土壤中64种半挥发有机物的测定气相色谱-质谱法扩展

鲍佳丽 顾玉婷

上海众材工程检测有限公司 上海 201203

由于工业的持续发展，有机毒物在环境中的排放量与日俱增。有机废弃物在土壤中发生转化和迁移，并且通过各种途径浸入土壤中，对土壤以及农产品造成了不同程度的负面影响。进而诱发癌症，危害人类的健康，破坏人类的内分泌系统和神经系统[1]。

半挥发性有机物主要有：有机农药类、氯代苯类、多氯联苯类、吡啶类、喹啉类、多环芳烃、二噁英类、硝基苯类、亚硝基胺类、苯胺类、苯酚类、邻苯二甲酸酯类、多氯萘类和多溴联苯类等化合物[2]。目前国内外对半挥发性有机物的测定已经研究出了气相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱法和高效液相色谱-质谱法。本文参考国家标准和环境标准建立快速溶剂萃取-气相色谱质谱法测定土壤中64种半挥发有机物的含量。

1 实验部分

1.1 实验原理

土壤中半挥发性有机物在二氯甲烷-丙酮（1:1）混合液作用下被快速萃取，全自动浓缩，净化，经DB-5MS色谱柱分离，质谱检测器检测。

1.2 主要仪器及设备

赛默飞TRACE1310/ISQ气质联用仪；

色谱柱：DB-5MS60m×0.32mm，膜厚0.25μm；

BUCHIL-200冷冻干燥机；

BUCHI快速溶剂萃取仪；

REEKO全自动平行浓缩仪。

1.3 试剂

二氯甲烷，农残级，上海安普；

半挥发性有机物混标（2000mg/L）：O2SI，批号317974，有效期至2020.2.15；

替代物混标（4000mg/L）：2-氟苯酚、苯酚-d6、2，4，6-三溴苯酚、硝基苯-d5、2-氟联苯、4’4-三联苯-d14，厂家：O2SI，批号357391，有效期至2020.09.30；

内标物混标（4000mg/L）：1，4-二氯苯-d4、萘-d8、苊-d10、菲-d10、䓛-d12和苝-d12，厂家：O2SI，批号：334138有效期至2021.01.22。

1.4 仪器主要工作条件

（1）气相色谱条件：

进样口温度：300℃；

载气：高纯氦99.999%；

不分流进样柱流量：1.0mL/mi；

柱温：初温45，保持1min；以12℃/min升至100℃，以7℃/min升至150℃，以12℃/min升至190℃，以6℃/min升至330℃。

（2）质谱参考条件：

电子轰击源（EI）；

离子源温度：280℃；

离子化能量：70eV；

传输线温度：300℃；

质量扫描范围：40amu-450amu；

溶剂延迟：4min；

数据采集方式：全扫描（Scan）模式。

1.5 标准曲线的绘制

用微量注射器准确移取一定量的半挥发性有机物标准使用液溶液并加入同体积替代物标准使用液于已加入二氯甲烷的进样瓶中，总体积为1mL，并加入25µL内标物标准使用液，配制成6个浓度点的标准系列。半挥发性有机物和替代物的质量浓度均为0.0、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0µg/mL，内标浓度为 10.0µg/mL。

1.6 样品的制备及测定

称取20.00g新鲜土，采用冻干机进行干燥处理，加一定量的替代物，用二氯甲烷-丙酮（1:1）混合液进行快速溶剂萃取，全自动平行浓缩、净化。每一批样品（最多20个）做过程空白、平行样以及样品基体加标。

在标准曲线同样的测定条件，将配制好的样品放置于自动进样器上，计算各个目标化合物峰面积，根据标准曲线计算出各目标化合物浓度（µg/mL）。

1.7 检出限、回收率、精密度及准确度

（1）检出限。根据HJ168-2010的要求，按照样品分析步骤，将低浓度样品测定11次，并且计算11次平行测定的标准偏差，按照公式计算检出限。定量下限为检出限的4倍[3]。

（2）回收率、精密度及准确度。在样品中加入高、中、低三种不同含量的标准物质，每个加标浓度平行制备并测定六次，分别计算每一相同加标样品的平均值、标准偏差、回收率。

2 结果与分析

2.1 色谱柱及柱温的选择

图1 64种半挥发性有机物TIC谱图

赖永忠（2018）提到目标物的出峰时间，出峰顺序，出峰的集中性都与色谱柱的固定相和柱温的设定有着密切关系[4]。目标物的峰过于集中不利于控制同一时间段的检测离子总数，选择最优的色谱柱和程序升温对于方法的灵敏度和样品的准确性有着至关重要的作用[4]。

根据半挥发有机物的理化性质，对其在DB-5MS（60m）、TG-5MS(30m)和DB-1MS(60m)色谱柱上的分离情况进行分析。发现64种半挥发有机物在DB-5MS柱上能够得到很好的分离，相同特征离子的目标物没有出现重叠的情况。而在其他色谱柱相同条件下得到的谱图，有部分相同特征离子的目标物发生了重叠。因此，本方法选择使用DB-5MS（60m）色谱柱。

程序升温的设定考虑了64种半挥发性有机物的理化性质，参考并结合了HJ834和GB/T5750的方法标准中设定的程序升温。实验表明，本方法的程序升温能够满足要求。

2.2 样品前处理方法选择

目前土壤样品前处理的方法主要有振荡提取法，超声波提取法，索氏提取法和加速溶剂萃取法。张理杨（2013）对这四种方法进行了对比，明确指出加速溶剂萃取法试剂用量少，人员参与少，可实现自动化和批量化[1]。张大为等（2018）更是对比了戴安-加速溶剂萃取法和步琦-加速溶剂萃取法[5]，结果表明，步琦-快速溶剂萃取法有更高的回收率和效率。因此本方法采用步琦-快速溶剂萃取法。

HJ834中提到新鲜土壤干燥的方法有无水硫酸钠干燥法和冷冻干燥法。由于本方法中采用的步琦快速溶剂萃取仪的萃取桶体积为40ml，不能满足无水硫酸钠干燥之后产生的总体积，因此，冷冻干燥法是更加合理的选择。另外，我们对冷冻干燥法进行基体加标回收率的测定，实验表明，64种半挥发有机物的回收率在70%-130%的范围内，满足标准要求。

2.3 检出限、回收率、精密度及准确度

根据HJ168-2010的要求，目标化合物的检出限、定量下限、精密度和加标回收率汇总在以下图2。

图2

2.4 样品分析

在某镇某村减量化检测项目，共涉及四个村，117组土壤样品。用该方法测定全部样品，结果显示所有样品均小于检出限，替代物回收率和样品基体加标回收率均在70%-130%范围内，平行样品偏差在30%以内，过程空白目标物测定值均小于检出限。

3 结语

采用冷冻干燥、快速溶剂萃取-气相色谱质谱法测定土壤中64种半挥发性有机物的含量，具有分离度好、灵敏度高、检出限低、回收率好、操作快捷、自动化高等优点。该方法是土壤中半挥发有机物含量测定的一个可行的分析方法。