加压流体萃取气相色谱法测定芡实种植底泥中有机氯农药残留

陈林昌,胡雅琴,王 鑫,王 飞

（1.安徽省滁州生态环境监测中心，安徽 滁州 239000；2.安徽省生态环境监测中心，安徽 合肥 230071）

0 引言

芡实生于池泽、湖泊中，又名鸡头米，是一种水生植物的果实。芡实有良好的保健功效，不仅可以食用也可以药用，越来越受到人们的青睐。为获得较好的收益，种植芡实过程中需使用大量化肥、农药。有机氯类农药作为一种高效广谱杀虫剂，曾广泛应用于农业生产中，由于其化学性质稳定、毒性大、脂溶性强、不易分解，能长期残留在土壤和沉积物中，并可通过食物链进行生物富集[1-3]。其中六六六（BHC）和滴滴涕(DDT)虽已禁用多年，但由于其半衰期长、不易降解，至今在果蔬和土壤中有相当高的检出率[1-4]。为防止BHC 和DDT 在芡实果实中的富集，减少有机氯类农药对人体健康的影响，有必要对其种植底泥中的BHC 和DDT 农药残留进行检测。检测过程主要有提取-净化-主机测试3 个步骤。主要提取方法有超声波萃取法、索氏提取、加压流体萃取法等[3]；主要净化方法有硫酸萃取分层法和硅酸镁萃取小柱净化法等[3]；主要测试方法有气相色谱法（ECD 检测器）、气相色谱-质谱联用法等[2]。索氏提取存在溶剂用量大、时间长等不足[1-5]，超声波萃取法存在超声空白区，萃取不彻底等问题；硫酸萃取分层法存在腐蚀仪器等风险；气相色谱-质谱联用法虽有良好的定性、定量的效果，但检测有机氯农药残留，其灵敏度低于电子捕获检测器（ECD 检测器）。本文采用加压流体萃取-硅酸镁小柱净化-气相色谱法（ECD 检测器）测定底泥中BHC 和DDT 残留，该方法操作简单，提取时间短，二次污染小[1],[6-7]，净化效果好，安全可靠，可满足底泥样品中低浓度BHC 和DDT 残留的分析测定[4]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

主要仪器：岛津GC2010plus 气相色谱仪带GCsolution 色谱工作站（电子捕获检测器ECD），配AOC-20i 自动进样器，进样小瓶（2 mL，岛津）具备分流/不分流进样口（不分流衬管），具有程序升温功能；美国戴安公司ASE300 型加压溶剂萃取仪（34 mL 萃取池、装样漏斗）、200 mL 萃取液收集瓶、聚四氟乙烯衬垫、砂芯漏斗；美国TurboVap Ⅱ氮吹浓缩仪（200 mL 浓缩管带1 mL 定容刻度）；1 000 mg 每6 mL 硅酸镁固相萃取净化小柱（净化试管架）；scout电子天平（SE-SE602F）；烘箱;马弗炉；移液管（1～10 mL）、玻璃微量注射器（1～100 μL）[8]。

主要试剂：标准物质为原国家环保部标准样品研究所制定的甲醇中8 种有机氯农药混合标样（批号334808，14.5 μg/mL），分别为α-六六六，β-六六六，γ-六六六，δ-六六六，p,p'-DDE，o,p'-DDT，p,p'-DDD，p,p'-DDT；正己烷（色谱纯）、丙酮（色谱纯）、无水硫酸钠（优级纯，经马弗炉400 ℃烘干4 h）；0.425 mm 硅藻土；高纯氮气（N2，纯度约99.999%）；安徽天长芡实生产基地3 处种植底泥[8]。

1.2 加压溶剂萃取条件

提取溶剂正己烷与丙酮体积比为1 ∶1；载气压力为0.7 MPa；萃取温度为100 ℃；萃取池压力约13.8 MPa；预热平衡时间为5 min；静态萃取时间为5 min；溶剂淋洗体积为60%萃取池体积；氮气吹扫压力为1 MPa；时间为60 s；循环2 次[7-9]。

1.3 净化步骤

将硅酸镁固相萃取小柱置于净化试管架上，用体积约8 mL 正己烷淋洗活化小柱，并保持小柱内吸附剂表面浸润。用移液管将浓缩后的1 mL 提取液转移到硅酸镁固相萃取小柱上停留1 min 后，弃去流出液。为去除丙酮的干扰，且能够充分洗脱待测物，先用2 mL 丙酮与正己烷体积比为1 ∶9 的混合溶剂洗脱硅酸镁固相萃取小柱，并停留1 min，用10 mL 小型浓缩管接收洗脱液，重复多次，直至接收的洗脱液体积为10 mL[3]。

1.4 色谱操作条件

Rtx-5 毛细管柱尺寸为:250 μm × 0.25 μm ×30 m；进样口温度为250 ℃，检测器温度为300 ℃；升温程序:起始温度为100 ℃，以20 ℃/min 速率升至210 ℃，保持3 min，再以20 ℃/min 速率升至250 ℃，保持时间为8 min；载气柱流速（高纯氮气）为30 mL/min；不分流，进样体积为1.0 μL；尾吹气流速为3.0 mL/min[10]。

