油污土壤中石油烴含量測(cè)定方法探究

盧飛龍

（深圳市國(guó)恒檢測(cè)有限公司，廣東 深圳 518101）

石油及其副產(chǎn)品在人類日常生產(chǎn)生活中得到了大范圍的應(yīng)用，而在其應(yīng)用過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生各種烴類或非烴類污染物。石油烴類污染物又可稱之為石油烴，其具有較強(qiáng)的毒害性，對(duì)水、植物、土壤均具有較大的影響。這種情況下，探究土壤中石油烴類污染物含量測(cè)定方法就具有非常重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

紅外分光光度法專用環(huán)保型四氯化碳；優(yōu)級(jí)純石油醚（沸程30.0～60.0℃）；色譜純正己烷；色譜純?nèi)燃淄椋粺o水硫酸鈉；分析純二氯甲烷；分析純環(huán)己烷；紅外分光測(cè)油儀用標(biāo)準(zhǔn)溶液；石油烴類標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1000.0mg/L）。

1.2 儀器設(shè)備

ASE-350 型快速溶劑萃取儀；AL300 電子天平；KQ-300B 型超聲清洗器；RE52-100 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀；X-H350B 型超聲——微波組合萃取儀；WSZ-600-B 離心機(jī)。

1.3 模擬石油及副產(chǎn)物污染土樣制備

試驗(yàn)土樣選擇石油及其副產(chǎn)物區(qū)域上游沒有受到石油及其副產(chǎn)物污染的土樣[1]，將土樣在自然環(huán)境中晾干后，經(jīng)0.20m 篩反復(fù)抽提至無目標(biāo)產(chǎn)物檢出。隨后將事先準(zhǔn)備的石油烴類標(biāo)準(zhǔn)溶液，與石油醚均勻攪拌0.50h。同時(shí)與自然晾干土樣均勻混合，放置在通風(fēng)櫥內(nèi)將石油醚完全揮發(fā)[2]。最后可以獲得理論層面上質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的模擬石油及其副產(chǎn)物污染土樣。

1.4 萃取過程

1.4.1 快速溶劑萃取

取事先制備的石油及其副產(chǎn)物污染土樣2g（精確至0.01g）與其體積一致的無水硫酸鈉混合。在1.03×107Pa 壓力環(huán)境下，控制萃取溫度為100.0℃，利用丙酮-二氯甲烷（1+1）快速萃取液進(jìn)行四次循環(huán)萃取。同時(shí)利用氧氣吹掃0.75min。在萃取完畢之后，將萃取液放置在35.0℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，蒸干后，用少量四氯化碳多次溶解殘?jiān)?0mL 容量瓶中，用四氯化碳定容。隨后利用OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)試。

1.4.2 索氏萃取

稱取2g（精確至0.01g）已制備好的污染土樣，加入與其體積相同的無水硫酸鈉。隨后利用定量濾紙，將土樣包裹之后放置在索氏提取器提取筒內(nèi)。在圓底燒瓶?jī)?nèi)加入40mL 二氯甲烷及若干粒沸石。在電爐內(nèi)加熱至液體微微沸騰，索式萃取0.5d。將萃取后溶劑放置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)蒸干。隨后在常溫下冷卻，用少量四氯化碳多次溶解殘?jiān)?0mL 容量瓶中，用四氯化碳定容。同樣的方式制作五個(gè)平行樣品。用OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)試。

1.4.3 超聲萃取

稱取2g（精確至0.01g）已制備好的污染土樣，加入與其體積一致的無水硫酸鈉，混合均勻后靜置0.5h，在20.0mL 離心管內(nèi)添加6.0mL 二氯甲烷。混合均勻后在X-H350B 型超聲——微波組合萃取儀內(nèi)超聲15.0min。隨后以25000.0r/min 速度，在WSZ-600-B 離心機(jī)內(nèi)離心600s。重復(fù)一次后合并上清液，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)（54.0℃）內(nèi)蒸發(fā)0.5h。將溶劑引入10mL 容量瓶中，用四氯化碳溶液定容。用OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)試。

1.4.4 微波萃取

稱取2g（精確至0.01g）已制備好的污染土樣，與等體積無水硫酸鈉混合。在微波萃取罐內(nèi)與12.0mL 二氯甲烷混合。隨后將萃取罐放入XH350B 型超聲——微波組合萃取儀內(nèi)，預(yù)熱300.0s，在90.0℃環(huán)境中萃取600.0s。隨后以2500.0r/min 速度，在離心機(jī)內(nèi)離心600.0s。放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)蒸發(fā)后在10mL 容量瓶?jī)?nèi)定容。隨后進(jìn)行紅外測(cè)量。

