土壤中芳香胺3,3′-二氯联苯胺的测定研究

孙翠香，王首君，毕鸿亮*，高原雪，蔡洋

1. 广东省生态环境与土壤研究所，广东省农业环境综合治理重点实验室，广东 广州 510650；2. 广州市花都区秀全中学，广东 广州 501800

土壤中芳香胺3,3′-二氯联苯胺的测定研究

孙翠香1，王首君2，毕鸿亮1*，高原雪1，蔡洋1

1. 广东省生态环境与土壤研究所，广东省农业环境综合治理重点实验室，广东 广州 510650；2. 广州市花都区秀全中学，广东 广州 501800

建立了气相色谱/质谱来测定土壤中芳香胺3,3′-二氯联苯胺的方法。该化合物通过超声波辅助萃取，选择正己烷-丙酮混合溶剂（体积比为1∶1）或乙酸乙酯，以及Cleanert S C18-SPE柱进行净化。该方法测定土壤中3,3’-二氯联苯胺的检出限为2.8 µg·kg-1（信噪比S/N=3）；3,3′-二氯联苯胺的加标回收率平均值为89.7%（n=5）；重复进样RSD为3.55%（n=5）。该方法的线性范围是120～2 400 µg·kg-1，相关系数0.999 5。该方法也可用于沉积物中3,3′-二氯联苯胺的测定。

3,3′-二氯联苯胺；气相色谱/质谱；土壤

纺织、化工、造纸等行业所排的废水和废物中含有芳香胺，其大量进入环境会对人类健康构成威胁。长期接触芳香胺轻者会出现头疼、恶心、疲倦、失眠、呕吐、咳嗽等不良症状，重者则会导致膀胱癌、输尿管癌、肾癌等恶性疾病，且潜伏期长达20年之久。芳香胺进入土壤也会对土壤生态环境造成危害。因此，加强对土壤环境中芳香胺化合物的监测有重要意义。新的土壤环境标准也增加了对3,3′-二氯联苯胺的检测。

随着欧盟禁止使用会在还原条件下分解产生致癌芳香胺偶氮染料的指令发布，各国也纷纷加强了对芳香胺化合物的检测技术研究。目前，纺织品中芳香胺化合物的检测技术已经非常成熟（王卉卉，2009；Pielesz，2002），涂料（张焱，2007）、光纤（Wu，1999）、漆制餐具（胡国华，2008）及卷烟气（蒋腊梅，2009）中的芳香胺的测定均有报道，对于环境水中芳香胺的检测研究国内外也有报道（武志林，1991；Mefford，1977；林忠胜，2009），但对于环境土壤中芳香胺的检测还未见报道。

目前已知芳香胺的定量检测方法主要有分光光度法（Palmiotto，2001）、高效液相色谱法(HPLC)（杨燕红，2000；陈章玉，2006）、毛细管电泳(CE)（陈曦，2001）和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)等（侯守卫，2008；吴银菊，2008）。这些方法都不是对土壤中3,3′-二氯联苯胺的检测，而且这些方法前处理常包含一步或多步液液萃取、固相萃取、浓缩等过程，烦琐复杂，耗费较多的物力和人力。

本文研究土壤中芳香胺 3,3′-二氯联苯胺的检测方法。由于土壤的基质比较复杂，增加了前处理的难度，在参考了纺织品、涂料和沉积物等样品检测方法的基础上，本文将重点在前处理上进行研究，考察提取液和净化柱的选择，完善前处理中提取和净化的过程，使样品的前处理较其他物质的提取和净化更为简便和快捷。仪器选择气质联用仪，进行定性、定量分析。质谱柱采用弱极性毛细管色谱柱HP-5MS，以分析检测芳香胺中3,3′-二氯联苯胺在土壤中的含量，同时使检出限满足土壤质量标准。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

日本岛津公司的GC/MS-QP2010联用仪；巩义市英峪予华仪器厂的RE-5299旋转蒸发仪，带恒温水浴。所有玻璃器皿均经重铬酸钾洗液浸泡，清洗干净，最后用超纯水清洗。甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、丙酮、正己烷为分析纯。无水硫酸钠(A.R.)经450 ℃烘烤 4 h，保存在干燥器内待用。脱脂棉经索氏提取净化。购买Cleanert S C18-SPE。

1.2 样品处理

1.2.1 提取

土壤风干后磨碎，过60目筛。准确称取10.00 g土壤样品，放于100 mL的三角瓶中。（1）用30 mL乙酸乙酯溶剂超声10 min，静置，上层溶液过无水硫酸钠于梨形的旋蒸瓶中。再用20 mL乙酸乙酯溶剂重复2次提取。合并提取液，浓缩至1 mL左右待净化。（2）提取液改用正己烷-丙酮（体积比1∶1）重复（1）的操作可以达到同样提取效果。

1.2.2 净化

由于土壤样品基质比较复杂，提取液需要净化。

用 Cleanert S C18-SPE 净化。Cleanert S C18-SPE依次用2 mL二氯甲烷和2 mL甲醇进行冲洗活化，将浓缩的提取液过Cleanert S C18净化柱，用8 mL的甲醇洗脱，洗脱液浓缩至1 mL，转移至进样瓶中待进样。

1.3 仪器条件

载气：高纯He(>99.999%)；恒压模式60 kPa，色谱柱为DB-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。不分流进样，进样口温度为270 ℃，进样量1 μL，外标法定量。升温程序：初始温度60 ℃，保持2 min，以30 ℃·min-1的速率升到200 ℃，保持1 min。再以10 ℃·min-1的速率升到280 ℃，保持2 min。离子源温度 220 ℃，传输线温度 250 ℃。电离方式EI，电子能量70 eV，自动调谐，SIM模式。标准品和样品的谱图见图1和图2。

