萃取-紫外分光光度法测定土壤中3，4-苯并芘含量

弓玉红，郝 林，郭凯凯

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷030801）

苯并芘（BaP）是一类具有明显致癌作用的有机化合物，它是由一个苯环和一个芘分子结合而成的多环芳烃类化合物，有许多科学家致力于苯并芘的分离分析研究工作[1]。目前，已知的400多种主要致癌物中，1/2以上属于多环芳烃类化合物，其中，苯并芘是一种强致癌物[2]。苯并芘不仅存在于石油产品中，而且也存在于食品、大气和煤焦油中[3]，也容易残留在土壤中。许多国家都进行过土壤中BaP含量调查，得出其残留浓度取决于污染源的性质与距离[4]，公路两旁的土壤中，BaP含量为2.0 mg/kg；而在炼油厂附近土壤中为200 mg/kg；被煤焦油、沥青污染的土壤中，其含量高达650 mg/kg。食物中BaP的残留浓度取决于附近是否有工业区或交通要道[5]。目前，对食品、大气和煤焦油中的苯并芘有相当多的研究[6]，但对于土壤中苯并芘分析研究甚少。

本研究用溶剂萃取-紫外分光光度法，测定土壤中3，4-苯并芘的含量[7]，旨在为耕地的质量安全提供一项有效的检测手段，为降低农作物中苯并芘的含量、保证粮食安全做好基础研究。

1 材料和方法

1.1 仪器与试剂

UV-2100紫外分光光度计，减压蒸馏装置，分液漏斗，丙酮，二氯甲烷，磷酸（分析纯），二甲亚砜（光谱纯），3，4-苯并芘（纯度大于98%），所用水为去离子水。4份土样采自山西省太谷县焦化厂附近耕地[8]。

1.2 二氯甲烷和丙酮的净化

长约900 mm、直径50 mm的玻璃色谱柱下端用洁净的棉花堵塞，向色谱柱中装入1 kg左右的0.154～0.065 mm细孔硅胶，然后加入二氯甲烷（二氯甲烷的处理量根据其中的杂质而定，一般情况下1 kg的硅胶可净化5 L的二氯甲烷），先滴下来的200 mL须倒回上端容器再处理1次。液体流速应控制在每分钟5 mL左右[9]。

丙酮一般采用小色谱柱净化，色谱柱的径高比为15～20，操作步骤同二氯甲烷的净化。

1.3 萃取溶剂的选择

溶剂萃取是利用溶剂对样品中的组分具有选择性溶解能力[10]，从而达到分离的目的。Hanni等选用乙腈、硝基甲烷、二甲替甲酰胺和二甲亚砜4种溶剂对稠环芳烃的抽提能力进行测试，发现二甲亚砜的抽出效果最好，而且稠环芳烃的环数越多，二甲亚砜的萃取效果就越好[11]。经多次萃取，总质量回收率可达99%，在二甲亚砜中加入一定量磷酸，能消除抽出物背景吸收干扰。所以，本试验选择二甲亚砜作为萃取溶剂。

1.4 标准溶液介质的选择

选择标准样品溶液配制的介质，首先应考虑不影响3，4-苯并芘的测试结果，而且沸点和物性是与土壤较相近的物质[12]。本试验选择二氯甲烷，并且在配制之前进行净化处理。试验表明，净化后的二氯甲烷的紫外吸光度达到0.000，配制的标准溶液能够满足试验的要求。

1.5 3，4-苯并芘标准溶液的配制

称取10 mg的3，4-苯并芘，逐级定量加入净化的二氯甲烷试剂，配制成含有1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L的3，4-苯并芘标准溶液。

1.6 试验方法

取25 g土壤样品1[13-14]，倒入装有一定量的二甲亚砜磷酸溶液的分液漏斗中，振荡抽提，过滤，分离滤液，重复抽提和洗涤，滤液合并。将合并的滤液和蒸馏水混合，加入净化的二氯甲烷反抽提，弃去水层，得到苯并芘二氯甲烷混合液。混合液中加入1 mL净化的丙酮，在水浴中氮气吹蒸至残液不大于1 mL。残液再加入二氯甲烷至总体积25 mL，以空白试验所得残液作参比液，在一定波长下测定紫外吸光度，并与标准曲线比较，得出土壤中3，4-苯并芘的含量（每毫升二氯甲烷溶液中所含的3，4-苯并芘量即相当于每克土壤中所含的3，4-苯并芘）。土壤样品2，3，4的方法同样品1。

2 结果与分析

2.1 标准溶液吸收光谱

用 2.0，2.5，3.0 mg/L 的 3，4- 苯并芘标准溶液，按1.6进行测定，得到紫外吸收光谱（图1）。由图1可知，3，4-苯并芘二氯甲烷溶液在300 nm处有最大吸收峰，因此，本试验选择300 nm作为测定土壤中3，4-苯并芘含量的波长。

2.2 样品抽提次数的选择

选择土壤样品1和土壤样品2进行萃取抽提试验。每次取100 mL二甲亚砜溶液与样品按试验方法进行分析，样品吸光度与抽提次数的关系列于表1。由表1可知，吸光度随抽提次数的增加而增大，但抽提3次后再增加抽提次数吸光度值基本保持不变，说明样品经过3次抽提即能将可抽提的3，4-苯并芘完全萃取，因此，本试验选择的溶剂萃取次数为3次。

表1 抽提次数对样品吸光度值的影响

2.3 工作曲线

试验得到标准溶液3，4-苯并芘含量在1.0～3.0 mg/L的范围内呈良好线性关系，如图2所示。

2.4 重复性测定

为了考察方法的重复性，取4个样品分别进行了6次平行测定，3，4-苯并芘含量在1.0～3.0 mg/L的范围内，相对标准偏差为6.0%。

2.5 实际样品测定

按试验方法要求，对采集的4份土壤样品进行了测定，结果列于表2。由表2可知，4份土壤样品中3，4-苯并芘含量的平均值为191 mg/kg。

表2 土壤样品中3，4-苯并芘的含量

3 结论与讨论

3，4-苯并芘二氯甲烷溶液在300 nm处有最大吸收峰，因此，本试验选择300 nm作为测定土壤中3，4-苯并芘的波长。

标准溶液的3，4-苯并芘含量在1.0～3.0mg/L的范围内，其含量与吸光度呈良好的线性关系，相关系数为0.987 6。样品的吸光度随抽提次数的增加而增大，但抽提3次后再增加抽提次数吸光度值基本保持不变，因此，本试验选择的溶剂萃取次数为3次。

国内外检测3，4-苯并芘常用的方法有气相色谱-质谱法[15]，但该法存在前处理步骤多、回流时间长、操作繁琐、成本高等不足之处。采用二甲亚砜萃取-紫外分光光度法能够较好地测定土壤中3，4-苯并芘的含量，且该方法灵敏度高、选择性好、实用性强，重复性较好，相对标准偏差为6.0%，可用于土壤中3，4-苯并芘含量的分析。

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