索氏提取-气相色谱法测定土壤中石油烃(C10～C40)

钟生辉

(广东省地质实验测试中心，广东 广州 510080)

石油是各种烃和少量其他有机物的复杂混合物。随着经济的快速发展，人类对石油及其制品的需求量不断增加，而在石油的开采、炼制及运输过程中，都将直接或者间接地对土壤造成污染[1]，导致土壤微生物和植物大量死亡。其中，土壤污染物中的的多环芳烃是一类强烈的致癌、致畸物质，一旦通过皮肤，呼吸，或食物进入人体，会对人们的健康造成极大的伤害。因此，采用合适的方法对石油烃污染物的含量进行测定是评价土壤污染程度的前提条件。目前，测定总石油烃含量的方法主要有：气相色谱法、紫外分光光度法、红外光度法等[2-5]光度法仅限于对低含量的总石油烃测定比较有效，而气相色谱法不仅适用于低含量总石油烃的测定，也适用于高含量总石油烃的测定，而且气相色谱法的精密度和准确度均比较理想。

在总石油烃提取方式上，目前最常见的有索氏提取、快速溶剂萃取、超声-振荡提取[6]，三种提取方式都能取得不错的提取效果。但是，快速溶剂萃取一次处理的样品数量有限；超声-振荡提取的后处理繁琐；采用索氏提取则操作简单，可以一次性提取多个样品，待提取时间结束后，可直接得到提取液。

基于以上思路，本文采用索氏提取-气相色谱法对土壤中石油烃类污染物进行测定。本方法针对的是土壤样品中的石油烃(C10～C40)的测定，用于测定沸点在175～525 ℃范围内的烃类，包括C10H22～C40H82的正构烷烃以及异构烷烃、环烷烃、烷基苯、烷基萘和多环芳烃。

1 实 验

1.1 试 剂

本部分所用的试剂除另有说明外，均为分析纯实际，试验用水为去离子水。丙酮，(CH3)2CO，农残级；正己烷，C6H14，农残级；石油烃专用商品小柱；无水硫酸钠，700 ℃下加热4 h；饱和食盐水；市售C10～C40正构烷烃标准溶液，每种烷烃质量浓度均为1000 μg/mL，溶剂均为正己烷。

1.2 仪器及工作条件

索氏提取仪：提取温度为65 ℃，提取时间为16～18 h；

安捷伦7890B气相色谱仪：进样口温度：300 ℃；色谱柱流速：2.0 mL/min；升温程序：50 ℃保持3 min，15 ℃/min→300 ℃，保持19 min。

FID检测器温度：320 ℃，氢气流量40 mL/min，空气流量400 mL/min，尾吹气流量35 mL/min。

进样方法：不分流进样，进样体积：1 μL。

色谱柱：HP-5毛细管柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm，安捷伦科技有限公司。

旋转蒸发仪：工作温度：40 ℃，工作压力：0.075 MPa；在使用前都需经纯溶剂清洗系统。

氮吹仪：工作温度：40 ℃；氮吹气：高纯氮(99.999%)。

索氏提取器、梨形瓶及净化柱等玻璃仪器需在使用前用高温处理或者铬酸洗液清洗烘干后方可使用。

1.3 试 样

采用土壤鲜样作试样。样品需在4 ℃下避光保存，10 d内完成萃取。如果无法在上述时效内完成萃取，则样品需在≤-18 ℃下保存，保存期为1个月。

1.4 分析步骤

1.4.1 提 取

去除样品中的异物(石子、树根等)，称取约20 g(精确到0.01 g)样品，加入适量无水硫酸钠研磨均化成流砂状。

将上述得到的流砂状试样全部转移至滤纸筒中包好，置于索氏提取套筒中，加入100 mL丙酮/正己烷溶液混合溶剂(1+1(V/V))，索式提取16～18 h，回流速率控制在10次/h左右，冷却后收集所有提取液，将提取液转移至分液漏斗中，加入100 mL纯水洗涤两次，弃去下层，收集有机相。

