MRM；EI源；離子化能量為70 eV；離子源溫度為280℃；接口溫度為280℃；溶劑延遲3 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 GC－MS/MS條件優(yōu)化

通過(guò)對(duì)氣相色譜和質(zhì)譜2方面的參數(shù)優(yōu)化，提高儀器靈敏度。首先用質(zhì)量濃度為2.0 mg/L的OCPs和PAHs混合溶液進(jìn)行全掃描分析，獲得全掃描質(zhì)譜圖，確定每個(gè)組分的保留時(shí)間，并考察各化合物的碎片離子及相對(duì)豐度，選擇質(zhì)荷比大豐度高的離子作為母離子，利用二級(jí)質(zhì)譜選擇特性，從復(fù)雜的一級(jí)質(zhì)譜中選出不同化合物的特征母離子進(jìn)行二次裂分，對(duì)產(chǎn)生的子離子碎片進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)碰撞能量的優(yōu)化，選擇響應(yīng)最強(qiáng)的子離子對(duì)分別作為樣品的定量和定性離子，建立起MRM參數(shù)，達(dá)到排除基體干擾、準(zhǔn)確定性的目的。24種組分的出峰順序、保留時(shí)間、定量和定性離子對(duì)及碰撞電壓見(jiàn)表1。

表1 24種化合物串聯(lián)質(zhì)譜定性和定量性能參數(shù)

2.2 凈化條件的選擇

OCPs和PAHs是弱極性化合物，適用正相固相萃取吸附劑[10]。本文將質(zhì)量濃度為50μg/L的OCPs和PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按照1.3條件轉(zhuǎn)入Florisil柱，分別用20 mLV（正己烷）︰V（二氯甲烷）為10︰ 0（A），8︰2（B），6︰4（C）的組合進(jìn)行凈化，并比較其淋洗效果，3種比例淋洗液對(duì)50μg/L的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液回收率見(jiàn)表2。

表2 不同溶劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品的凈化回收率

由表2可見(jiàn)，采用Florisil柱凈化，僅用正己烷溶液進(jìn)行洗脫時(shí)，OCPs回收率高于PAHs，隨著二氯甲烷在混合溶劑中比例增加，PAHs的回收率相對(duì)提高；僅用正己烷對(duì)PAHs洗脫效果較差，像二苯并(a,n)蒽、苯并(ghi)北等化合物幾乎沒(méi)有被洗脫；而用體積比為3︰2的正己烷和二氯甲烷洗脫時(shí)，所有化合物回收率都較高，部分PAHs比如芘的回收率甚至達(dá)到266%，當(dāng)用體積比為4︰1的正己烷和二氯甲烷洗脫時(shí)，各化合物的回收率在80.5～119%。因此，采用體積比為4︰1的正己烷和二氯甲烷對(duì)8種OCPs和16種PAHs進(jìn)行洗脫。

2.3 方法檢出限、精密度和準(zhǔn)確度測(cè)試

將1.1中OCPs和PAHs配置成質(zhì)量濃度為2.0 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液，分別取不同體積的中間液，稀釋到1.0 mL正己烷溶劑中，配置成質(zhì)量濃度為 2.0，5.0，10，20，50 μg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)系列，以峰面積為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，在1.4及表1的條件下測(cè)定。以定量離子峰面積（y）和標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度（x）繪制校準(zhǔn)曲線(xiàn)。

表3 24種化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)、相關(guān)系數(shù)、最低檢出限及加標(biāo)回收率

以硅藻土為空白基體，加標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5μg/kg，依據(jù)HJ 168—2010《環(huán)境監(jiān)測(cè)析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定，平行測(cè)定7次各目標(biāo)化合物的空白加標(biāo)樣品，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差s，按MDL=t(n－1,0.99)×s計(jì)算方法檢出限（其中，t(n－1,0.99)為置信度 99%、自由度（n－1)時(shí)的t值，n為重復(fù)測(cè)定的次數(shù)）。當(dāng)n=7 時(shí)，t(n－1,0.99)取值 3.143。 結(jié)果見(jiàn)表 3。

由表3可見(jiàn)，方法在各線(xiàn)性范圍內(nèi)線(xiàn)性良好，r均大于0.990，各目標(biāo)化合物的方法檢出限為0.01～0.22μg/kg，硅藻土空白基體加標(biāo)回收率在71.2%～118%之間，基本滿(mǎn)足回收率指標(biāo)要求，6次平行測(cè)定的RSD＜7.3%。

2.4 實(shí)際樣品測(cè)試

為了驗(yàn)證方法的實(shí)用性，本研究選用6份分別標(biāo)記為（S1，S2……S6）徐州某地農(nóng)村土壤樣品，按已建立的方法進(jìn)行OPCs和PAHs的檢測(cè)。在整個(gè)樣品分析過(guò)程中,任何樣品均未出現(xiàn)前處理和分析異常（如色譜峰變形、保留時(shí)間偏移、定性和定量離子比率異常等）。S6樣品MRM模式下色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 實(shí)際土壤樣品S6的MRM圖譜

由圖1可以看出，樣品經(jīng)過(guò)ASE－Florisil柱凈化處理后，利用GC－MS/MS的MRM方式進(jìn)行分析，可顯著減少基質(zhì)干擾的影響。各樣品分析結(jié)果見(jiàn)表4。在所有檢測(cè)樣品中,OPCs中滴滴涕的檢出率較高，而且滴滴伊和滴滴涕的含量略高于滴滴滴，濃度范圍為ND～2.5μg/kg，六六六未被檢出，OPCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.9～5μg/kg；對(duì)于PAHs，除了苊、苊烯2種化合物未檢出外，其他14種化合物均有檢出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為ND～2.8μg/kg，PAHs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.2～20.3μg/kg；這和江蘇蘇州某典型生態(tài)示范區(qū)內(nèi)PAHs總量相當(dāng)[11]，遠(yuǎn)低于淮安某垃圾堆放場(chǎng)周邊農(nóng)田土壤中PAHs總量[12]。對(duì)于，基本農(nóng)田和原地的OPCs和PAHs總量略低于工礦企業(yè)、工業(yè)廢渣周邊，均低于GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[13]二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。

表4 某地農(nóng)村土壤樣品測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)論

建立了氣相色譜－三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)檢測(cè)土壤中的痕量OCPs和PAHs的方法，土壤樣品先經(jīng)快速溶劑提取和Florisil柱凈化后經(jīng)GC－MS－MS在多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式下進(jìn)行檢測(cè)與分析。經(jīng)驗(yàn)證，該方法靈敏度高，標(biāo)準(zhǔn)品工作曲線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系良好，方法檢出限低于國(guó)標(biāo)規(guī)定的OCPs及PAHs的方法檢出限，并且通過(guò)某地農(nóng)村土壤樣品的監(jiān)測(cè)，排除了復(fù)雜基質(zhì)干擾的影響，并且通過(guò)氣相色譜－MRM模式下母離子對(duì)和子離子對(duì)的一一對(duì)應(yīng)的定性定量分析上克服了一些物質(zhì)難以識(shí)別的難點(diǎn)。該方法穩(wěn)定性和精密性可靠。使用該方法能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)將土壤中的OCPs和PAHs精確定性和定量，提高了土壤監(jiān)測(cè)效率。