基质固相分散-气相色谱法-双柱双电子捕获检测器测定土壤中19种有机氯农药的含量

刘 彬，郭 丽，贺小敏，施敏芳

(湖北省环境监测中心站，武汉430072)

目前我国环境监测实验室测定OCPs主要采用气相色谱法-电子捕获检测器(GC-ECD)和气相色谱-单四极杆质谱法(GC-MSD)，国家也发布了相关标准HJ 921－2017 和HJ 835－2017 分析方法。ECD 能选择性测定含电负性元素(或基团)的化合物，分析OCPs具有灵敏度高、重现性好、操作简单和成本较低等优点[4]，但仅依靠保留时间定性，在对假阳性结果的排除上存在缺陷;MSD 虽然可以通过判断化合物结构提高定性结果的准确度，但仪器灵敏度较ECD 低，相关标准方法HJ 835－2017中六六六和滴滴涕的测定下限(0.16～0.40 mg·kg－1)高于国家标准GB 15618－2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中六六六和滴滴涕的上限值(均为0.10 mg·kg－1)，无法满足监测需求。气相色谱法-双柱双ECD 可根据相同化合物在两个不同极性色谱柱上的保留时间不同、出峰次序不同等信息进行定性和定量分析[5]，在保证较低测定下限的基础上有效排除假阳性结果，兼顾测定结果的灵敏度和可靠性。

相较于索氏提取法、振荡萃取法等传统的土壤提取方法，加速溶剂萃取法(ASE)具有耗时短、萃取效果好、自动化水平高和有机溶剂消耗量少等优势[6]，但其在提取目标物的同时，共同萃取出的杂质较多，使得后续净化过程较为繁琐。可借助于硅镁吸附剂(弗罗里硅土)，采用基质固相分散(MSPD)[7-8]进行ASE 装样，将提取过程和净化过程合二为一，提高工作效率。本工作对仪器定性、定量方法和样品提取条件进行优化，建立了测定土壤中19 种OCPs的基质固相分散-气相色谱-双柱双ECD 分析方法，并探究了方法的各项特征指标。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890B 型气相色谱仪，配双柱双ECD;BUCHI E-916型加速溶剂萃取仪;Turbo Vap Ⅱ型自动氮吹仪，配带1 m L 刻度的玻璃氮吹管;FDU-2100型冷冻干燥机。

19种OCPs的混合标准储备溶液:500 mg·L－1，介质为乙酸乙酯。

19种OCPs的混合标准溶液系列:用正己烷将19种OCPs的混合标准储备溶液逐级稀释，配制成5，10，20，50，100，200，400，600，800，1 000μg·L－1的混合标准溶液系列。

土壤标准物质(CRM818-50G);正己烷和二氯甲烷均为农残级;硅镁吸附剂、石英砂和硅藻土均为分析纯。

1.2 色谱条件

进样口温度为260 ℃;不分流进样，进样量为1.0μL;前检测器接HP-5 LTM 色谱柱(30 m×250μm，0.25μm)，后检测器接DB-1701 LTM 色谱柱(30 m×250μm，0.25μm);两个色谱柱的柱流量均为1 m L·min－1;检测器温度均为300 ℃;柱箱温度为260 ℃，保持42 min;两色谱柱的柱升温程序:初始温度为50 ℃，保持0.5 min;以25 ℃·min－1的速率升温至175 ℃;再以5 ℃·min－1的速率升温至200 ℃，保持22 min;最后以8 ℃·min－1的速率升温至260 ℃，保持2 min。

（1）利用遥感技术手段结合经济社会统计数据进行生态环境和经济社会环境监测，通过信息变化对比，快速、准确地监测了区域内的地表覆盖格局演变过程，并结合自然资源利用与社会经济发展数据进行分析，监测结果客观，提高了工作效率，能够为政府科学规划、管理库区提供数据支撑。

1.3 试验方法

1.3.1 样品的采集、制备与保存

2016年8月在湖北省洪湖市郊农田采集了种植甘蔗的土壤样品(类型为壤土，干物质质量分数为83.2%)，将样品放在搪瓷盘上混合均匀，除去枝棒、叶片、石子等异物，放入冷冻干燥机中脱水。将干燥后的样品研磨后混合均匀，密封保存于干燥器中备用。

1.3.2 样品的测定

称取20.00 g样品与3.00 g硅藻土和3.00 g硅镁吸附剂掺拌均匀(待萃取样品)，将萃取池组装完成后，下部铺垫3.00 g硅镁吸附剂，将待萃取样品全部转入，于上面铺一层石英砂并加盖滤纸片，转入萃取仪中，设定条件(预热时间为5 min;静态萃取时间为5 min;萃取压力为1.03×107Pa;溶剂冲刷时间为1 min;气体冲刷时间为2 min)，以体积比为1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液为萃取溶剂，在90 ℃条件下萃取2次，将萃取液吹氮浓缩至1 m L以下，用正己烷定容至1.0 m L，混匀后转移至进样小瓶中待测，按照色谱条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 仪器分析方法

试验选择HP-5 LTM 和DB-1701 LTM 等两种不同极性的色谱柱对19种OCPs进行分离，通过对比两种色谱柱上目标化合物的保留时间和响应值完成定性分析。只有目标化合物在两种色谱柱上都出峰时才能认定其存在，否则判断为假阳性。结果表明，19种OCPs的峰形均较好，除了硫丹I和α-氯丹在HP-5 LTM 色谱柱上未能完全分离外(分离度大于1)，其他OCPs在这两种色谱柱上的分离度均大于1.5，19 种OCPs 的 保 留 时 间 见 表1。19 种OCPs在HP-5 LTM 色谱柱和DB-1701 LTM 色谱柱上的色谱图见图1。

