连续流动分析法测定土壤中的挥发酚

苏明玉，顾晓明，沈莹

（苏州市环境监测中心，江苏苏州 215004）

连续流动分析法测定土壤中的挥发酚

苏明玉，顾晓明，沈莹

（苏州市环境监测中心，江苏苏州 215004）

建立了连续流动分析仪测定土壤中挥发酚含量的方法。称取5 g左右的土壤样品，以磷酸调节pH值为4，加入适量水并进行蒸馏，馏出液用连续流动分析仪测定挥发酚含量。在4.96～200 μg/L范围内，挥发酚的质量浓度与相对峰高线性相关，线性方程为y=235.31x+51.6，相关系数r2=0.999 8，挥发酚的检出限为1.24 μg/L。取2种土壤样品分别进行6次平行测定，测定结果的相对标准偏差分别为1.52%，1.56%。对2种挥发酚标准样品进行测试，相对误差分别为1.90%，2.08%，加标回收率在87.8%～95.5%之间。该方法适合大批量样品的连续分析，且无需使用三氯甲烷，与传统方法相比更安全环保。

连续流动分析；土壤；挥发酚

酚类为原生质高毒物质。环境酚污染主要来自焦化厂、煤气发生站、炼油厂及木材防腐、绝缘材料制造、制药、造纸、酚类化工厂排放的废水、废气。酚类化合物挥发到空间会污染大气，含酚废水流入农田会污染土壤，流入地下则会污染地下水。被酚类污染的土壤会导致农作物减产或枯死。4-氨基安替比林分光光度法为目前各国普遍采用的分析方法［1-2］，国际标准化组织颁布的标准方法亦选用该方法进行酚类有机物的测定［3］。但该法预处理均需手工操作，且需经过蒸馏、富集、冷凝、萃取、比色等一系列繁琐过程，检测效率低。

近年来，基于传统分光光度法的基本原理，连续流动分析法（Continuous Flow Analytical，CFA）逐渐代替了传统方法。该方法具有分析速度快，节省人力、物力，对环境污染小等优势，特别适合于大批量样品的连续测定［4-5］。土壤基质较为复杂，样品前处理方式和过程对分析结果的影响很大。土壤中挥发酚的样品前处理方法通常采用加酸蒸馏法和加水浸提法两种［6-9］。加酸蒸馏法所用玻璃仪器较少，操作简便，不用氯化汞等有害物质，对环境污染较小。

采用加酸蒸馏法对挥发酚土壤样品进行预处理，馏出液用连续流动分析仪进行测定，既可避免取样量过大而导致蒸馏不完全，又可大大提高分析效率，并获得准确结果。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

连续流动分析仪：SAN++型，荷兰SKALAR分析仪器公司；

全玻璃蒸馏器：500 mL；

六联电炉：1 000 W×6，上海浦东荣丰仪器有限公司；

Brij35溶液：聚氧乙烯月桂醚溶液，250 mL，质量分数为30%，荷兰SKALAR分析仪器公司；

4-氨基氨替比林溶液：称取0.65 g 4-氨基氨替比林，溶于800 mL水中，加入Brij35溶液5.0 mL，定容至1 000 mL；

缓冲溶液：称取2.0 g铁氰化钾、3.0 g硼酸和5.0 g氯化钾，溶于800 mL水中，用氢氧化钾溶液调节pH值至10.3，定容至1 000 mL；

挥发酚标准溶液：500 mg/L苯酚溶液，标准物质编号为GSB 07-1281-2000，批号为102308，国家标准物质研究中心；

水质挥发酚标准样品：（1）（36.9±2.7） μg/L，标准物质编号为GSBZ 50003-1988，批号为200340；（2）（57.7±4.1） μg/L，标准物质编号为GSBZ 50003-1988，批号为200339，环境保护部标准样品研究所；

土壤样品：污水厂厂区内土壤。

1.2方法原理

一定量的土壤样品经过加酸蒸馏法，得到含有挥发酚成分的馏出液。利用连续流动的方法，将样品带入蠕动泵并与磷酸混合，在线蒸馏。样品在线蒸馏出来的酚类化合物与铁氰化钾溶液反应后，与4-氨基安替比林结合生成橙红色化合物，其水溶液在505 nm处有最大吸收。根据土壤样品的取样量、蒸馏体积、含水率等计算挥发酚的含量。

