基質(zhì)固相分散萃取—?dú)庀嗌V法測(cè)定土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥含量

嚴(yán)朝朝，魏文婉，伍佳慧，牛 禾，林惠文，余彬彬

（1. 臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)藥化工與材料工程學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000；2. 臺(tái)州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 臺(tái)州 318000；3. 浙江宏超環(huán)境檢測(cè)有限公司，浙江 臺(tái)州 317000）

我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，也是農(nóng)藥生產(chǎn)大國(guó)，2015年我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)量達(dá)到3 740 kt［1-2］。大部分農(nóng)藥在使用中進(jìn)入環(huán)境，土壤作為重要的環(huán)境介質(zhì)，受到較大的農(nóng)藥污染。根據(jù)2018年實(shí)施的《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》，需加強(qiáng)土壤污染防治，實(shí)行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)制度。在土壤的農(nóng)藥殘留分析中，由于土壤基質(zhì)的復(fù)雜性和分析目標(biāo)物的低濃度，提取農(nóng)藥和去除基體干擾難度較大，是分析工作的薄弱環(huán)節(jié)。目前常用的土壤樣品前處理方法有液液萃取法［3］、索氏提取法［4-5］、固相微萃取法［6］、快速溶劑萃取法［7］等，雖然這些方法成熟、穩(wěn)定，但耗時(shí)長(zhǎng)，且需要使用大量的有毒有害試劑。

本研究采用基質(zhì)固相分散萃取—?dú)庀嗌V法對(duì)土壤中8種有機(jī)氯農(nóng)藥含量進(jìn)行測(cè)定，優(yōu)選了固相分散劑及其用量、洗脫溶劑以及土壤樣品與分散劑的質(zhì)量比，探索高效、快捷檢測(cè)土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥含量的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑和儀器

固相分散劑：硅膠（德國(guó)CNW公司），200～300目（篩分規(guī)格，下同）；中性氧化鋁（德國(guó)CNW公司），60～100目；硅藻土（德國(guó)MERCK公司），140～500目；硅酸鎂（天津傲然精細(xì)化工研究所），60～100目；HC-C18 SPE填料（德國(guó)CNW公司），200～400目；弗羅里硅土（德國(guó)CNW公司），100～200目；三硅酸鎂（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），白色細(xì)粉或粒狀。正己烷、丙酮：均為色譜純，購(gòu)自德國(guó)CNW公司。超純水。

農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品：甲醇中8種有機(jī)氯農(nóng)藥分別為α-六六六（α-BHC）、 β-六六六（β-BHC）、γ-六六六（γ-BHC）、δ-六六六（Δ-BHC）、p，p"-滴滴伊（p，p"-DDE）、p，p"-滴滴滴（p，p"-DDD）、o，p"-滴滴涕（o，p"-DDT）、p，p"-滴滴涕（p，p"-DDT），質(zhì)量濃度均為100 mg/L（購(gòu)自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

內(nèi)標(biāo)物：13C12標(biāo)記的多氯聯(lián)苯-153（13C12-PCB-153）和13C12標(biāo)記的多氯聯(lián)苯-194 （13C12-PCB-194），質(zhì)量濃度均為40 mg/L（購(gòu)自英國(guó)威靈頓公司）。土壤質(zhì)控樣品SMP2016-0097，來(lái)源于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站。

GC-3800型氣相色譜儀：瓦里安公司，配備標(biāo)準(zhǔn)的分流/不分流1177毛細(xì)管進(jìn)樣口；HP-5型毛細(xì)管色譜柱：安捷倫公司， 30.0 m×0.25 mm×0.25 μm；載氣：N2，純度99.999%；N-EVAP-112型氮吹儀：美國(guó) Organomation 公司；ME204型電子天平：梅特勒-托多利儀器上海有限公司；LGJ-18C型冷凍干燥儀：北京四環(huán)公司；AS200型土壤篩分機(jī)：德國(guó)Retsch公司。

1.2 色譜條件

載氣為恒流模式，N2流量1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；電子捕獲檢測(cè)器（ECD）溫度300 ℃；柱溫120 ℃，以8 ℃/min升到220 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min升到280 ℃，保持1 min，共計(jì)19.5 min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量 1.0 μL；定量方法為峰面積內(nèi)標(biāo)法。