图1 标准品的质谱图Fig. 1 Massspectrometry chart of the standard

图2 样品的质谱图Fig. 2 Massspectrometry chart of the sample

2 结果讨论

2.1 工作曲线和检出限：

配置质量浓度分别为120、240、600、1200、2400 μg·L-1，3,3′-二氯联苯胺的标准溶液系列，选择252特征离子峰面积为定量依据，拟合标准曲线方程，计算相关系数，以信噪比S/N=3计算检出限，数据如表1所示。

表1 3,3′-二氯联苯胺标准曲线和检出限Table 1 Calibration data and Detection limit of the studied

从表1的数据可以看出，该方法的线性关系良好，检出限达到土壤质量标准要求。

2.2 提取溶剂的选择

由于3,3′-二氯联苯胺是极性化合物，故应选择极性相近的提取溶剂。本实验对比了甲基叔丁基醚、丙酮、二氯甲烷、正己烷-丙酮混合溶剂（体积比为1∶1）、乙酸乙酯等。各种提取溶剂的优缺点如表2所示。

表2 不同溶剂提取的优缺点Table 2 Advantages and disadvantages by using different extraction solvent

综合各种提取溶剂的优缺点，本实验选择正己烷-丙酮混合溶剂和乙酸乙酯。

2.3 净化条件的选择

本实验对比了硅胶-氧化铝、硅胶-氧化铝-硅胶硫酸酸性柱、弗洛里硅土盐酸酸性柱、Cleanert C18-SPE等。对应回收率见表3。

表3 应用不同的吸附材料测定土壤样品得到的回收率Table 3 Recoveries obtained from soil samples by using different sorbents

从表3可以看出，只有CleanertC18-SPE净化回收率比较好，所以本实验选择净化柱 Cleanert C18-SPE净化。CleanertC18-SPE用于沉积物的净化回收率是87%±5%，得出了与土壤相近的净化效果。所以该方法也可用于土壤沉积物中3,3′-二氯联苯胺的检测。

2.4 方法回收率和精密度

空白实验：经检测，本实验所做实验空白中无3,3′-二氯联苯胺干扰测定的杂质峰。

回收率实验：选择一个未污染的土壤样品测定其3,3′-二氯联苯胺，称取5份土壤，分别加入质量浓度为 120 mg·L-1的 3,3′-二氯联苯胺标准溶液 10 μL，采用上述的提取和净化方式，计算回收率和相对标准偏差（表4）。

表4 土壤中3,3′-二氯联苯胺回收率和精密度Table 4 The Recoveries and Repeatability of the studied 3,3′-Dichlorobenzidine in soils

2.5 土壤样品的调查

采用本文的方法，对广东部分区域土壤进行了调查，结果如表5。

表5 土壤的测定结果Table 5 Test result of 3,3′-Dichlorobnzidine in soils µg·kg-1

3 结论

（1）建立了超声波辅助萃取-气相色谱/质谱来测定土壤中 3,3′-二氯联苯胺。该方法为土壤检测3,3′-二氯联苯胺提供了依据，与文献报道的其他如纺织品、涂料和沉积物的方法的前处理更为简单。

（2）该方法溶剂选择V丙酮∶V正己烷=1∶1或乙酸乙酯；净化柱选择 CleanertC18-SPE；测定土壤中3,3′-二氯联苯胺的检出限为 2.8 µg·kg-1（信噪比S/N=3）；加标回收率平均89.7%（n=5）；重复进样RSD=3.55（n=5）。该方法的线性范围是120～2400 µg·kg-1，相关系数0.999。

（3）应用该方法对广东部分地区的土壤进行调查，土壤中的 3,3′-二氯联苯胺质量分数范围为14.8～61.8 µg·kg-1。

（4）经试验，该方法也可以用于测定沉积物中的3,3′-二氯联苯胺。

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Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil

SUN Cuixiang1, WANG Shoujun2, BI Hongliang1*, GAO Yuanxue1, CAI Yang1
1. Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control, Cuangdong Institute of Eco-Enviroment and Soil Science, Guangzhou 510650, China; 2. Xiuquan Middle School of Guangzhou, Guangzhou 510650, China

This study developed the determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in soil sample by gas chromatography- Mass spectrometry. The compounds were extracted from soil by sonication assisted extraction with volume of the mixture of acetone and hexane (V∶V=1∶1) or ethylacetate as extraction solvent; an Cleanert S C18-SPE was carried out to remove interferences. Average recoveries from spiked samples were 89.7% (n=5) and the estimated limits of detection varied 2.8 µg·kg-1(S/N=3). The repeatability (RSD) equals 3.55%. The response obtained with this method was linear over the range assayed, 120～2 400 µg·kg-1with correlation coefficient of 0.999 5. The validated method can also be used to investigate 3,3′-Dichlorobenzidine in Sediment Matrices samples.

3,3′-Dichlorobenzidine; Gas chromatography/mass spectrometry; soil

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.025

X132

A

1674-5906（2015）03-0529-04

孙翠香，王首君，毕鸿亮，高原雪，蔡洋. 土壤中芳香胺3,3′-二氯联苯胺的测定研究[J]. 生态环境学报, 2015, 24(3): 529-532.

SUN Cuixiang, WANG Shoujun, BI Hongliang, GAO Yuanxue, CAI Yang. Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 529-532.

广东省科学院分析测试基金资助项目（201402）

孙翠香（1963年生），女，高级工程师，主要从事色谱、质谱分析及相关研究。E-mail :cxsun@soil.gd.cn *通信作者：毕鸿亮（1963年生)，男，研究员，主要从事色谱、质谱、化学分析及相关研究。E-mail:hlbi @soil.gd.cn

2014-11-28