超聲提取固相萃取液相色譜/三重四級(jí)桿質(zhì)譜法測(cè)定土壤中的15種苯胺類化合物

丁煒煒 許曉燕 周麗珍 黃 成 李 娜

(韶關(guān)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 韶關(guān) 512026)

0 引言

苯胺類化合物(aniline derivatives)在醫(yī)藥、橡膠和染料等工業(yè)和農(nóng)業(yè)中被廣泛地用作重要原料和中間體，同時(shí)，又因其具有明顯致癌作用和強(qiáng)毒性，是我國(guó)規(guī)定的優(yōu)先控制污染物[1]。由于土壤基質(zhì)的物理化學(xué)吸附作用，苯胺類化合物進(jìn)入環(huán)境后極易在土壤中積累，對(duì)環(huán)境造成持久的危害[2-4]。通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤中苯胺類化合物的污染情況，對(duì)環(huán)境監(jiān)控及污染治理具有重要意義，也可為相關(guān)法律法規(guī)的制定與執(zhí)行提供科學(xué)依據(jù)。

目前，國(guó)內(nèi)常用的土壤樣品的提取方法包括微波提取(MAE)、加壓流體萃取(ASE)、索氏提取(SOX)、超聲提取(UE)等[5-8]。由于苯胺類化合物大多熱不穩(wěn)定，且極易在濃縮過(guò)程中損失，因此選擇超聲提取的方式，通過(guò)實(shí)現(xiàn)低溫萃取以減少提取過(guò)程中的損失。國(guó)內(nèi)苯胺類化合物的檢測(cè)方法主要有可見(jiàn)光分光光度法、毛細(xì)管電泳法、離子色譜法、氣相色譜法、液相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法、液相色譜/三重四級(jí)桿質(zhì)譜法等[9-15]。其中，液相色譜/三重四級(jí)桿質(zhì)譜法具有抗干擾能力強(qiáng)，定量分析靈敏度高的特點(diǎn)，適合土壤這類復(fù)雜基質(zhì)中苯胺類化合物的分析。

本文采用超聲提取-固相萃取-液相色譜/三重四級(jí)桿質(zhì)譜法對(duì)土壤樣品中的15種苯胺類化合物進(jìn)行分析測(cè)定。根據(jù)內(nèi)標(biāo)物與被測(cè)組分有基本相同的物理化學(xué)性質(zhì)且待測(cè)組分中不存在的選擇原則，本次實(shí)驗(yàn)選用14種氘代苯胺類內(nèi)標(biāo)物對(duì)苯胺類化合物進(jìn)行定量分析。通過(guò)對(duì)該方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限、精密度和準(zhǔn)確度進(jìn)行分析探討，為土壤樣品中苯胺類化合物的定量分析提供了科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器：U-3000&AB API 4000+ 液相色譜_三重四極桿質(zhì)譜儀；Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱；TDL-40B 離心機(jī)；AS 5150B 超聲波清洗器；Supelco Visiprep DL 固相萃取裝置；LGJ-25C型真空冷凍干燥機(jī)。

主要試劑：正己烷(Pesticide Grade，Thermo Fisher Scientific)；丙酮(HPLC Grade，MREDA)；二氯甲烷(HPLC Grade，Thermo Fisher Scientific)；甲醇(HPLC Grade，Thermo Fisher Scientific)；甲酸(HPLC Grade，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)；氨水(HPLC Grade，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 樣品采集與保存

采集0～20 cm深度的土壤表層樣品，置于潔凈的聚四氟乙烯襯墊棕色螺口玻璃瓶中，于4℃以下的冰箱中冷藏、避光、密封保存。

1.3 樣品制備

1.3.1 土壤樣品預(yù)處理

使用真空冷凍干燥機(jī)對(duì)土壤樣品進(jìn)行凍干脫水處理，將處理過(guò)的樣品充分研磨、過(guò)篩，均化成約1mm的顆粒。

1.3.2 樣品提取

稱取5.00g凍干樣品至離心管中，依次加入1g Na2S2O3·5H2O、50.0μL混合內(nèi)標(biāo)使用液、10.00mL正己烷-丙酮混合溶劑1∶1(V/V)和100μL氨水，密封漩渦混勻30s。冰浴超聲(<25℃)提取30min，6000rpm離心10 min，取上清液經(jīng)0.22μm針式濾器過(guò)濾，濾液待凈化。

1.3.3 凈化與濃縮

準(zhǔn)確移取2.00mL過(guò)濾后的萃取液轉(zhuǎn)入C18柱內(nèi)，用5mL甲醇洗脫。待洗脫液浸滿凈化柱后關(guān)閉流速控制閥，浸潤(rùn)5min，再打開(kāi)控制閥，接收洗脫液至完全流出。室溫下，將凈化后的洗脫液氮吹濃縮并用甲醇準(zhǔn)確定容至1.0mL。

1.3.4 上機(jī)溶液的制備

準(zhǔn)確移取250μL凈化濃縮后的洗脫液，加入750μL去離子水，混勻，用0.22μm針式濾器過(guò)濾后轉(zhuǎn)入棕色小瓶，待上機(jī)分析。

1.4 儀器分析條件

1.4.1 質(zhì)譜條件

本次實(shí)驗(yàn)質(zhì)譜采用ESI正離子模式進(jìn)行掃描，檢測(cè)模式為多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)；離子化參數(shù)：離子噴霧電壓：5500V；氣簾氣為氮?dú)猓?5psi；霧化氣為氮?dú)猓?0psi；輔助氣為氮?dú)猓?0psi，輔助氣溫度：600℃；質(zhì)譜MRM參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 15種苯胺類化合物和14種內(nèi)標(biāo)物的MRM參數(shù)