2.2 前处理条件的选择

2.2.1 基质分散剂

硅藻土是较为传统的基质分散剂，能在分散样品颗粒的同时起到一定的吸水作用，但不具有净化能力，获得的提取液中共同萃取出的杂质较多，分析前需要增加净化过程，不仅耗时还会引起目标化合物的损失。硅镁吸附剂能够有效吸附去除色素、腐殖酸等极性干扰物，被广泛应用于非极性或者弱极性目标化合物的基质净化过程，将其按试验方法与硅藻土组成混合基质分散剂，可将提取过程和净化过程合二为一，有效提高工作效率。

2.2.2 提取溶剂

提取溶剂是影响目标化合物提取效率的最重要因素，考虑到大部分OCPs极性不强，试验以正己烷、二氯甲烷和丙酮两两组合成3种混合溶剂体系，分别考察了体积比均为1∶1的正己烷-二氯甲烷混合溶液、正己烷-丙酮混合溶液和二氯甲烷-丙酮混合溶液对加标量为0.4μg的实际土壤样品的提取效果，结果见图2。

图1 19种OCPs在2种不同色谱柱上的色谱图Fig.1 Chromatograms of the 19 OCPs on 2 different chromatographic columns

图2 3种不同的提取溶剂对19种OCPs回收率的影响Fig.2 Effect of 3 different extraction solvents on recovery of the 19 OCPs

由图2可知:体积比为1∶1的正己烷-二氯甲烷混合溶液、正己烷-丙酮混合溶液和二氯甲烷-丙酮混合溶液等3种提取溶剂对19种OCPs的回收率影响不大。同时，试验发现:以体积比为1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液为提取溶剂时，提取液为透明无色状，浓缩至1 m L 后呈略微黄色;经过含有丙酮的2种提取溶剂提取后，提取液的颜色偏深，呈浅黄色，浓缩至1 m L后为黄褐色，可能含有大量色素等共同萃取出的杂质。综合考虑，试验选择的提取溶剂为体积比为1∶1的二氯甲烷-正己烷混合溶液。

2.2.3 提取温度和提取次数

试验进一步考察了提取温度对19种OCPs回收率的影响。结果表明:在提取温度为90，100℃条件下，19 种OCPs 的回收率差异不大，分别为66%～123%和70%～115%，试验选择提取温度为90 ℃。

试验进一步考察了提取次数对19种OCPs回收率的影响。结果表明:在提取温度为90 ℃条件下，对样品分别提取2次和3次，19种OCPs回收率差异不大，分别为66%～123%和64%～137%，为了减少有机溶剂的使用量，试验选择的提取次数为2次。

2.3 标准曲线与检出限

按照色谱条件对19种OCPs的混合标准溶液系列进行测定，以19 种OCPs的质量浓度为横坐标，与其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明:19 种OCPs 的质量浓度分别在5～100μg·L－1和100～1 000μg·L－1内与其对应的峰面积之间呈线性关系，线性回归方程和相关系数见表1和表2。如果目标化合物在两种色谱柱上的测定结果差异大于5倍，则判定测定结果为假阳性;测定结果的差异性小于5倍时，则确定该化合物的存在并以数值较小的作为测定结果[9]。

对加标量为0.5μg·kg－1的石英砂样品平行测定7次，计算标准偏差s，以3.143倍的标准偏差计算方法的检出限(3.143s)，以4倍的检出限计算方法的测定下限，结果见表3。

表1 19种OCPs在HP-5 LTM 色谱柱上的线性范围、线性回归方程和相关系数Tab.1 Linearity ranges，linear regression equations and correlation coefficients of the 19 OCPs on the column of HP-5 LTM

表2 19种OCPs在DB-170 LTM 色谱柱上的线性范围、线性回归方程和相关系数Tab.2 Linearity ranges，linear regression equations and correlation coefficients of the 19 OCPs on the column of DB-170 LTM

表2(续)

由表3可知:方法的检出限为0.15～0.56μg·kg－1，测定下限为0.60～2.22μg·kg－1，满足国家标准GB 15618－2018监测需求。

2.4 精密度和回收试验

向空白土壤样品中加入5.0，40.0μg·kg－1的19种OCPs的混合标准溶液，按照试验方法对其测定，每个加标样品平行测定6次，计算19种OCPs的回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)。

方法的检出限、测定下限以及精密度和回收试验结果见表3。

表3 方法的检出限、测定下限以及精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.3 Detection limits，lower limits of determination and the results of precision and recovery(n＝6)

表3(续)

2.5 准确度试验

按照试验方法对有机氯农药土壤标准物质(CRM818-50G)进行分析，称取标准物质2.00 g，按照试验方法进行测定，结果见表4。

表4 土壤标准物质的测定结果Tab.4 Results of the soil reference material μg·kg－1

本工作通过对仪器定性、定量方法和样品提取条件的优化，建立了测定土壤中19种OCPs的气相色谱法-双柱双ECD 分析方法，用本方法对土壤标准物质(CRM818-50G)进行分析，测定结果均在认定值范围内，说明测定结果准确可靠。