一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其步驟為：土壤樣品前處理，將預(yù)凍過(guò)的土壤樣品置于冷凍干燥儀中凍干去除水分，凍干后的土壤樣品磨碎并過(guò)200目篩，制得備用土壤；加速溶劑萃取，在高溫高壓下用水溶液將目標(biāo)物萃取出來(lái)，得到萃取液；將萃取液稀釋5倍后，采用Oasis HLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮凈化；將濃縮精華后的萃取液通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、氮吹濃縮，溶劑替換后定容，然后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中待測(cè)；利用氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)小瓶中的樣品檢測(cè)；通過(guò)亞臨界水溶液?加速溶劑萃取、固相萃取濃縮凈化以及氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)等多種技術(shù)的聯(lián)用，從而實(shí)現(xiàn)土壤中8種氯代多環(huán)芳烴的同步萃取、凈化和測(cè)定。
【專利說(shuō)明】
一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及土壤中氯代多環(huán)芳烴同步提取凈化方法的推廣和應(yīng)用，具體涉及一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯代多環(huán)芳經(jīng)(Chlorinatedpolycyclic aromatic hydrocarbons，Cl-PAHs)是多環(huán)芳經(jīng)(Polycyclic aromatic hydrocarbons , PAHs，23環(huán))的一個(gè)或多個(gè)氫原子被氯原子取代的芳香烴類化合物，從結(jié)構(gòu)上可以看成二噁英與PAHs的雜交體。汽車尾氣排放、固體廢棄物焚燒、化石燃料燃燒、電子垃圾粗放式拆解以及其它含氯化學(xué)工業(yè)過(guò)程均可產(chǎn)生Cl-PAHst3Cl-PAHs在環(huán)境中非常穩(wěn)定，并具有持久性。毒理研究表明，Cl-PAHs具有類似二噁英的致癌、致畸、致突變毒性，其毒性與母體相當(dāng)甚至高于母體，成為一類新型的高風(fēng)險(xiǎn)有機(jī)污染物。
[0003]氯代多環(huán)芳烴具有較多異構(gòu)體，這給其分離檢測(cè)帶來(lái)很大困難。此外，氯代多環(huán)芳往往和母體多環(huán)芳烴與其它有機(jī)氯POPs共存，因此高選擇性的前處理技術(shù)或儀器分析技術(shù)是非常重要的。Cl-PAHs是憎水性物質(zhì)，極易吸附在懸浮顆粒物上，并隨著顆粒物沉降到土壤中，從而在土壤富集。土壤基質(zhì)復(fù)雜，含有大量有機(jī)質(zhì)和色素等雜質(zhì)，其分析過(guò)程包括萃取、凈化及儀器分析等步驟。土壤樣品中Cl-PAHs的提取通常采用索氏提取技術(shù)。如莫李桂等對(duì)土壤樣品采用正己烷-二氯甲烷混合溶液索氏提取48 h后，再用中性硅膠柱和雙層碳可逆管柱進(jìn)行凈化。索氏提取法雖然比較成熟，但是耗時(shí)、有機(jī)溶劑消耗量大。新型提取技術(shù)一加速溶劑萃取(Accelerated solvent extract1n，ASE)也用于土壤中Cl-PAHs的萃取。如Fernando等以二氯甲烷為萃取溶劑，采用ASE萃取土壤中的Cl-PAHs，萃取液用氧化鋁吸附劑凈化后，采用二維氣相色譜-高分辨時(shí)間飛行質(zhì)譜(Comprehensive two-dimens1nal gas chromatography and ultra-high resolut1n mass spectrometry,GC X GC-HRT0F-MS)進(jìn)行分析。該方法對(duì)部分Cl-PAHs回收率偏低，且由于GC X GC-HRT0F-MS價(jià)格昂貴，限制了其廣泛應(yīng)用。加速溶劑萃取法(Accelerated Solvent Extract1n, ASE)是在高溫高壓下進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間短，效率高。但ASE的溶劑主要是有機(jī)化合物，揮發(fā)性大且有毒有害。水是一種對(duì)環(huán)境無(wú)害的萃取劑。在適度的壓力下，只要水保持為液體，液體水的極性會(huì)隨溫度變化而改變，這種水稱為亞臨界水，可應(yīng)用于土壤和底泥中多種有機(jī)物的萃取。此外，氣相色譜-質(zhì)譜(Gas Chromatography- Mass, GC-MS)在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，適合做多組份混合物的定性和定量分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有的土壤中多種氯代多環(huán)芳烴檢測(cè)存在的困難，本發(fā)明提供一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，優(yōu)化各萃取、凈化前處理?xiàng)l件，從而克服復(fù)雜環(huán)境中氯代多環(huán)芳烴前處理復(fù)雜、有機(jī)溶劑消耗大、檢測(cè)效果差的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其步驟為:
(a)土壤樣品前處理，將預(yù)凍過(guò)的土壤樣品置于冷凍干燥儀中凍干去除水分，凍干后的土壤樣品磨碎并過(guò)200目篩，制得備用土壤；
(b)加速溶劑萃取，在高溫高壓下用水溶液(含25%丙酮)將目標(biāo)物萃取出來(lái)，得到萃取液；
(c)將萃取液稀釋5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮凈化；
(d)將濃縮精華后的萃取液通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、氮吹濃縮，溶劑替換后定容，然后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中待測(cè)；
(e)利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)(d)中小瓶中的樣品檢測(cè)。
[0006]所述的步驟(b)中先稱取底泥樣品5.0g，再稱取酸化二氧化硅5.0g，與步驟(a)中備用土壤混勻后再萃取。
[0007]所述的步驟(b)中加速溶劑萃取條件為:在1500psi壓力下，萃取溶劑水:丙酮(3:1，V/V)，150°C萃取溫度的條件下，靜態(tài)萃取5 min，循環(huán)次數(shù)3次，用萃取池體積的90%的溶劑沖洗萃取池，最后用氮?dú)獯祾?10s。
[0008]所述的步驟(c)中固相萃取柱柱首先用6ml正己烷淋洗，以消除填料上的雜質(zhì)及其它對(duì)分析產(chǎn)生干擾的物質(zhì)，然后分別用6 ml甲醇和6 ml超純水活化萃取小柱，上樣結(jié)束后用5 ml超純水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分別用正己烷/二氯甲燒(4:l，v/v)6ml進(jìn)行洗脫。
[0009]所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0°C，保持lmin，以25°C/min速率升溫至200°C，保持Omin，再以1°C/min速率升溫至213°C，保持Imin。
[0010]所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀采用的是EI源，離子源溫度250°C，掃描方式為選擇離子掃描模式。
[0011 ]本發(fā)明具有如下的積極效果:本發(fā)明通過(guò)亞臨界水溶液-加速溶劑萃取、固相萃取濃縮凈化以及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)等多種技術(shù)的聯(lián)用，從而實(shí)現(xiàn)土壤中8種氯代多環(huán)芳烴的同步萃取、凈化和測(cè)定。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其步驟為:
(a)土壤樣品前處理，將預(yù)凍過(guò)的土壤樣品置于冷凍干燥儀中凍干去除水分，凍干后的土壤樣品磨碎并過(guò)200目篩，制得備用土壤；
(b)加速溶劑萃取，在高溫高壓下用水溶液(含25%丙酮)將目標(biāo)物萃取出來(lái)，得到萃取液；
(c)將萃取液稀釋5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮凈化；
(d)將濃縮精華后的萃取液通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、氮吹濃縮，溶劑替換后定容，然后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中待測(cè)；
(e)利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)(d)中小瓶中的樣品檢測(cè)。
[0013]所述的步驟(b)中先稱取底泥樣品5.0g，再稱取酸化二氧化硅5.0g，與步驟(a)中備用土壤混勻后再萃取。所述的步驟(b)中加速溶劑萃取條件為:在1500psi壓力下，萃取溶劑水:丙酮(3:1，￥八)，150°(:萃取溫度的條件下，靜態(tài)萃取5 min，循環(huán)次數(shù)3次，用萃取池體積的90%的溶劑沖洗萃取池，最后用氮?dú)獯祾?10s。所述的步驟(c)中固相萃取柱柱首先用6 ml正己烷淋洗，以消除填料上的雜質(zhì)及其它對(duì)分析產(chǎn)生干擾的物質(zhì)，然后分別用6 ml甲醇和6 ml超純水活化萃取小柱，上樣結(jié)束后用5 ml超純水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分別用正己烷/二氯甲烷(4:l，v/v)6ml進(jìn)行洗脫。所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0°C，保持lmin，以25°C/min速率升溫至200°C，保持Omin，再以rC/min速率升溫至213°C，保持lmin。所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀采用的是EI源，離子源溫度250°C，掃描方式為選擇離子掃描模式。