1.3 樣品前處理

1.3.1 空白土壤樣品的制備

采集一批飲用水源地附近的土壤，去除草根、沙礫等雜質(zhì)，放在樣品盤(pán)上，攤成20 mm左右厚度冷凍干燥后，過(guò)60目篩，研磨均勻，得到待測(cè)試土壤樣品。采用快速溶劑萃取-固相萃取的傳統(tǒng)方法測(cè)定土壤樣品中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的含量，選取檢測(cè)含量低于方法檢出限的土壤樣品作為供試的空白土壤樣品。

1.3.2 加標(biāo)土壤樣品的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取50.0 g供試的空白土壤，將質(zhì)量濃度為100 mg/L的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品用正己烷稀釋至8種有機(jī)氯農(nóng)藥質(zhì)量濃度均為1.0 mg/L，在供試的空白土壤中加入10 mL稀釋后的8種有機(jī)氯農(nóng)藥混合液，再加入10 mL正己烷浸沒(méi)土壤，在通風(fēng)櫥中攪拌使混合均勻，將正己烷揮發(fā)，配制成8種有機(jī)氯農(nóng)藥含量均為200 μg/kg的供試加標(biāo)土壤樣品。

1.4 基質(zhì)固相分散萃取-氣相色譜分析檢測(cè)

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5000 g加標(biāo)土壤樣品和一定量的固相分散劑，裝入研缽中，用棒杵研磨均勻。將樣品轉(zhuǎn)移到固相萃取空柱內(nèi)，用一定體積的洗脫溶劑洗脫，收集洗脫液，于氮吹儀中濃縮至1.0 mL，加入內(nèi)標(biāo)物（質(zhì)量濃度為80 μg/L），在氣相色譜儀中進(jìn)行分析檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)標(biāo)物的選擇

內(nèi)標(biāo)物應(yīng)該與被測(cè)定物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)（沸點(diǎn)、極性和化學(xué)性質(zhì)）相似，且與試樣中各組分的色譜峰能完全分離。本實(shí)驗(yàn)分別考查了13C12-PCB-153和13C12-PCB-194兩種化合物對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果表明：13C12-PCB-153的保留時(shí)間為17.235 min；13C12-PCB-194的保留時(shí)間在p，p"-DDT之后，兩種內(nèi)標(biāo)物均能與目標(biāo)組分實(shí)現(xiàn)基線分離?？紤]到目標(biāo)組分應(yīng)與內(nèi)標(biāo)物的保留時(shí)間盡可能接近，而13C12-PCB-153的出峰時(shí)間正好在滴滴涕和滴滴伊之間，因此，本實(shí)驗(yàn)選擇13C12-PCB-153作為內(nèi)標(biāo)物。

2.2 有機(jī)氯農(nóng)藥混合液的氣相色譜圖

8種有機(jī)氯農(nóng)藥混合液的氣相色譜圖如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，8種目標(biāo)化合物及內(nèi)標(biāo)物13C12-PCB-153能得到較好的分離。

圖1 8種有機(jī)氯農(nóng)藥混合液的氣相色譜圖

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別以正己烷為溶劑，準(zhǔn)確移取含8種有機(jī)氯農(nóng)藥的混合液，配制成質(zhì)量濃度分別為50，100，150，200，250 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液樣品中加入質(zhì)量濃度為80 μg/L的13C12-PCB-153作為內(nèi)標(biāo)物，以目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度的比值為橫坐標(biāo)、峰面積值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)，見(jiàn)表1。由表1可以看出，在50～250 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，4種六六六和4種滴滴涕農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均較高。

表1 8種有機(jī)氯農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)

2.4 基質(zhì)固相分散萃取條件優(yōu)化

2.4.1 分散劑

在基質(zhì)固相分散萃取過(guò)程中，不同的分散劑對(duì)目標(biāo)物的吸附結(jié)合程度有差異，從而影響萃取效果。本實(shí)驗(yàn)分別考察了中性氧化鋁、硅藻土、硅酸鎂、C18填料、弗羅里硅土、三硅酸鎂、硅膠等7種分散劑對(duì)土壤中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的萃取效果，8種有機(jī)氯農(nóng)藥的加標(biāo)平均回收率見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)：弗羅里硅土對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥的萃取效果最好，8種有機(jī)氯農(nóng)藥的平均回收率在73.0%～91.3%之間；其次是硅藻土和中性氧化鋁；三硅酸鎂和硅酸鎂的效果較差。故本實(shí)驗(yàn)選擇弗羅里硅土作為分散劑。

