HPLC測定鄱陽湖濕地土壤中15種多環芳烴

楊平華，曾祥暉

（1.九江學院化學與環境工程學院，功能有機分子制備與應用九江市重點實驗室，江西 九江 332005；2.九江市環境監測保護站，江西 九江 332000）

0 引 言

多環芳烴（PAHs）是一類典型的持久性有機污染物（POPs），可通過呼吸道、皮膚以及消化道等進入到人體，威脅人類的健康[1]。PAHs主要為石油、煤等化石燃料等不完全燃燒時產生，所有有機物的加工、使用或焚燒的地方等都有可能會產生多環芳烴。迄今已發現的200多種PAHs，其中16種組分已被美國環保署列入優先控制污染物名單。

目前，測定土壤中PAHs的方法主要有：氣相色譜法（GC）[2]，高效液相色譜法（HPLC）[3-4]，氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）[5]及熒光法[6]等。 其中，GC-MS具有儀器昂貴、操作復雜及使用成本高等缺點，氣相色譜法不適于分析具有較高沸點及在高溫下會分解的多環芳烴，熒光法只能測定多環芳烴的總量，而應用最多的方法則是HPLC。目前研究較多的前處理方法包括索式提取法[7]、微波提取法[8]、超聲萃取法[9]、加速溶劑萃取[10]、超臨界二氧化碳萃取法[11]、分散液相微萃取[12]、分散固相萃取[13]及基質固相分散-加壓溶劑萃取法[14]等。

鄱陽湖是中國最大的淡水湖，其水系流域面積約占江西省總面積的97%，是維護全球與區域環境的重要湖泊。目前，相對于我國其他地區，有關鄱陽湖區域PAHs的研究基本為空白，僅有少量關于其他類POPs如有機氯農藥等的研究報道[15-20]。因此，建立測定鄱陽湖濕地土壤中的多環芳烴的方法將為獲得鄱陽湖濕地多環芳烴的的污染狀況，并進一步開展其污染特征與來源解析的研究提供基礎。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

LC-20AT型高效液相色譜儀（配RF-10AXL熒光檢測器，日本島津）；RE-52型旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）；KQ 2200B型超聲波震蕩器（昆山市超聲儀器有限公司）。15種多環芳烴混標，包括萘、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并（a）蒽、 、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、二苯并（ah）蒽、苯并（ghi）苝、茚苯（123-cd）芘，購于百靈威試劑公司，質量濃度均為10μg/mL。無水Na2SO4（450℃馬弗爐中灼燒6h后備用）；丙酮和正己烷：均為分析純，用前經全玻璃系統二次蒸餾。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集與處理

樣品采于鄱陽湖核心區域——吳城保護區的湖中濕地表層土壤（0～20cm），采集3點樣品后混合處理得到平均試樣。將采集的土樣帶回實驗室后，置于陰暗處陰干，后把土塊壓碎，除去石塊、殘根等雜物，再用四分法取風干樣品200～300g放在研缽中研磨后全部過100目篩。最后經處理過的土壤樣品在-4℃下密封保存，待用。

1.2.2 樣品的提取和凈化

由于不同文獻對土壤中多環芳烴的提取方法各不相同[7-14]，因此考察了3種常見提取方法，具體參數見表1。稱取10.00 g土壤樣品，10.00 g無水硫酸鈉，2.00 g銅粉，混合均勻后分別按照表1的條件提取其中的多環芳烴，提取液進行抽濾，將濾液轉移到燒瓶中旋轉蒸發至1 mL，加入20 mL正己烷進行溶劑置換，繼續旋轉蒸發濃縮至近1 mL。再用2次約1mL正己烷使之完全過裝有硅膠的層析柱（至下而上分別裝有10cm的硅膠，1～2cm的銅粉，1～2cm的無水硫酸鈉）進行凈化，以8 mL正己烷預洗，再以15 mL的正己烷-二氯甲烷（3∶2）混合溶液洗脫，收集正己烷與二氯甲烷洗脫液，在30℃下恒溫旋轉蒸發濃縮至1～2 mL加入20 mL乙腈再次進行溶劑置換，在60℃下恒溫旋轉蒸發濃縮至1mL，將濃縮液轉移并定容至4mL，待高效液相色譜分析。

