前言

       多環(huán)芳烴(PAHs)是由2個(gè)或2個(gè)以上的苯環(huán)以稠環(huán)形式相連的有機(jī)化合物，具有致癌性，國(guó)際癌癥研究ZX（IARC）（1976年）列出的94種對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物致癌的化合物，其中15種屬于多環(huán)芳烴。多環(huán)芳烴主要是由煤，石油，木材，煙草，有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不完全燃燒而產(chǎn)生，是重要的環(huán)境和食品污染物，嚴(yán)重危害環(huán)境與公眾健康，因此對(duì)于多環(huán)芳烴的監(jiān)控變得尤為重要。

       本文參考《HJ 950-2018固體廢物多環(huán)芳烴的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜法》提供的方法，使用FLEX HPSE全自動(dòng)GX壓力溶劑萃取、MultiVap-10 多通道平行濃縮儀和SPE-1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)，進(jìn)行固廢中多環(huán)芳烴的萃取及凈化，并用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)。方法中測(cè)試的16種目標(biāo)多環(huán)芳烴回收率在63.5%~106.9%之間，RSD在3.4~9.8%之間。

       本方法實(shí)現(xiàn)對(duì)固廢中污染物的提取、凈化過(guò)程的全自動(dòng)化，提高了實(shí)驗(yàn)效率，減少了人為誤差。

1.儀器設(shè)備及試劑

1.1 儀器和設(shè)備

       SPE 1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)，萊伯泰科公司；

       Flex HPSE全自動(dòng)GX壓力溶劑萃取，萊伯泰科公司；

       MultiVap-10 多通道平行濃縮儀，萊伯泰科公司；

       7890B-5977B氣質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫公司

1.2 試劑和耗材

       二氯甲烷（色譜純 FISHER Chemical）；

       正己烷（色譜純 FISHER Chemical）；

       無(wú)水硫酸鈉：在馬弗爐400℃烘烤4小時(shí)后冷卻，置于干燥器內(nèi)保存；

       硅藻土：在馬弗爐400℃烘烤4小時(shí)后冷卻，置于玻璃瓶中干燥器內(nèi)保存；

       弗羅里固相萃取柱  1000mg/6mL，萊伯泰科公司；

       多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)液：200μg/mL，正己烷，安譜公司；

       多環(huán)芳烴工作液：40μg/mL，正己烷；

       多環(huán)芳烴內(nèi)標(biāo)工作液：40μg/mL，正己烷。

1.3土壤樣品處理

1.3.1 提取

       取研細(xì)過(guò)篩后的環(huán)境土壤樣品20.0g，與7g硅藻土混合均勻，裝填至34mL的萃取罐中。同樣方法裝填好兩個(gè)萃取罐后，置于FLEX-HPSE樣品架中（雙通道運(yùn)行，Z多可連續(xù)萃取30個(gè)樣品），萃取溶劑為丙酮正己烷混合溶劑（1.2.6），系統(tǒng)壓力10Mpa，萃取溫度100℃，加熱平衡時(shí)間3min，靜態(tài)萃取時(shí)間6min，沖洗體積60%，N2吹掃60s，循環(huán)運(yùn)行兩次，萃取液收集到50mL濃縮杯中。

1.3.2 濃縮

       將收集管置于MultiVap-10中，濃縮溫度30℃，開(kāi)啟定容功能。Z后置換溶劑為乙酸乙酯環(huán)己烷混合溶劑（1.2.7），樣品體積在5mL左右。

1.3.3 凈化

       凈化過(guò)程采用凝膠滲透色譜凈化的方式，具體方法如下：

       按照?qǐng)D1方法進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)，收集時(shí)間為8min~32min，收集液用MultiVap-10濃縮，定容濃縮完成后再濃縮一定時(shí)間，溶液轉(zhuǎn)移至2mL進(jìn)樣瓶中，加入適量?jī)?nèi)標(biāo)后，定容至1mL，待測(cè)。

圖1 凝膠凈化方法

1.4土壤加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

       按1.3.1方法裝填土壤樣品，進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，20.0g樣品加目標(biāo)物（1.2.9）和替代物（1.2.13）各10μg，然后按照1.3.1~1.3.3方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行三組6個(gè)平行樣品，用來(lái)測(cè)定加標(biāo)回收率。

1.5 分析步驟

1.5.1 氣質(zhì)條件

        色譜柱：HP-5MS，30m*0.25mm*0.25μm；進(jìn)樣口溫度：250℃；不分流進(jìn)樣；載氣流速：1.0mL/min；恒流模式；進(jìn)樣量：1.0μL；柱溫：35℃保持2min，以15℃/min升溫至150℃，保持5min；再以3℃/min升溫至290℃，保持2min。