2 测定与讨论

2.1 校准曲线绘制

先在5 个色谱进样瓶中分别加入1.0 mL 正己烷，用微量注射器准确抽取混标（批号334808，14.5 μg/mL）溶液0，0.5，1.0，2.5 和5.0 μL，对应注入5 个进样瓶中（微量注射器针头一定要插入液面以下，迅速注入），得到5 个质量浓度梯度分别为0，7.25，14.5，36.25 和72.5 μg/L 的标准曲线样品，密封，进行色谱分析。按仪器编排的序列从低浓度到高浓度依次进样。根据混标图谱和保留时间，判定出峰顺序为α-六六六，γ-六六六，β-六六六，δ-六六六，p,p'-DDE，o,p'-DDT，p,p'-DDD，p,p'-DDT。8 种有机氯农药标准色谱（14.5 μg/L）见图1。8 种有机氯标准曲线见表1。

图1 8 种有机氯农药标准色谱

表1 8 种有机氯标准曲线

由图1 可以看出，保留时间依次为甲醇（1.912 min），α-六六六（8.093 min），γ-六六六（8.637 min），β-六六六（8.812 min），δ-六六六（9.270 min），p,p'-DDE（13.035 min），o,p'-DDT（14.238 min），p,p'-DDD（14.387 min），p,p'-DDT（15.501 min）。

2.2 样品测定

底泥采集后置于温度为4 ℃的冰箱中保存，分析前去除样品中杂物，称取2 份质量为10 g 的底泥样品，1 份用于测量底泥的含水率，另1 份样品进行风干,拌入硅藻土研磨均匀后放入体积为34 mL 的萃取池，通过加压溶剂萃取仪进行萃取。萃取液经过铺有5～10 g 无水硫酸钠砂芯漏斗除水后过滤到浓缩管中，再用5 mL 丙酮与正己烷（体积比为1 ∶1）混合溶剂充分洗涤萃取液收集瓶，洗涤2 次，洗涤溶液经上述漏斗过滤到浓缩管中。通过氮吹仪（温度为45 ℃的水浴）将脱水后的提取液浓缩到1 mL，经过硅酸镁固相萃取小柱净化，洗脱，再浓缩至1 mL，用移液管移至色谱进样瓶中，按照标准曲线的仪器条件，进样分析。

用硅藻土代替样品，在与样品相同的测定条件下做溶剂空白实验，结果没有检出上述8 种有机氯类农药，说明硅藻土和实验过程均没有引入待测成分。

按照8 种物质的保留时间定性，将峰面积带入曲线中进行定量计算，按下列公式计算得出底泥中8 种物质的质量分数ω。

式中：C为净化后浓缩液的质量浓度，μg/L;V为净化后浓缩液体积，mL;m为称取底泥的重量，g;W为底泥样品的含水率，%。

经检测，3 处底泥样品均低于此方法检出限。

2.3 方法检出限

抽取少量标样注入硅藻土中，制备7 个低浓度的有机氯样品，按前述方法萃取、浓缩至1 mL，再进行色谱测定，根据检出限MLD=t（n-1，0.99）S，S为n次平行测定的RSD，当n= 7 时，取t= 3.143，计算8 种有机氯的检出限[2-3]，各有机氯组分的检出限见表2。

表2 8 种有机氯组分的检出限

2.4 方法精密度

称取质量为5.0 g 硅藻土于萃取池中，注入体积为0.5 μL 标样，制作6 份质量分数均为1.45 μg/kg的标准样品，在上述色谱条件下，编制自动进样序列进行测试，根据上述有机氯标准曲线，连续6 次测量并计算出8 种有机氯组分的质量分数及相对标准偏差见表3。由表3 可以看出，精密度即相对标准偏差（RSD）在0.8%～1.5%之间。

表3 8 种有机氯的质量分数及相对标准偏差

2.5 方法准确度和加标回收率

选择有证标准物质按上述方法进行质控样测定，测定结果均在合格区间以内，土壤（ERA/ T111-71302/093）标准物质测定结果见表4。

表4 土壤标准物质测定结果

称取3 份质量为5.0 g 的硅藻土于3 个萃取池中，并注入体积分别为0.5，1.0 和2.5 μL 标样，制作3 份质量分数分别为1.45，2.90 和7.25 μg/kg 的标准样品，按上述方法进行加标回收率实验。有机氯加标回收率实验结果见表5。由表5 可以看出，加标回收率在87.6%～97.1%。

表5 有机氯加标回收率实验结果

3 结论

采用加压流体萃取-硅酸镁小柱净化-气相色谱法测定底泥中BHC 和DDT 残留，不仅提高了萃取效率，优化了净化条件，而且准确度、灵敏度也较高。利用标准曲线代替工作曲线，缩短程序升温时间的同时，还有效提高了检测效率。实验证明，该方法的质控样浓度、加标回收率均在合格区间以内，精密度和检出限也符合有机物检测相关要求，适用于复杂基质中有机氯农药残留的测定。