1.5 紅外測(cè)定過程

事先啟動(dòng)OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀，調(diào)整儀器工作溫度至5.0～35.0℃；以專用環(huán)保型四氯化碳作為空白對(duì)照，設(shè)定工作時(shí)間溫度變化幅度在每

8.0 小時(shí)5.0℃以下；掃描速率為每次30.0s～60.0s 之間；設(shè)定波數(shù)范圍在2941.0～4167.0nm 之間。

2 結(jié)果與討論

2.1 石油污染土壤中石油烴類污染物萃取方法選擇

利用超聲萃取、快速溶劑萃取、索氏萃取、微波萃取，對(duì)模擬石油及其副產(chǎn)物污染土壤樣品進(jìn)行萃取。隨后利用OIL-500 型紅外分光測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)試，平行試驗(yàn)五次后，得到的不同萃取方法下萃取結(jié)果如表1 所示：

表1 石油及其副產(chǎn)物污染土壤中石油烴類物質(zhì)不同萃取方法下萃取結(jié)果（n=5）

由表1 數(shù)據(jù)可知，由于部分半揮發(fā)性石油烴類物質(zhì)在微波環(huán)境下?lián)p耗，導(dǎo)致上述四種方法中微波萃取率較低，且萃取時(shí)間較長(zhǎng)；而超聲萃取率、索式萃取率低于快速溶劑萃取方法。且相較于傳統(tǒng)索式萃取而言，快速溶劑萃取重復(fù)性較好，萃取時(shí)間較短[3]。

2.2 快速溶劑萃取——紅外分光光度單因素實(shí)驗(yàn)

首先，控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，調(diào)整萃取溫度分布至60.0℃、100.0℃、140.0℃。進(jìn)行紅外測(cè)量。得出：在60.0℃至100.0℃范圍內(nèi)，隨著萃取溫度的上升石油及其副產(chǎn)物污染土樣中石油烴類物質(zhì)萃取率也不斷升高[4]。并在100.0℃上升至最高值，為95.2%，隨后隨著溫度的上升不斷下降。確定快速溶劑萃取最佳溫度為100.0℃。

其次，控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，分別利用正己烷、丙酮-二氯甲烷（1+1）快速萃取液、四氯化碳、丙酮對(duì)石油及其副產(chǎn)物污染土樣中石油烴類物質(zhì)進(jìn)行快速萃取。最終得出丙酮-二氯甲烷（1+1）快速萃取液對(duì)石油及其副產(chǎn)物污染土樣中石油烴類物質(zhì)萃取效率最高[5]。

再次，控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，調(diào)整氮?dú)獯祾邥r(shí)間至40.0s、45.0s、50.0s。得出45.0s 時(shí)丙酮-二氯甲烷（1+1）快速萃取液對(duì)石油烴類物質(zhì)萃取率最高。因此，選擇氮?dú)獯祾邥r(shí)間為45.0s。最后，控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，調(diào)整快速溶劑萃取時(shí)間分別至2.50min、5.0min、10.0min。得出在2.5min-5.0min 時(shí)間段內(nèi)，隨著靜態(tài)萃取時(shí)間延長(zhǎng)，石油及其副產(chǎn)物污染土樣中石油烴類物質(zhì)萃取率也不斷上升。且在5.0min 時(shí)達(dá)到最大萃取率——95.2%。隨后不斷下降，由此可確定最佳靜態(tài)萃取時(shí)間為5.0min[6]。

3 結(jié)論

通過對(duì)石油及其副產(chǎn)物污染土壤中石油烴含量進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比提取時(shí)間、提取效率、提取結(jié)果重復(fù)性，得出快速溶劑萃取法萃取效果較好。隨后通過對(duì)快速溶劑萃取——紅外分光光度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，得出丙酮-二氯甲烷（1+1）快速萃取液提取速率最佳。萃取時(shí)間為5.0min，氮?dú)獯祾邥r(shí)間45.0s，萃取溫度為100.0℃，石油及其副產(chǎn)物污染土樣內(nèi)石油烴類物質(zhì)提取率可達(dá)到95.2%。