        離子源：電子轟擊源，70eV；四極桿溫度：150℃；離子源溫度：230℃；輔助加熱溫度：280℃；溶劑延遲時(shí)間：4.0min；掃描模式：全掃描Scan（化合物保留時(shí)間，定量和定性離子見(jiàn)表1）。

表1定量和定性選擇離子

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1樣品萃取

       稱取一定量污泥于離心管中，記錄質(zhì)量，經(jīng)離心分離水相、避光風(fēng)干15h，記錄風(fēng)干后質(zhì)量。

       稱取2.0g（精確記錄）風(fēng)干樣品，加入3g硅藻土研磨均勻，在10mL萃取池內(nèi)加入1g弗洛里硅土，將研磨均勻的試樣轉(zhuǎn)移至萃取池內(nèi)，按照下圖條件用丙酮-正己烷（1：1）提取。提取液在30℃水浴下，氮吹（2psi）濃縮至1mL，定容至3ml（濃縮過(guò)程中，用正己烷多次淋洗杯壁），待SPE系統(tǒng)凈化。

圖1 Flex HPSEGX溶劑萃取方法

2.2SPE凈化過(guò)程

        用弗羅里柱按照?qǐng)D2的方法進(jìn)行全自動(dòng)固相萃取凈化，收集的凈化液在30℃水浴下，氮吹（2psi）濃縮至1mL，加入內(nèi)標(biāo)，得到待測(cè)樣品，待GC-MS檢測(cè)。濃縮過(guò)程中，用正己烷淋洗杯壁。

 圖2   SPE-1000固相萃取方法

2.3空白樣品

       用硅藻土代替實(shí)際樣品，進(jìn)行2.1和2.2的步驟，得到空白試樣。

2.4加標(biāo)樣品

       稱取2g樣品，加入50μL的40μg/mL 多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)液及替代物，然后按照2.1和2.2的步驟進(jìn)行加標(biāo)樣品的萃取凈化，得到加標(biāo)樣品試樣。樣品的加標(biāo)濃度為1mg/kg。

2.4GC-MS檢測(cè)

2.5.1 氣質(zhì)條件

       色譜柱：mage-5ms  30m*0.25mm*0.25μm；

       進(jìn)樣口溫度：280℃；

       柱流速：1mL/min（恒流）；

       不分流進(jìn)樣：吹掃流量：60mL/min，吹掃時(shí)間：1.0min；

       進(jìn)樣量：1μL；

       柱箱溫度：80℃，保持2min，以20℃/min升溫至180℃，保持5min，以10℃/min升溫至290℃，保持5min。

       溶劑延遲時(shí)間：5min；

       四極桿溫度：150℃；離子源溫度：280℃；傳輸線溫度：290℃；

       掃描模式：選擇離子掃描（SIM），16種多環(huán)芳烴及內(nèi)標(biāo)的主要特征離子參見(jiàn)表1。

表1 16種多環(huán)芳烴及替代物、內(nèi)標(biāo)的主要特征離子

2.5.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

       用40μg/mL多環(huán)芳烴工作液配制標(biāo)準(zhǔn)系列，多環(huán)芳烴目標(biāo)化合物標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為：400ng/mL、800 ng/mL、2000 ng/mL、4000 ng/mL、8000 ng/mL，分別加入內(nèi)標(biāo)溶液，使內(nèi)標(biāo)濃度均為2000 ng/mL。

按照2.5.1氣質(zhì)條件進(jìn)行分析，得到不同濃度各目標(biāo)化合物的質(zhì)譜圖，記錄各目標(biāo)化合物的保留時(shí)間和定量離子質(zhì)譜峰的峰面積。

2.5.3測(cè)定

       分別取待測(cè)樣品（2.2）、空白試樣（2.3）和加標(biāo)試樣（2.4），按照與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的分析步驟進(jìn)行測(cè)定。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1多環(huán)芳烴標(biāo)樣SIM色譜圖

       圖3為2000ng/mL的多環(huán)芳烴混標(biāo)SIM色譜圖。

圖3   2000ng/mL的多環(huán)芳烴混標(biāo)SIM色譜圖

3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果

       采用內(nèi)標(biāo)法定量，以目標(biāo)化合物和內(nèi)標(biāo)化合物的相對(duì)濃度作為橫坐標(biāo)，目標(biāo)化合物的定量離子峰和內(nèi)標(biāo)化合物的特征離子峰的相對(duì)響應(yīng)為縱坐標(biāo)得到各目標(biāo)化合物的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線。