1.3样品消解

称取5.0 g新鲜土壤样品于蒸馏瓶中，加入250 mL水，加入数粒玻璃珠以防暴沸，再加入2滴0.5 mg/mL甲基橙指示液，用磷酸溶液（1∶10）调节pH值至4（溶液呈橙红色），最后加入5.0 mL 0.1 g/mL硫酸铜溶液。连接冷凝器并加热蒸馏，至蒸馏出约225 mL时停止加热，放冷。向蒸馏瓶中加入25 mL水，继续蒸馏至馏出液为250 mL为止。蒸馏过程中，若发现甲基橙红色褪去，应在蒸馏结束后再加1滴甲基橙指示液。若发现蒸馏后残液不呈酸性，则应重新取样，增加磷酸加入量，进行蒸馏。

1.4仪器工作参数

泵速：6 r/min；周期：161 s；出峰时间：400 s；标准重复性处理方式：平均值；校正曲线拟合方式：一次方程；强制通过零点：否；进样时间：80 s；清洗时间：80 s；空气时间：1 s。

1.5实验方法

实验步骤参照荷兰SKALAR SAN++型连续流动分析仪使用说明书进行。步骤如下：

（1）连接进样管和自动进样器，把试剂管分别插入相应试剂瓶，关闭泵盖，压上泵气阀杆，打开加热器、循环水浴、气源等；

（2）检测槽内插入505 nm滤光片和酚检测池，依次打开进样器、数字处理器、主机和电脑的电源开关，开机运行；

（3）打开FLOW ACCESS分析软件。编辑样品表格，设置样品位置、类型、编号和其它参数，保存退出；

（4）将酚标准样品及水样按照样品表格的顺序，置于自动进样器上，若酚含量高于0.2 mg/L，取适量水样稀释后分析；

（5）待基线稳定后，点击“start”键，进入分析状态，进样针依次取样分析；

（6）分析结束后，实时监控和结果屏幕关闭，系统停止运行，打印分析结果。

2　结果与讨论

2.1样品处理方法的选择

土壤挥发酚的前处理方法有加酸蒸馏法和加水浸提法两种。黄晶等［6］利用加水浸提法作为前处理方法，加入氯化汞等试剂，在翻转振荡器上振荡，将混悬液沉淀后进行测定。该方法的前处理过程需使用有毒试剂，且振荡会造成挥发酚的损耗，使测定结果偏低。张吉喆［7］用测定检出限、精密度、加标回收3个试验，比较两种方法后发现，采用加酸蒸馏法作为前处理方法，土壤中挥发酚的检出限更低，加标回收率和相对标准偏差结果更令人满意。李钟玮等［8］认为，不同性质的土壤应采用不同方法进行前处理，如果土壤矿物油含量较高，酚类基本存在于有机质当中，则利用加水浸提法不能将挥发酚完全提取，而用加酸蒸馏法更为合适。本实验所用土壤样品取自污水厂厂区内，有机质含量较高，综合考虑，采用加酸蒸馏法进行前处理。

2.2实验条件的选择

加酸蒸馏法在蒸馏过程中易产生泡沫，土壤附着在蒸馏瓶上，在蒸馏过程中可能没有很好的参与反应，而使得挥发酚在土壤中未被释放出来，造成测定结果偏低，因此新鲜土壤的用量是实验条件选择的关键。选择同一种土壤样品，分5.0，10.0，20.0，50.0 g 4种用量进行称量，每种各2份，用加酸蒸馏法收集馏出液，利用连续流动分析法对水样进行测定，再换算成土壤挥发酚含量，对测定结果进行比较，见表1。

表1　4种用量的土壤样品测定结果

由表1可知，随着称样量增加，测得酚含量呈现下降趋势，而称样量为5.0 g和10.0 g时测定结果相近。测定结果表明，20.0 g，50.0 g的称样量是过量的，挥发酚有所损失，无法得到有效的收集。称取5.0 g和10.0 g土壤样品比较合适，由于称取5.0 g土壤样品产生的泡沫更少，对pH值的改变程度更小，因此称取5.0 g土壤更为合适。

2.3线性方程

使用挥发酚标准溶液，用1%的磷酸溶液配制成质量浓度分别为0.0，20.0，40.0，80.0，120，160，200 μg/L的系列标准工作溶液，以连续流动分析法测定，以相对峰高y为纵坐标，挥发酚质量浓度x（mg/L）为横坐标，绘制标准工作曲线，在质量浓度为4.96～200 μg/L的范围内，线性方程为y=235.31x+51.6，相关系数r2=0.999 8。

2.4检出限

根据美国环保协会（EPA）对检出限的相关规定［10-11］，按照与制作标准曲线相同的配制方法配制8.0 μg/L的挥发酚标准溶液，按照检出限的测定方法进行10次平行测定，测定结果见表2。当馏出液体积为250 mL时，折算出土壤样品中酚的检出限为0.31 μg。