1.2.3 色譜分析

色譜柱為日本島津技邇公司的Inertsil ODS-3液相色譜柱，填料粒徑為 4.6 mm×250 mm×5 μm，不銹鋼柱。流動相：A為水，B為甲醇；進樣量為20μL。其他可以選擇條件如流量、柱溫、梯度洗脫程序及熒光檢測器波長變換程序根據實驗確定。

表1 土壤樣品中多環芳烴的提取條件

2 結果與討論

2.1 色譜條件選擇

研究不同高效液相色譜分離條件對15種多環芳烴分離效果的影響，采用不同的色譜條件對標準品進行分離，根據出峰的多少、分離效果及分離時間等進行評價。最后優化的的色譜條件為：進樣量為20 μL、流量為 1 mL/min、柱溫 30℃，流動相梯度淋洗程序見表2，熒光檢測器波長變換程序見表3。

表2 流動相梯度淋洗程序

表3 熒光檢測器波長變換程序

2.2 標準樣品的色譜圖

在優化的色譜條件下，15種多環芳烴混標（500ng/mL）的色譜圖如圖1所示。由圖可知，各種多環芳烴分離較好，在55min內全部出峰。

圖1 15種多環芳烴混標的色譜圖

2.3 標準曲線

將質量濃度為10 μg/mL的多環芳烴混標用乙腈依次逐級稀釋為5～500ng/mL的操作溶液。在優化的色譜條件下進行高效液相色譜分析，根據色譜圖，得到15種多環芳烴組分的標準曲線。15種多環芳烴的標準曲線回歸方程、回歸系數及線性范圍見表4。 由表可知，除 、苯并（b）熒蒽及二苯并（ah）蒽外，其他多環芳烴的線性范圍均滿意。

表4 多環芳烴的標準曲線回歸方程、相關系數及線性范圍

2.4 提取條件與方法比較

考察7組不同提取條件與方法對多環芳烴提取效果的影響，研究發現：采用丙酮+正己烷（1∶1）為提取溶劑，超聲提取法提取40min，總溶劑量為70mL（10g 樣品）效果好。 同時，采用丙酮+正己烷（1∶1）為提取溶劑，索式提取法提取24h，總溶劑量為120mL（10g樣品）效果也好。但考慮到索式提取法耗時更長，消耗溶劑也更多，因此選擇更綠色環保的超聲提取法為優化方法。

2.5 樣品測定

采用優化的提取方法與高效液相色譜測定條件對鄱陽湖吳城濕地的土壤樣品進行測定，測定結果見表5。結果表明鄱陽湖濕地土壤中存在一定量的多環芳烴污染，需要進一步研究其污染狀況。樣品中各多環芳烴的相對標準偏差（RSD）為2.5%～9.1%，說明方法精密度較高。

2.6 回收率

按試驗方法對空白樣品加入混合多環芳烴標準品溶液（100 ng/mL）1.0 mL，按照實驗方法中樣品處理方法進行提取，制得4 mL測試溶液，并在優化色譜條件下平行測定5次，計算回收率與相對標準偏差，結果見表6。由表可知：回收率在76.8%～115.1%之間，相對標準偏差在1.3%～5.8%之間，可滿足美國環保局關于痕量分析基質加標回收率要求，表明方法準確、可靠，可用于鄱陽湖濕地土壤中多環芳烴分析。

3 結束語

建立了提取并測定鄱陽湖濕地土壤中多環芳烴含量的高效液相色譜方法。考察了不同提取方法與提取試劑對提取效果的影響，結果表明：以丙酮+正己烷（1∶1）為提取溶劑，超聲提取法提取 40 min，總溶劑量為70 mL（10.00 g樣品）提取效果最佳；還優化了高效液相色譜法測定15種多環芳烴的色譜條件：進樣量為20μL、流量為1mL/min、柱溫30℃，適當的流動相梯度淋洗程序與熒光檢測器波長變換程序。在優化的提取方法與測定條件下，建立了標準曲線，考察了回收率，并對鄱陽湖吳城濕地土壤樣品進行測定，結果為：未檢出-119.67ng/g。提出的方法為獲得鄱陽湖濕地多環芳烴的的污染狀況，并進一步開展其污染特征與來源解析的研究提供了基礎。

表5 鄱陽湖濕地土壤中多環芳烴含量1）

表6 回收率實驗結果

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