氣質聯用法測定土壤中多環芳烴及其適用性研究

曾秡斐 王曉紅 梁敏聰 余志銓

（廣東省佛山生態環境監測站，廣東佛山 528000）

1 引言

分子中含有多個苯環的烴稱為多環芳烴（PAHs），在生態環境領域，多環芳烴一般指兩個或多個苯環共用兩個鄰位碳原子的稠環芳烴［1］，具有毒性、遺傳毒性、突變性和致癌性，可對人體呼吸系統、循環系統、神經系統、肝臟、腎臟等造成多種損害［2］，是目前國際上關注的一類持久性有機污染物（POPs）。

本文依據HJ 805—2016《土壤和沉積物 多環芳烴的測定 氣相色譜—質譜法》［3］建立了土壤中15種多環芳烴的測定方法，采用真空冷凍干燥儀對新鮮樣品進行脫水，加壓流體萃取儀進行樣品提取，使用固相萃取小柱進行凈化，最后用氣相色譜—質譜儀進行試樣測定。對部分不利于提高準確度的操作流程進行了調整，針對所使用的儀器對儀器條件進行細化和優化，并就該方法在土壤環境質量監測的適用性進行了研究。

2 儀器與材料

2.1 儀器設備

氣相色譜—質譜儀，Agilent 7890B-5975C；色譜柱，DB-EUPAH，柱長20 m，內徑0.18 mm，膜厚0.14 μm；加壓流體萃取儀，Dionex ASE 350，配備34 mL 萃取池；平行定量濃縮儀，BüCHI Syncore；固相萃取裝置；真空冷凍干燥儀，空載真空度達13 Pa以下；一般實驗室常用儀器和設備。

2.2 試劑和標準物質

正己烷、丙酮、二氯甲烷，色譜純；硝酸、無水硫酸鈉，優級純；石英砂，分析純；Florisil 固相萃取凈化小柱，1 000 mg/6 mL。

多環芳烴混標（ρ＝1 000 μg/mL），內含苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并［a］蒽、艸屈、苯并［b］熒蒽、苯并［k］熒蒽、苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽、苯并［g，h，i］苝、茚并［1，2，3，-c，d］芘等15 種化合物；替代物混標（ρ＝2 000 μg/mL），內含2-氟聯苯和對三聯苯-d14；內標混標（ρ＝4 000 μg/mL），內含苊-d10、菲-d10、艸屈-d12 和n -d12。標準物質均購于壇墨質檢。

3 實驗步驟

3.1 樣品采集和樣品準備

按照HJ/T 166—2004《土壤環境監測技術規范》［4］的相關要求采集和保存土壤樣品。將所采土壤樣品置于搪瓷托盤中，除去枝棒、葉片、石子等異物，充分混勻。

用真空冷凍干燥儀對樣品進行脫水。標準方法為先準確稱取樣品進行脫水，再將全部樣品轉入提取裝置，然而脫水過程中易有樣品損失，因此本文采用先脫水后稱樣的方式，并使用凍干樣品測定干物質含量。干物質含量的測定按照HJ 613—2011《土壤干物質和水分的測定 重量法》［5］執行。

3.2 試樣制備

將凍干后的樣品進行充分研磨，均化成1 mm左右的細小顆粒。稱取20 g（精確至0.01 g）凍干樣品，加入替代物，以丙酮—正己烷（1 ∶1，V/V）為提取溶液進行加壓流體萃取［6］，收集提取液。萃取條件：萃取溫度100 ℃，靜態萃取時間5 min，沖洗體積為60%池體積，氮氣吹掃時間60 s，靜態循環次數2次。

將提取液濃縮至約2 mL。用4 mL 二氯甲烷淋洗Florisil 固相萃取凈化小柱，用10 mL 正己烷進行活化，將濃縮后的提取液轉移至小柱中，用2 mL 正己烷分3 次洗滌濃縮器皿，洗液轉入小柱中，加入5 mL 二氯甲烷—正己烷（1 ∶9，V/V）浸潤2 min，緩緩打開控制閥，繼續加入5 mL 二氯甲烷—正己烷（1 ∶9，V/V），收集全部洗脫液。