[0014]用GC-MS對(duì)土壤樣品中多種氯代多環(huán)芳烴進(jìn)行定性定量檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間和選擇的特征離子，與標(biāo)準(zhǔn)化合物的譜圖對(duì)比，可以判斷土壤樣品中是否含有該種化合物;根據(jù)目標(biāo)物峰面積，利用外標(biāo)法計(jì)算得到土壤樣品中多環(huán)芳烴的濃度。
[0015]儀器和試劑:氣相色譜儀:美國(guó)ThermoFisher公司；色譜柱:AglientDB_5MS色譜柱(30 mX0.25 mmX0.25 μπι);載氣:氦氣(純度99.999%)。質(zhì)譜儀:美國(guó)Thermo Fisher公司。氯代多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:6種氯代多環(huán)芳烴用正己烷配制標(biāo)準(zhǔn)混合儲(chǔ)備液，濃度均為1000mg/L0
[0016]實(shí)施例1:標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測(cè):
步驟一:標(biāo)準(zhǔn)樣品的配制:取ΙΟΟμΙ，lOOOyg/ml的混合儲(chǔ)備液用正己烷稀釋到1ml，制的 10yg/ml的標(biāo)準(zhǔn)液備用。分別取Iml，800μ1，500μ1，200μ1，ΙΟΟμΙ，50μ1，20μ1，10μ1，5μ1，Iμ?的10yg/ml的標(biāo)準(zhǔn)液用正己燒稀釋到1ml，制的濃度分別為1000ng/ml，800ng/ml，500ng/ml，200ng/ml，lOOng/ml，50ng/ml，lOng/ml，5ng/ml，lng/ml混合液。
[0017]步驟二:上述各濃度混合標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)行GC-MS檢測(cè)，設(shè)定色譜條件為:流量ImL/min;進(jìn)樣口溫度250°C，進(jìn)樣量I yL，脈沖不分流進(jìn)樣;色譜柱初始溫度80°C，保持I min后，以25°C/min升溫到200°C，保持O min;再以l°C/min速率升溫至213°C，保持lmin。傳輸線溫度280°C。質(zhì)譜條件為:電子轟擊離子源(EI);電子加速電壓70 eV;離子源溫度250°C;掃描方式為全掃描(FulI Scan)和分段選擇離子掃描(SHO;全掃范圍:m/z 50-500。
[0018]以目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)的峰面積比為縱坐標(biāo)，以樣品濃度為橫坐標(biāo)，繪制得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)(R)為0.9952-0.9998，檢出限為0.013-0.592 ng/L，定量限為
0.051-1.202 ng/Lο
[0019]實(shí)施例2標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中氯代多環(huán)芳烴空白加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn):
步驟一:取13份5g已凍干過(guò)篩的土壤樣品，其中6份中加入ΙΟΟμΙ，lyg/ml的氯代多環(huán)芳烴混合溶液，另外6份中加入lmL，lyg/ml的氯代多環(huán)芳烴混合溶液，最后I份不加溶液，作為空白對(duì)照。
[0020]步驟二:將13份樣品裝入ASE萃取池中，在1500psi壓力，萃取溶劑超純水:丙酮(3:1，V/V)，150°C萃取溫度的條件下，靜態(tài)萃取5 min，循環(huán)次數(shù)3次，用萃取池體積的90%的溶劑沖洗萃取池，最后用氮?dú)獯祾?10s。萃取完后收集萃取液，稀釋5倍后，待下一步SPE凈化富集。
[0021]步驟三:SPE富集凈化:由步驟二制得的溶液體系通過(guò)Oasis HLB SPE柱，洗脫液是6 mL正己烷/二氯甲烷(4:l，v/v)，將洗脫液濃縮至約0.5 mL，再用正己烷定容至I mL，移入進(jìn)樣小瓶。
[0022]步驟四:氮吹進(jìn)樣小瓶溶液近干，加入50yL，lmg/L的內(nèi)標(biāo)氘代菲，再用正己烷定容至I mL。
[0023]步驟五:GC_MS檢測(cè):按照實(shí)施例1步驟二對(duì)土壤樣品中氯代多環(huán)芳烴進(jìn)行定量分析。