表2 7種分散劑作用下8種有機(jī)氯農(nóng)藥的加標(biāo)平均回收率 %

2.4.2 洗脫劑種類(lèi)及用量

在洗脫劑體積為10 mL、土壤樣品與分散劑質(zhì)量比為1∶3的條件下，考察了正己烷、丙酮、正己烷-丙酮（體積比1∶1）、正己烷-丙酮（體積比9∶1）等4種有機(jī)溶劑的洗脫效果，每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次，取平均回收率列于表3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：正己烷的洗脫回收率較差，通過(guò)加入丙酮后可明顯提高洗脫效果，以正己烷-丙酮（體積比1∶1）作為洗脫劑時(shí)，回收率最高。

當(dāng)正己烷-丙酮（體積比1∶1）作為洗脫劑時(shí)，不同洗脫劑體積下8種有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的平均回收率見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，當(dāng)洗脫劑體積為10 mL時(shí)洗脫回收率較高，增加洗脫劑體積，回收率并無(wú)明顯變化，故選擇洗脫劑體積為10 mL。

表3 4種有機(jī)洗脫溶劑洗脫后的8種有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的平均回收率 %

表4 不同洗脫劑體積下8種有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的平均回收率%

2.4.3 土壤樣品與分散劑的質(zhì)量比

在正已烷-丙酮（體積1∶1）作為洗脫劑、洗脫劑體積為10 mL的條件下，考察了供試土壤樣品與分散劑質(zhì)量比分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4時(shí)的提取效果。每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次，取平均回收率列于表5。結(jié)果表明：當(dāng)土壤樣品與分散劑質(zhì)量比為1∶1時(shí)，平均回收率最高，但是由于土壤樣品粒徑小，萃取柱壓力大，洗脫速度很慢，前處理時(shí)間較長(zhǎng)；當(dāng)增加分散劑質(zhì)量后，可降低萃取柱壓力，洗脫速度明顯加快，平均回收率也相應(yīng)地提高；但土壤樣品與分散劑質(zhì)量比為1∶4時(shí)，分散劑占用萃取柱體積過(guò)大，不利于洗脫操作的進(jìn)行。故本實(shí)驗(yàn)選擇供試土壤樣品與分散劑的質(zhì)量比為1∶3。

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，取供試空白土壤，按低、中、高3個(gè)水平分別添加50，100，200 μg/kg的8種有機(jī)氯農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液，各種有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表6。由表6可見(jiàn)，各種有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率在60.3%～94.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在6.83%～8.95%之間。

表5 不同土壤樣品與分散劑的質(zhì)量比下8種有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的平均回收率 %

表6 8種有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥在供試空白土壤中的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.6 與其他測(cè)定方法的對(duì)比

現(xiàn)有測(cè)定方法對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥（包括4種六六六和4種滴滴涕農(nóng)藥）的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表7。由表7可見(jiàn)：其他方法有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率為61.0%～112.1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%～19.5%；本方法的回收率為60.3%～94.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.8%～8.9%，顯示了較好的穩(wěn)定性。本方法能夠高效、簡(jiǎn)單、快速地檢測(cè)4種六六六和4種滴滴涕農(nóng)藥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合預(yù)期，可用于土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的快速檢測(cè)。

2.7 質(zhì)控樣品的測(cè)試結(jié)果

根據(jù)上述方法，取質(zhì)控樣品SMP2016-0097進(jìn)行3次平行檢測(cè)。SMP2016-0097的標(biāo)準(zhǔn)值、擴(kuò)展不確定度以及使用本方法的實(shí)測(cè)值見(jiàn)表8。由表8可見(jiàn)，本方法的測(cè)試結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)。

表7 現(xiàn)有測(cè)定方法對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

表8 質(zhì)控樣品SMP 2016-0097的有機(jī)氯農(nóng)藥測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

a）建立了一種基質(zhì)固相分散萃取—?dú)庀嗌V法測(cè)定土壤中8種有機(jī)氯農(nóng)藥含量的方法，優(yōu)化條件是以弗羅里硅土為分散劑、正己烷-丙酮（體積比1∶1） 為洗脫溶劑、土壤樣品與分散劑的質(zhì)量比為1∶3。在此最優(yōu)條件下，8種有機(jī)氯農(nóng)藥在50～250 μg/kg范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)大于0.99，測(cè)定土壤中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為60.3%～94.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.8%～8.9%。

b）將該方法應(yīng)用于實(shí)際質(zhì)控樣品的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)。該方法能滿(mǎn)足土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留的檢測(cè)要求。