將洗脫液濃縮至＜1 mL，加入內標并定容至1.0 mL，混勻后轉移至2 mL 樣品瓶中待測。

3.3 儀器條件優化

3.3.1 氣相色譜儀條件

進樣口溫度：300 ℃；進樣方式：不分流進樣至0.75 min 后打開分流，分流出口流量為50 mL/min；進樣量：1.0 μL；柱流量：1.0 mL/min；柱溫：80 ℃（2 min）—20 ℃/min—180 ℃（5 min）—10 ℃/min—290 ℃（14 min）。

3.3.2 質譜條件

電子轟擊源（EI）；離子源溫度：280 ℃；離子化能量：70 eV；接口溫度：320 ℃；四級桿溫度：150 ℃；質量掃描范圍：30～300 amu，28 min 后120～290 amu；溶劑延遲時間：4 min；掃描模式：全掃描（Scan）模式。

3.4 結果計算

采用內標法進行定量。土壤樣品中的目標化合物含量（ω）按照下式進行計算：

式中，ω 為目標化合物含量，mg/kg；ρIS為試樣中內標的濃度，μg/mL；Vx為試樣的定容體積，mL；m 為樣品的稱取量，g；Wdm為樣品干物質含量，%。

4 實驗結果

4.1 校準曲線

配制多環芳烴和替代物質量濃度分別為2.0，5.0，10.0，20.0，40.0 μg/mL，內標質量濃度為20.0 μg/mL的標準系列進行分析，得到的標準曲線中，目標化合物的平均相對響應因子（RRF）為0.850～1.680，相對響應因子的相對標準偏差（RRF RSD）均＜20%，結果見表1。

表1 15 種多環芳烴標準曲線 %

4.2 方法檢出限

根據方法檢出限（MDL）的一般確定方法［7］，配制目標化合物含量為0.25 mg/kg 的空白加標樣品進行7 次平行測定，計算標準偏差S1，令DL＝t（6，0.99）×S1＝3.143×S1。如果測定均值x1與DL 的比值在3～5 之間，則MDL＝DL。對比值不在3～5 之間的組分，配制組分含量為0.10 mg/kg 的空白加標樣品重新進行測定，計算標準偏差S2，確認S12/S22＜3.05，按下式計算MDL：

式中，SP為組合標準偏差。

計算結果見表2。

表2 15 種多環芳烴的方法檢出限 mg/kg

4.3 精密度和正確度

4.3.1 空白加標

配制目標化合物含量為0.25，0.50，1.00 mg/kg的空白加標樣品分別進行6 次平行測定，3 個含量的相對標準偏差（RSD）分別為5.2%～8.4%，14%～19%和13%～16%，平均加標回收率（P）分別為76.0%～88.0%，68.0%～74.0%，67.0%～77.0%，結果見表3。

表3 土壤樣品空白加標精密度和正確度

續表

4.3.2 土壤樣品加標

對某菜地土壤樣品進行測定，干物質含量為87.0%，15 種多環芳烴測定結果均為未檢出。向土壤樣品加入20 μg 目標化合物，加標濃度為1.15 mg/kg，按樣品分析步驟重復測定6 次，相對標準偏差為14%～20%，平均加標回收率為67.0%～77.4%，結果見表4。

表4 土壤樣品加標精密度和正確度

5 結論

實驗結果表明，15 種多環芳烴的檢出限為0.03～0.06 mg/kg，以4 倍檢出限作為測定下限，則測定下限為0.12～0.24 mg/kg，均低于農用地和建設用地土壤污染風險篩選值［8-9］。低、中、高3 個含量的空白加標和土壤樣品加標的精密度及正確度良好，各項指標均證明該測定方法滿足土壤環境質量監測要求，可適用于土壤中15 種多環芳烴的測定。