1.4.2 浓 缩

将1.4.1中的到的提取液用旋转蒸发仪浓缩，控制水浴温度为40 ℃，压力为0.075 MPa，在该步骤应严格控制仪器工作温度及压力防止样品损失。将样品浓缩至约2 mL，待净化。

1.4.3 净化及浓缩

将浓缩后的样品经商品小柱净化，具体操作：将样品移入活化好的小柱中，用8 mL正己烷/二氯甲烷溶液进行(4+1(V/V)洗脱，靠重力自然流下，收集洗脱液于10 mL离心管中。再经氮吹仪氮吹浓缩后，经溶剂转换后，用正己烷定容至1 mL，GC待测。

2 结果与讨论

2.1 定性分析

由图1可知，根据色谱图组分保留时间可对目标化合物进行定性。

图1 C10～C40正构烷烃气相色谱图

C10～C40目标化合物采用标准溶液进样定总量的方式，即目标化合物积分从n-C10H22(包含)峰结束时开始到n-C40H82(包含)结束，计算C10～C40的总峰面积。定量计算的总峰面积为扣除柱流失(以纯溶剂正己烷进样，在保留时间内的峰面积)后的校正总峰面积。

2.2 结果计算与表示

应用下式可计算得到土壤样品中的石油烃含量：

式中：wh——土壤样品中烃的质量百分数，mg/kg干质

ρ——由标准曲线计算得到的烃的质量浓度，mg/L

Vh——样品提取液最终体积，Vh=1.0 mL

f——稀释因子(如适用)

m——分析样品质量，g

wdm——土壤样品中的干物质量，以质量百分数表示，%

As——样品萃取液的峰面积

a——标准曲线斜率，L/mg

b——Y轴截距

当测定结果大于等于1.00 mg/L时，数据保留三位有效数字；当结果小于1.00 mg/L时，保留小数点后两位。

2.3 校准曲线

根据实验需要将购买的正构烷烃标准溶液稀释至少5个标准系列点，用于校准曲线的测定。如样品含量高，应配制高浓度曲线。

2.4 分析方法检出限

根据日常7次空白实验所测定的数值，计算出该方法石油烃类C10～C40的检出限为5.53 mg/kg，测定下限为22.2 mg/kg。具体见表1。

表1 分析方法检出限、测定下限测试数据表

2.5 分析方法准确度

本方法对实际土壤样品(计算浓度为2.38 mg/kg)选取了3种浓度(3.10、15.5、31.0 mg/kg)基体加标测定，分析其精密度和准确度，按全程序平行测定6次，计算出精密度和准确度，具体见表2。

表2 精密度、准确度数据

2.6 质量控制与质量保证

每一批商品小柱都应检测石油烃类标准溶液的回收率，回收率不得低于80%。

3 结 论

建立索氏提取-气相色谱法检测土壤样品中的石油烃化合物(C10～C40)的方法。以索氏提取的方式对土壤样品中的总石油烃进行提取，丙酮/正己烷混合溶液(1+1(V/V)作为提取剂，采用液液萃取的方式除去提取液中的丙酮，通过石油烃专用小柱净化样品，石油烃类(C10～C40)标准溶液进行外标法校正定量，通过分析测试得出该方法的方法检出限分别为5.53 mg/kg，回收率在101.4%～121%范围内，相对标准偏差范围在2.2%～4.7%之间。

采用索氏提取-气相色谱法分析土壤样品中的总石油烃含量，提取效率高、稳定性较好，且该方法灵敏度高、准确度及精密度可靠，操作简便、可一次性提取多个样品，适用于大批量样品的分析检测任务。总石油烃作为常见污染物的分析，对环境评价起着重要的作用，笔者建立土壤样品中总石油烃的分析方法，在长期的检测分析工作中取得了良好的效果。通过对总石油烃含量的分析测试，有助于环境风险评估。