基質固相分散萃取—氣相色譜法測定土壤中有機氯農藥含量

嚴朝朝，魏文婉，伍佳慧，牛 禾，林惠文，余彬彬

（1. 臺州學院 醫藥化工與材料工程學院，浙江 臺州 318000；2. 臺州市環境監測中心站，浙江 臺州 318000；3. 浙江宏超環境檢測有限公司，浙江 臺州 317000）

我國是農業生產大國，也是農藥生產大國，2015年我國農藥生產量達到3 740 kt［1-2］。大部分農藥在使用中進入環境，土壤作為重要的環境介質，受到較大的農藥污染。根據2018年實施的《中華人民共和國土壤污染防治法》，需加強土壤污染防治，實行土壤環境監測制度。在土壤的農藥殘留分析中，由于土壤基質的復雜性和分析目標物的低濃度，提取農藥和去除基體干擾難度較大，是分析工作的薄弱環節。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、穩定，但耗時長，且需要使用大量的有毒有害試劑。

本研究采用基質固相分散萃取—氣相色譜法對土壤中8種有機氯農藥含量進行測定，優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量比，探索高效、快捷檢測土壤中有機氯農藥含量的方法。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

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

農藥標準品：甲醇中8種有機氯農藥分別為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），質量濃度均為100 mg/L（購自上海安譜實驗科技股份有限公司）。

內標物：13C12標記的多氯聯苯-153（13C12-PCB-153）和13C12標記的多氯聯苯-194 （13C12-PCB-194），質量濃度均為40 mg/L（購自英國威靈頓公司）。土壤質控樣品SMP2016-0097，來源于中國環境監測總站。

GC-3800型氣相色譜儀：瓦里安公司，配備標準的分流/不分流1177毛細管進樣口；HP-5型毛細管色譜柱：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 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：北京四環公司；AS200型土壤篩分機：德國Retsch公司。

1.2 色譜條件

載氣為恒流模式，N2流量1.0 mL/min；進樣口溫度250 ℃；電子捕獲檢測器（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19.5 min；不分流進樣，進樣量 1.0 μL；定量方法為峰面積內標法。

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，放在樣品盤上，攤成20 mm左右厚度冷凍干燥后，過60目篩，研磨均勻，得到待測試土壤樣品。采用快速溶劑萃取-固相萃取的傳統方法測定土壤樣品中8種有機氯農藥的含量，選取檢測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 加標土壤樣品的制備

準確稱取50.0 g供試的空白土壤，將質量濃度為100 mg/L的農藥標準品用正己烷稀釋至8種有機氯農藥質量濃度均為1.0 mg/L，在供試的空白土壤中加入10 mL稀釋后的8種有機氯農藥混合液，再加入10 mL正己烷浸沒土壤，在通風櫥中攪拌使混合均勻，將正己烷揮發，配制成8種有機氯農藥含量均為200 μg/kg的供試加標土壤樣品。

1.4 基質固相分散萃取-氣相色譜分析檢測

準確稱取0.5000 g加標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。將樣品轉移到固相萃取空柱內，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，加入內標物（質量濃度為80 μg/L），在氣相色譜儀中進行分析檢測。

2 結果與討論

2.1 內標物的選擇

內標物應該與被測定物質的物理化學性質（沸點、極性和化學性質）相似，且與試樣中各組分的色譜峰能完全分離。本實驗分別考查了13C12-PCB-153和13C12-PCB-194兩種化合物對測定結果的影響，結果表明：13C12-PCB-153的保留時間為17.235 min；13C12-PCB-194的保留時間在p，p"-DDT之后，兩種內標物均能與目標組分實現基線分離。考慮到目標組分應與內標物的保留時間盡可能接近，而13C12-PCB-153的出峰時間正好在滴滴涕和滴滴伊之間，因此，本實驗選擇13C12-PCB-153作為內標物。

2.2 有機氯農藥混合液的氣相色譜圖

8種有機氯農藥混合液的氣相色譜圖如圖1所示。由圖1可見，8種目標化合物及內標物13C12-PCB-153能得到較好的分離。

圖1 8種有機氯農藥混合液的氣相色譜圖

2.3 標準曲線的繪制

分別以正己烷為溶劑，準確移取含8種有機氯農藥的混合液，配制成質量濃度分別為50，100，150，200，250 μg/L的系列標準溶液，在每個標準溶液樣品中加入質量濃度為80 μg/L的13C12-PCB-153作為內標物，以目標化合物質量濃度與內標物質量濃度的比值為橫坐標、峰面積值為縱坐標繪制標準曲線，計算得到標準曲線方程和相關系數，見表1。由表1可以看出，在50～250 μg/L質量濃度范圍內，4種六六六和4種滴滴涕農藥的標準曲線相關系數均較高。