       16種目標(biāo)化合物得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)R-2 ≥0.995。以部分目標(biāo)物為例，標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果如下：

圖4 多環(huán)芳烴目標(biāo)化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果

3.3空白樣品

       圖5為空白樣品的SIM色譜圖，從圖4中可以看出，空白樣品中除個(gè)別雜峰外，在目標(biāo)化合物位置均未有檢出，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用的溶劑、材料及儀器等均不產(chǎn)生干擾。

 圖5 空白樣品的SIM色譜圖

3.4樣品定量結(jié)果

       圖6為沉積物樣品SIM色譜圖。實(shí)驗(yàn)中做了2組樣品平行，結(jié)合3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果計(jì)算出樣品中各目標(biāo)化合物的含量（μg/kg），結(jié)果如表2所示。樣品中菲、熒蒽、芘有少量檢出，但均低于檢出限。

圖6污泥樣品SIM色譜圖

表2 沉積物樣品的定量結(jié)果

3.5加標(biāo)回收率結(jié)果

        圖6為加標(biāo)樣品的SIM色譜圖。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的加標(biāo)回收率結(jié)果如表3所示。16種PAHs的回收率在63.5%~106.9%之間，RSD在3.4~9.8%之間。

圖6加標(biāo)樣品SIM色譜圖

表3加標(biāo)回收率結(jié)果

4.結(jié)果與討論

       本方法參考《HJ 950-2018 固體廢物 多環(huán)芳烴的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法》，使用FLEX HPSE全自動(dòng)GX壓力溶劑萃取、MultiVap-10 多通道平行濃縮儀和SPE-1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)進(jìn)行固廢中多環(huán)芳烴的萃取及凈化，并用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)。方法中測(cè)試的16種目標(biāo)物多環(huán)芳烴回收率在63.5%~106.9%之間，RSD在3.4~9.8%之間。

       本方法實(shí)現(xiàn)對(duì)固廢中污染物的提取、凈化過(guò)程的全自動(dòng)化，提高了實(shí)驗(yàn)效率，減少人為誤差。

5.參考標(biāo)準(zhǔn)

       1、HJ 950-2018 固體廢物 多環(huán)芳烴的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法

前言

       多環(huán)芳烴化合物作為一類常見(jiàn)的有機(jī)污染物，廣泛存在于環(huán)境當(dāng)中。土壤因?yàn)槠浠|(zhì)復(fù)雜更是多環(huán)芳烴的常見(jiàn)載體。目前土壤中的多環(huán)芳烴污染已經(jīng)比較嚴(yán)重，在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)尤為突出，所以對(duì)土壤中多環(huán)芳烴含量的監(jiān)控也就尤為重要。

       加壓流體萃取技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種在高溫、高壓條件下快速處理固體或半固體樣品的方法，與常用的索氏提取、超聲提取、微波萃取技術(shù)等方法相比，具有節(jié)省溶劑、快速、回收率高、健康環(huán)保、自動(dòng)化程度高等明顯優(yōu)勢(shì)。

       本實(shí)驗(yàn)參考方法HJ 805-2016和HJ 783-2016，簡(jiǎn)要介紹了使用萊伯泰科全自動(dòng)GX快速溶劑萃取儀Flex-HPSE提取土壤中的16種多環(huán)芳烴，SPE1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)凈化，MultiVap-10定量平行濃縮儀濃縮后用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)的一整套方法。實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便、回收率較高且平行性良好，適用于土壤中16種多環(huán)芳烴的檢測(cè)。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

Flex-HPSE全自動(dòng)GX快速溶劑萃取儀（萊伯泰科公司）

SPE1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)（萊伯泰科公司）

MultiVap-10定量平行濃縮儀（萊伯泰科公司）

       7890B氣相色譜-5977B質(zhì)譜聯(lián)用儀（安捷倫公司）；

       16種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（200μg / mL，溶劑為正己烷）；

       二氯甲烷（色譜純）；正己烷（色譜純）；丙酮（色譜純）；

       硅膠固相萃取柱（1g/6mL，LabTech）；弗羅里硅土固相萃取柱（1g/6mL，LabTech）；

       硅藻土（置于馬弗爐中400℃烘4h，冷卻后貯于玻璃瓶中于干燥器內(nèi)保存）。

1.2標(biāo)準(zhǔn)工作液配置

       移取100μL的多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至10mL的容量瓶，用正己烷定容至刻度，搖勻。配成濃度2μg/mL的溶液，作為標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.3土壤樣品處理