表2　检出限的测定结果 μg/L

2.5精密度试验

称取2个采样地点的土壤样品，每种样品平行称取6份，每份约5.00 g，同时测定土壤含水率。土壤样品消解过程按照1.3步骤进行，分别测定样品的挥发酚含量，计算测定结果的相对标准偏差，结果见表3。由表3可知，两种样品平行测定6次所得相对标准偏差分别为1.52%，1.56%，表明该方法测定土壤样品的平行性较好，具有良好的精密度。

表3　精密度试验结果

2.6标准样品的测定

市面上无法购买到挥发酚土壤标准样品，而连续流动分析法是以水质为基础的检测方法，因此选取2种国家环保部标准样品研究所生产的水质挥发酚标准样品，每种样品平行测定6次，测定结果见表4。由表4可知，该方法对两种标准样品测定结果的相对误差分别为1.90%，2.08%，均在允许范围内，表明该方法测定挥发酚具有良好的准确度。

表4　标准样品的测定结果

2.7加标回收试验

称取6种土壤样品，各加入100 μg/L挥发酚标准溶液，按照1.3方法对样品进行消解处理，馏出液按照1.5方法进行分析，结果见表5。由表5可知，利用该方法进行土壤样品分析，加标回收率在88.9%～95.5%之间，说明该方法准确度较高。

表5　加标回收试验结果

3　结语

连续流动分析法测定土壤当中的挥发酚，具有分析速度快、消耗试剂少、准确度和精密度较高等优点，尤其适用于大批量样品的连续分析。将样品通过加酸蒸馏消解的前处理方式和连续流动分析法相结合，能够大幅提高土壤样品中挥发酚的检测效率，与传统的4-氨基安替比林分光光度法相比，省去了萃取和比色的步骤，无需使用三氯甲烷，减少了对实验人员身体的危害。该方法为土壤中挥发酚的测定提供了新的思路。

［1］ HJ 503-2009 水质 挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法［S］.

［2］ EPA METHOD 9065 PHENOLICS（Spectrophotometric，anual 4-AAP with Distillation）［S］.

［3］ ISO 6439-1984 水质 酚指数的测定 蒸馏后4-氨基安替比林光度测定法［S］.

［4］ 葛明，吕清，秦宏兵，等.间隔流动分析仪测定水中的挥发酚［J］.污染防治技术，2008，21（4）： 103-105.

［5］ 郑素琴. SKALAR San++型连续流动分析仪测定水中挥发酚的方法研究［J］.水利科技与经济，2011，17（7）： 26-29.

［6］ 黄晶，黄莹，黎莉，等.流动注射分析法在农村环境土壤挥发酚测定中的应用［J］.污染防治技术，2013，26（2）： 53-63.

［7］ 张吉喆.土壤挥发酚测定前处理方法的比较［J］.环境保护与循环经济，2014，34（10）： 60-62.

［8］ 李钟玮，梁健，王学军，等.土壤中挥发酚的测定及质量控制［J］.油气田环境保护，1997，7（3）： 41-43.

［9］ 齐占虎.土壤中挥发酚的测定［J］.河北化工，2009，32（9）：72-73.

［10］ EPA SW-846 The methods for evaluating solid waste，physical /chemical methods ［S］.

［11］ 张英利，许安民，尚浩博，等. AA3型连续流动分析仪测定土壤和植物全氮的方法研究［J］.西北农林科技大学学报：自然科学版，2006，34（10）： 128-132.

Determination of Volatile Phenol in Soil by Continuous Flow Analytical Method

Su Mingyu， Gu Xiaoming， Shen Ying
（Suzhou Environmental Monitoring Center， Suzhou 215004， China）

A method was set up for determining the content of volatile phenol in soil by continuous flow analyzer. 5 g soil samples was used， and phosphoric acid was added into sample solution to adjust pH to 4. After distilled with water， the volatile phenol content of the distillate liquid was determined by using continuous flow analyzer. The mass concentration was linear with the relative peak height in the range of 4.96-200 μg/L， the linear equation was y=235.31x+51.6， the correlation coefficient of r2was 0.999 8， and the detection limit was 1.24 μg/L. Two kinds of soil samples were used for parallel determination by six times， and the relative standard deviation were 1.52%， 1.56%， respectively. Two kinds of volatile phenol standard samples were determined by this method， and the relative errors were 1.90%， 2.08%， respectively. The standard addition recoveries were 87.8%-95.5%. This method is suitable for the continuous analysis of large quantities of samples without using chloroform， and it is more safety and harmless compared with the traditional method.

continuous flow analysis； soil； volatile phenol

O657.3

A

1008-6145（2016）02-0060-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.017

联系人：苏明玉；E-mail： 69954306@qq.com

2016-01-17