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土壤中多环芳烃的测定方法研究

孙绪博 王昭

陕西地建土地工程质量检测有限责任公司,陕西西安,710021

摘要: 本文对土壤环境样品中多环芳烃的的样品测定方法的研究进展作了详细的方法研究。讨论了环境中多环芳烃的检测技术的发展前景。
关键词: 土壤;多环芳烃;方法研究
DOI:10.12721/ccn.2023.157074
基金资助:陕西省创新能力支撑计划资助(项目编号 2021PT-053)
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多环芳烃是一类具有较强致癌作用的化学污染物,目前已鉴定出数百种,其中以苯并芘系列多环芳烃为典型代表。PAHs是含有俩个或多个稠芳香环,由碳氢两个元素组成的化合物。PAHs可来源于自然界或有人类活动产生,主要来源是不完全燃烧的石化燃料高温裂解。PAHs是环境中典型的持久性污染物,特别是在饮用水中,虽然含量很低,但人接触量大,可能对健康产生影响。

1.1 设备试剂耗材

高效液相色谱仪 Agilent 1290、旋转蒸发仪 RE-52A、氮吹仪 NK200-1B

液相色谱纯试剂:乙腈(CH3CN);甲醇(CH3OH);二氯甲烷(CH2Cl2);正己烷(C6H14);丙酮(CH3COCH3)。

分析纯试剂:硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O);无水硫酸钠(Na2SO4);氯化钠(NaCl);十氟联苯(纯度:99%),

标准贮备液:多环芳烃标准贮备液(质量浓度为 200 mg/L 含三种多环芳烃的乙腈溶液,包括芴、菲、䓛。

淋洗液:二氯甲烷/正己烷(1+1)混合溶液(V/V)。

耗材:硅胶柱 1000mg/6.0ml;弗罗里硅土柱 1000mg/6.0ml;玻璃毛或玻璃纤维滤纸;氮气 纯度≥99.999%。

1.2 实验过程

提取:将制备好的试样放入纸质套管内,加入50.0 μl十氟联苯使用液,将套管放入索氏提取中.加入100 ml丙酮-正己烷混合溶液,以每小时不小于4次的回流速度提取16 h-18 h。在玻璃漏斗上垫一层玻璃棉或玻璃纤维滤膜,加入约5g无水硫酸钠,将提取液过滤到浓缩器皿中。用适量丙酮-正已烷混合溶液洗涤提取容器3次,再用适量丙酮-正已烷混合溶液冲洗漏斗,洗液并入浓缩器皿。

浓缩:氮吹浓缩法:开启氮气至溶剂表面有气流波动(避免形成气涡),用正己烷多次洗涤氮吹过程中已经露出的浓缩器壁,将过滤和脱水后的提取液浓缩至约1ml。如不需要净化,加入约3ml乙腈,再浓缩至约1ml,将溶剂完全转化为乙腈。如需净化,加入约5ml正己烷并浓缩至约1ml,重复此浓缩过程3次,将溶剂完全转化为正已烷,再浓缩至约1ml,待净化。

色谱条件:梯度洗脱程序 50%乙腈+50%水,保持 2min;以 1.1%乙腈/min 的增量至 58%乙腈,保持 5min,以 6%乙腈/min 的增量至 100%乙腈,保持至出峰完毕。流动相流量:1.5ml/min。

水平加标试验:向已测多环芳烃含量的土样中加入3μg、5μg和10μg的多环芳烃标准物质,按照高效液相色谱法进行测定。

检出限测定:HPLC色谱图上的基线并不是一条直线,而是呈现锯齿状,这就是检测器的噪音信号。通过测定噪音峰峰高与样品峰峰高的比值来确定系统条件下样品的检出限与定量限。

检出限:流动相中样品组分在检测器上产生3倍基线噪声信号时相当的浓度或质量流量定为HPLC法的检出限,也就是信噪比为3:1时候的样品浓度。

2.检出限的确定

根据《环境监测分析方法标准制修订 技术导则》,HJ 168-2010相关规定。按照样品分析的全部步骤进行测定,HPLC色谱图上的基线并不是一条直线,而是呈现锯齿状,这是检测器的噪音信号。通过测定噪音峰峰高与样品峰峰高的比值来确定系统条件下样品的检出限与定量限。

流动相中样品组分在检测器上产生3倍基线噪声信号时相当的浓度或质量流量定为HPLC法的检出限,也就是信噪比为3:1时候的样品浓度。以4倍的检出限作为各多环芳烃的定量限。

对1.0 μg/mL的标准溶液进行测定,选择基线噪声后,计算各多环芳烃产生3倍基线噪声信号时相当的浓度。结果见附表原始机打记录。方法检出限和定量限计算结果如下表所示。

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结论:16种多环芳烃液液萃取法的检出限为:0.002~0.016 μg/L,定量限为:0.008~0.064 μg/L,土壤和沉积物中多环芳烃的检出限和定量限符合《土壤和沉积物多环芳烃的测定-高效液相色谱法HJ 784-2016》的要求。

3.精密度试验

在上述色谱分析条件下,测定一系列质量浓度的标准溶液。以测得的各个多环芳烃积分峰面积为纵坐标,质量浓度(μg/ml)为横坐标绘制标准曲线。各多环芳烃的回归方程、相关系数、线性范围和浓度为1µg/ml、2µg/ml、5µg/ml、10.0µg/ml、20.0µg/ml,相关系数结果如下:

1740562954798273.png

对16种多环芳烃含量为0.2 µg/g 的土样进行6次重复性试验,结果如下:

1740563021379503.png1740563058608754.png1740563151764535.png

结论:在各个多环芳烃相应的线性范围内其质量浓度与积分峰面积呈现出良好的线性关系,相关系数均达大于0.999。通过对16种多环芳烃含量为0.2µg/g的土样进行6次重复性试验,保留时间的相对标准偏差范围为0.019%~0.079%。响应值的相对标准偏差范围为0.051%~8.497%。满足土壤和沉积物中多环芳烃的检测要求。

4.准确度试验

水平加标试验:分别向已知含量土样中加入3 μg、5 µg和10µg 16种多环芳烃组分,按照液液萃取高效液相色谱法进行前处理及上机测定。结果如下表所示:

1740563381560084.png

计算方法:1740563402199564.png

式中:P—加标回收率

1740563479441017.png—加标样品所含被测成分的平均值,μg

1740563523280350.png—水平样品所含被测成分的平均值,μg

1740563561666909.png—加标量,μg

16种多环芳烃组分加标量与加标回收率结果见下表:

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结论:本方法16种多环芳烃的回收率均在74.0%~137.6%之间,满足加标回收试验的要求。

5总结展望

综上所述,国内外对多环芳烃的检测,其发展趋势是提高检测方法的灵敏度,降低样品检出限,提高定性能力,因而也需要建立快速、灵敏的筛选方法。另外, 还需要建立适合于不同种类残留物质的灵敏度高、定性能力强的方法。

参考文献

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作者简介:孙绪博(1990-),男(汉族),山东聊城,工程师,博士,主要从事土地整治研究。