1.4.2 色譜條件

進(jìn)樣量：10μl；柱溫：35℃；流速：0.3ml/min；流動(dòng)相A：酸化甲醇1+10000；流動(dòng)相B：甲酸溶液1+10000。梯度洗脫程序見(jiàn)表2。

表2 梯度洗脫程序

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

用混合內(nèi)標(biāo)使用液稀釋苯胺類混合標(biāo)準(zhǔn)使用液配制8個(gè)濃度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列，按照2.4節(jié)中的儀器條件，濃度由低到高依次分析，標(biāo)準(zhǔn)樣品和內(nèi)標(biāo)物的總離子流圖見(jiàn)圖1。

1：聯(lián)苯胺-D8；2：聯(lián)苯胺；3：苯胺-D5；4：苯胺；5：對(duì)甲苯胺-D9；6：對(duì)甲苯胺；7：鄰甲氧基苯胺-D3；8：鄰甲氧基苯胺；9：間-甲苯胺；10：鄰-甲苯胺-D9；11：鄰-甲苯胺；12：2，4-二甲基苯胺-D6；13：2，4-二甲基苯胺；14：對(duì)硝基苯胺-D4；15：對(duì)硝基苯胺；16：間硝基苯胺-D4；17：間硝基苯胺；18：4-氯苯胺-D2；19：4-氯苯胺；20：2-萘胺-D7；21：2-萘胺；22：2，6-二甲基苯胺-D6；23：2，6-二甲基苯胺；24：3-氯苯胺-D3；25：3-氯苯胺；26：3，3′-二氯聯(lián)苯胺-D6；27：3，3′-二氯聯(lián)苯胺；28：N-亞硝基二苯胺-D6；29：N-亞硝基二苯胺

以標(biāo)準(zhǔn)溶液中目標(biāo)化合物的濃度與對(duì)應(yīng)內(nèi)標(biāo)物濃度的比值為橫坐標(biāo)，目標(biāo)化合物的峰面積與對(duì)應(yīng)內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值為縱坐標(biāo)，權(quán)重為1/(x*x)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。其標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程和相關(guān)系數(shù)R見(jiàn)表3，可知15種苯胺類化合物在0.5～100μg·L-1(間-硝基苯胺在1～200μg·L-1)范圍內(nèi)的相關(guān)系數(shù)(R)均大于0.993，線性良好。

稱取空白石英砂5.00g共7份至離心管中，按照上述樣品分析的步驟進(jìn)行平行測(cè)定，將各測(cè)定結(jié)果換算為樣品中的濃度，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差S，由公式MDL = St(6，0.99)(t(6，0.99)=3.143)計(jì)算得到方法檢出限。由表3中數(shù)據(jù)可知15種苯胺類化合物的方法檢出限在0.4～1.3μg·kg-1之間。

表3 15種苯胺類化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 精密度與準(zhǔn)確度

平行測(cè)定加標(biāo)濃度分別為20.0μg·kg-1、200μg·kg-1和360μg·kg-1(以苯胺計(jì))的空白石英砂6次，計(jì)算加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。從表4中數(shù)據(jù)可知，加標(biāo)回收率為77.5%～124%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.4%～9.8%。

表4 15種苯胺類化合物在空白基質(zhì)中的加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.3 實(shí)際樣品測(cè)定

為驗(yàn)證本方法在實(shí)際土壤樣品測(cè)定中的可行性，本文對(duì)韶關(guān)市某地壤土和砂土2種土壤樣品進(jìn)行了分析測(cè)試。同時(shí)，分別對(duì)加標(biāo)濃度為20.0μg·kg-1(以苯胺計(jì))的壤土樣品和加標(biāo)濃度為360μg·kg-1(以苯胺計(jì))的砂土樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5數(shù)據(jù)可知，壤土和砂土樣品的加標(biāo)回收率分別為80.0%～121%和75.0%～117%。結(jié)果表明，前處理過(guò)程對(duì)待測(cè)組分未造成明顯的損失，能夠滿足實(shí)際土壤樣品定量分析的準(zhǔn)確性要求。

表5 壤土和砂土土壤樣品分析結(jié)果、加標(biāo)回收率

3 結(jié)語(yǔ)

本文選用超聲提取_固相萃取_液相色譜/三重四級(jí)桿質(zhì)譜法測(cè)定土壤樣品中的15種苯胺類化合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，15種苯胺類化合物的方法檢出限在0.4～1.3μg·kg-1之間，遠(yuǎn)低于建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值中第一類用地對(duì)苯胺(≤90mg/kg)和3，3′-二氯聯(lián)苯胺(≤1.3mg/kg)要求的標(biāo)準(zhǔn)限值[16]，能夠滿足目前土壤監(jiān)測(cè)的要求?？瞻谆|(zhì)加標(biāo)回收率為77.5%～124%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.4%～9.8%；對(duì)壤土和砂土2種土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)測(cè)試，其回收率分別為80.0%～121%和75.0%～117%，方法具有良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。綜上所述，該方法具有抗干擾能力強(qiáng)、定量分析靈敏度高的特點(diǎn)，方法精密度和準(zhǔn)確度均能滿足土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)需要，適合土壤樣品中多種苯胺類化合物的同時(shí)測(cè)定。