[0024]根據(jù)保留時(shí)間和定量離子可以確定氯代多環(huán)芳烴和內(nèi)標(biāo)的色譜峰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，空白樣品中，6種目標(biāo)物均沒(méi)有檢出，表明所選取的土壤樣品可以作為空白試驗(yàn)樣品。添加濃度為20 ng/g時(shí)各種目標(biāo)物的空白加標(biāo)回收率為84.5%-110.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.3%-9.7%。添加濃度為200 ng/g空白加標(biāo)回收率為59.1%-108.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.10%-9.81%。滿足定量分析的要求。
[0025]實(shí)施例3某化工園區(qū)中土壤中氯代多環(huán)芳烴采樣分析檢測(cè):
步驟一，樣品采集及處理:采樣時(shí)拂去地表層枝葉，砂礫。采集大約3-20 cm表層土，錫箔紙包裹，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，于_20°C冰箱預(yù)冷凍，采用冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥，用研缽進(jìn)行研磨，過(guò)200目金屬篩，于-20°C保存待分析。
[0026]步驟二:每個(gè)點(diǎn)位的土壤樣品取5g，按照實(shí)施例2中的步驟二至步驟四樣品前處理方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理。
[0027]步驟三:將處理完的樣品溶液按照實(shí)施例2中的步驟五進(jìn)行GC-MS定性定量檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于，其步驟為: (a)土壤樣品前處理，將預(yù)凍過(guò)的土壤樣品置于冷凍干燥儀中凍干去除水分，凍干后的土壤樣品磨碎并過(guò)200目篩，制得備用土壤； (b)加速溶劑萃取，在高溫高壓下用水溶液(含25%丙酮)將目標(biāo)物萃取出來(lái)，得到萃取液； (c)將萃取液稀釋5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮凈化； (d)將濃縮精華后的萃取液通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、氮吹濃縮，溶劑替換后定容，然后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中待測(cè)； (e)利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)(d)中小瓶中的樣品檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于:所述的步驟(b)中先稱取底泥樣品5.0g，再稱取酸化二氧化硅5.0 g，與步驟(a)中備用土壤混勻后再萃取。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于:所述的步驟(b)中加速溶劑萃取條件為:在1500psi壓力下，萃取溶劑水:丙酮(3:l，v/v)，150°C萃取溫度的條件下，靜態(tài)萃取5 min，循環(huán)次數(shù)3次，用萃取池體積的90%的溶劑沖洗萃取池，最后用氮?dú)獯祾?10s。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于:所述的步驟(c)中固相萃取柱柱首先用6 ml正己烷淋洗，以消除填料上的雜質(zhì)及其它對(duì)分析產(chǎn)生干擾的物質(zhì)，然后分別用6 ml甲醇和6 ml超純水活化萃取小柱，上樣結(jié)束后用5 ml超純水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分別用正己烷/二氯甲烷(4:1 ,v/v)6ml進(jìn)行洗脫。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0°C，保持lmin，以25°C/min速率升溫至200°C，保持Omin，再以1°C/min速率升溫至213°C，保持Imin。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步提取和凈化土壤中多種氯代多環(huán)芳烴的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀采用的是EI源，離子源溫度250°C，掃描方式為選擇離子掃描模式。
【文檔編號(hào)】G01N30/06GK105866276SQ201610210062
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】吳俊峰, 王現(xiàn)麗, 杜敬, 方冰, 郭飛, 郭一飛, 張巖, 康海彥, 譚水成, 袁英賢, 劉彪, 朱新鋒, 牛云峰, 宋豐明, 朱慧杰, 何亞麗, 尹玉先, 武曉剛
【申請(qǐng)人】河南城建學(xué)院