1.3.1 提取

       取研細(xì)過(guò)篩后的環(huán)境土樣20g，與8g硅藻土混合均勻，裝填至34mL的萃取罐中。同樣方法裝填好兩個(gè)萃取罐后，置于Flex-HPSE中（雙通道運(yùn)行，Z多可連續(xù)萃取30個(gè)樣品），萃取溶劑為丙酮－正己烷  (1：1，體積比) 混合溶液，系統(tǒng)壓力10.34Mpa，萃取溫度100℃，加熱平衡時(shí)間2min，靜態(tài)萃取時(shí)間5min，沖洗體積60%，N2吹掃60s。循環(huán)運(yùn)行兩次。萃取液收集到50mL濃縮杯中。

1.3.2 濃縮

       將濃縮杯置于MultiVap-10中，濃縮溫度35℃，使用定容模式。濃縮過(guò)程中使用正己烷淋洗杯壁，Z后置換溶劑為正己烷，樣品體積在1mL左右。

1.3.3 凈化

凈化過(guò)程采用弗羅里硅土柱凈化和硅膠柱凈化兩種方式。具體方法如下：

（1）弗羅里硅土柱凈化

       按照?qǐng)D1方法進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)，其中二氯甲烷正己烷溶液配比為1：9，體積比。收集液用MultiVap-10濃縮至近干，用正己烷定容至1mL，待測(cè)。

圖1.弗羅里硅土柱凈化方法

（2）硅膠柱凈化

       按照?qǐng)D2方法進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)，其中二氯甲烷正己烷溶液配比為1：1，體積比。收集液用MultiVap-10濃縮至近干，用正己烷定容至1mL，待測(cè)。

圖2.硅膠柱凈化方法

1.4樣品加標(biāo)處理

       按1.3.1方法裝填樣品過(guò)程中，加1mL的1.2方法所配的標(biāo)準(zhǔn)工作液至34mL的萃取罐中，然后按照1.3.1~1.3.3方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩種凈化實(shí)驗(yàn)各六組，Z后用正己烷定容至1mL，用來(lái)測(cè)定加標(biāo)回收率。

1.5 GC/MS檢測(cè)條件

       色譜柱：HP-5MS，30m*0.25mm*0.25μm；進(jìn)樣口溫度：280℃；不分流進(jìn)樣；柱流速：1.0mL/min；恒流模式；進(jìn)樣量：1.0μL；柱溫：50℃保持3min，以10℃/min升至280℃，保持12min。

       電子轟擊源（EI）；四極桿溫度：150℃；離子源溫度：230℃；輔助加熱溫度：290℃；掃描模式：全掃描；掃描范圍：45amu~450amu；溶劑延遲時(shí)間：10min。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)液總離子流譜圖

圖3多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)液總離子流譜圖

2.2 加標(biāo)樣品的總離子流譜圖

圖4樣品加標(biāo)的總離子流譜圖

2.3 加標(biāo)樣品的回收率

表1硅膠柱凈化加標(biāo)樣品回收率

表2弗羅里硅土柱凈化加標(biāo)樣品回收率

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

       由表1和表2可知，加壓流體萃取-固相萃取-氣質(zhì)法測(cè)定土壤中的16種多環(huán)芳烴，加標(biāo)回收率為63.6%~116.9%， RSD為3.1%~8.8%。本方法測(cè)定的樣品加標(biāo)濃度為0.1mg/kg。

       用該方法進(jìn)行實(shí)際土壤樣品檢測(cè)，其中萘的含量為7.1 ug/kg，芴的含量為15.2ug/kg，二苯并[a, h]蒽的含量為12.5 ug/kg，其余13種多環(huán)芳烴未檢出。

       50mL濃縮杯同時(shí)適用于Flex-HPSE和MultiVap-10兩種儀器，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡可能減少液體的轉(zhuǎn)移，能夠有效減少轉(zhuǎn)移過(guò)程中造成的損失。

       綜上所述，加壓流體萃取-固相萃取-氣質(zhì)法測(cè)定土壤中的16種多環(huán)芳烴這一實(shí)驗(yàn)中，萊伯泰科Flex-HPSE全自動(dòng)GX快速溶劑萃取儀、SPE1000全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)和MultiVap-10定量平行濃縮儀能夠GX、穩(wěn)定地達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求，可以提供領(lǐng)域范圍內(nèi)的良好應(yīng)用。

4、參考標(biāo)準(zhǔn)

1、HJ 805-2016 土壤和沉積物  多環(huán)芳烴的測(cè)定  氣相色譜-質(zhì)譜法

2、HJ 783-2016 土壤和沉積物  有機(jī)物的提取   加壓流體萃取法