表1 8種有機氯農藥的標準曲線方程和相關系數

2.4 基質固相分散萃取條件優化

2.4.1 分散劑

在基質固相分散萃取過程中，不同的分散劑對目標物的吸附結合程度有差異，從而影響萃取效果。本實驗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種分散劑對土壤中8種有機氯農藥的萃取效果，8種有機氯農藥的加標平均回收率見表2。由表2可見：弗羅里硅土對有機氯農藥的萃取效果最好，8種有機氯農藥的平均回收率在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。故本實驗選擇弗羅里硅土作為分散劑。

表2 7種分散劑作用下8種有機氯農藥的加標平均回收率 %

2.4.2 洗脫劑種類及用量

在洗脫劑體積為10 mL、土壤樣品與分散劑質量比為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種有機溶劑的洗脫效果，每組實驗平行測定3次，取平均回收率列于表3。實驗結果表明：正己烷的洗脫回收率較差，通過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，回收率最高。

當正己烷-丙酮（體積比1∶1）作為洗脫劑時，不同洗脫劑體積下8種有機氯類農藥的平均回收率見表4。由表4可見，當洗脫劑體積為10 mL時洗脫回收率較高，增加洗脫劑體積，回收率并無明顯變化，故選擇洗脫劑體積為10 mL。

表3 4種有機洗脫溶劑洗脫后的8種有機氯類農藥的平均回收率 %

表4 不同洗脫劑體積下8種有機氯類農藥的平均回收率%

2.4.3 土壤樣品與分散劑的質量比

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量比分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4時的提取效果。每組實驗平行測定3次，取平均回收率列于表5。結果表明：當土壤樣品與分散劑質量比為1∶1時，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，前處理時間較長；當增加分散劑質量后，可降低萃取柱壓力，洗脫速度明顯加快，平均回收率也相應地提高；但土壤樣品與分散劑質量比為1∶4時，分散劑占用萃取柱體積過大，不利于洗脫操作的進行。故本實驗選擇供試土壤樣品與分散劑的質量比為1∶3。

2.5 加標回收實驗

在優化的實驗條件下，取供試空白土壤，按低、中、高3個水平分別添加50，100，200 μg/kg的8種有機氯農藥的標準溶液，各種有機氯農藥的回收率及相對標準偏差見表6。由表6可見，各種有機氯農藥的回收率在60.3%～94.3%之間，相對標準偏差在6.83%～8.95%之間。

表5 不同土壤樣品與分散劑的質量比下8種有機氯類農藥的平均回收率 %

表6 8種有機氯類農藥在供試空白土壤中的回收率和相對標準偏差

2.6 與其他測定方法的對比

現有測定方法對有機氯農藥（包括4種六六六和4種滴滴涕農藥）的回收率和相對標準偏差見表7。由表7可見：其他方法有機氯農藥的回收率為61.0%～112.1%，相對標準偏差為2.1%～19.5%；本方法的回收率為60.3%～94.3%，相對標準偏差為6.8%～8.9%，顯示了較好的穩定性。本方法能夠高效、簡單、快速地檢測4種六六六和4種滴滴涕農藥，實驗結果符合預期，可用于土壤中有機氯農藥的快速檢測。

2.7 質控樣品的測試結果

根據上述方法，取質控樣品SMP2016-0097進行3次平行檢測。SMP2016-0097的標準值、擴展不確定度以及使用本方法的實測值見表8。由表8可見，本方法的測試結果在標準值的不確定度范圍內。

表7 現有測定方法對有機氯農藥的回收率和相對標準偏差

表8 質控樣品SMP 2016-0097的有機氯農藥測定結果

3 結論

a）建立了一種基質固相分散萃取—氣相色譜法測定土壤中8種有機氯農藥含量的方法，優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量比為1∶3。在此最優條件下，8種有機氯農藥在50～250 μg/kg范圍內表現出良好的線性關系，相關系數大于0.99，測定土壤中8種有機氯農藥的加標回收率為60.3%～94.3%，相對標準偏差為6.8%～8.9%。

b）將該方法應用于實際質控樣品的測試，測試結果在標準值的不確定度范圍內。該方法能滿足土壤中有機氯農藥殘留的檢測要求。