微波萃取-气质联用法测定土壤中氯苯类化合物

【核心介绍】本文比较了不同提取溶剂、不同提取方法，建立了微波萃取-气质联用法测定土壤中11种氯苯类化合物的检测方法。结果表明：在浓度为2.5ng/mL-100ng/mL范围内有良好的标准曲线线性关系（r：0.9995-0.9999），实际土壤样品中11种氯苯类化合物的加标回收率86.9%-94.3%，加标样品测量的RSD为1.8%-4.4%，方法检出限为0.1μg/kg-0.5μg/kg。本方法快速简单、科学环保，提取效率高、重复性强，方法抗背景干扰强灵敏度高，适用于复杂样品中痕量有机污染物的分析。 　

微波萃取-气质联用法测定土壤中氯苯类化合物

高宏 徐慧 张书玉

（江苏省理化测试中心 江苏南京 210042）

摘  要 本文比较了不同提取溶剂、不同提取方法，建立了微波萃取-气质联用法测定土壤中11种氯苯类化合物的检测方法。结果表明：在浓度为2.5ng/mL-100ng/mL范围内有良好的标准曲线线性关系（r：0.9995-0.9999），实际土壤样品中11种氯苯类化合物的加标回收率86.9%-94.3%，加标样品测量的RSD为1.8%-4.4%，方法检出限为0.1μg/kg-0.5μg/kg。本方法快速简单、科学环保，提取效率高、重复性强，方法抗背景干扰强灵敏度高，适用于复杂样品中痕量有机污染物的分析。

关键词 氯苯类化合物；微波萃取；气质联用；土壤

中图分类号 TH843

Determination of Chlorobenzenes in Soil Samples with Microwave Extraction-GC/MS

Gao Hong,Xu Hui,Zhang Shuyu

(Jiangsu Test Center for Physics and Chemistry,Najing 210042,China)

Abstract This method was established by microwave extraction-GC-MS to detect 11 kinds of chlorobenzenes in soil after comparing the different extraction solvents and different extraction methods.The results showed that it has a good linear relationship at a concentration of 2.5 ng/ml - 100ng/ml, which r at the range of 0.9995-0.9999.And the recoverie in 11 kinds of chlorobenzenes soil samples was from 86.9% to 94.3%, the measured RSD of spiked samples was 1.8% - 4.4% and the detection limit was 0.1μg/kg - 0.5μg/kg. The method is quick, simple, high extraction efficiency and repeatability. And the method with strong anti-background interference and high sensitivity is suitable for the analysis of trace organic contaminants in complex samples.

Key words Chlorobenzenes; Microwave extraction; GC/MS; Soil

氯苯类化合物（Chlorobenzenes,CBs）有较强的气味，理化性质稳定不易分解，属于中度挥发的有机污染物，被广泛用作农药、染料、化工生产的原料，已造成土壤、海洋、湖泊、和沉积物的污染。此类化合物对人体具有相当强的局部刺激作用，会引起皮肤障碍、中枢神经中毒，还会诱发原生质障碍、心脏障碍等，对肝、肾、胰脏也会产生恶劣影响。

目前关于测定土壤中氯苯类化合物的文献大多采用有机溶剂索氏萃取进行预处理后经气相色谱法-电子捕获检测器（GC-ECD）的方法进行检测^[1]。传统的有机溶剂萃取方法存在耗时长，使用大量溶剂高成本污染大等缺点；而气相色谱法虽然具有操作简便、灵敏度高等特点，但对于复杂基体的样品背景干扰大，且ECD检测器对一氯苯响应不高。近年来出现采用静态顶空法、吹扫捕集法、固相微萃取法、微波萃取法等一些前处理方法应用于土壤中有机物的测定中^[2-3]。另外，质谱检测器（MS）由于其对物质的选择性及定性能力较普通检测器更强，在复杂样品中痕量有机污染物的分析优势更显突出^[4-6]。本文通过不同方法的比较建立了微波萃取-气质联用法测定土壤中氯苯类化合物的方法，具有提取速度快、目标性强、节省试剂、操作简单、结果准确等特点。

1 材料与方法

1.1仪器与试剂

气相色谱/质谱联用仪（GC/MS，美国安捷伦公司），微波萃取仪（CEM公司）、旋转蒸发仪（日本EYELA），色谱柱DB-5ms（30m*0.25mm*0.25μm，美国安捷伦公司）。

正己烷、丙酮、无水硫酸钠、硫酸均为分析纯。一氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯、五氯苯、六氯苯标准溶液，浓度分别为1000mg/L。

1.2 试验方法

1.2.1 样品提取

准确称取2.0g左右的新鲜土壤样品置于微波萃取罐，加入1:1（v/v）正己烷/丙酮溶液20mL，微波功率为1200W，萃取温度100℃、萃取时间15min，冷却后提取液过滤有机相转移至50mL离心瓶中，并用适量正己烷/丙酮溶液润洗萃取罐合并过滤液。

1.2.2 净化、浓缩

向萃取液中加入2mL浓硫酸轻轻振摇，离心分层弃去硫酸层，重复操作，直至酸层无色为止。加10mL硫酸钠溶液，振摇洗去残存硫酸，离心分层。有机相经无水硫酸钠脱水干燥收集于100mL圆底烧瓶，萃取液25℃下旋转蒸发并定容至2mL，待测。

1.2.3 仪器分析条件

GC条件：气化室温度250℃，载气流速1.0mL/min；程序升温为60℃保持5min，以10℃/min升温至230℃并保持2min；分流比5:1。

MS条件：接口温度270℃；EI离子源温度230℃，四级杆温度150℃；定性采用全扫描模式，定量时用选择离子模式。

2 结果与讨论

2.1目标物的定性与定量与色谱分离情况

通过预实验获得合适的色谱分离条件，目标物的定性采用全扫描模式，定量采用选择离子模式，定性定量参数见表1。

表1 氯苯类化合物的定性、定量信息

序号	目标物	保留时间min	定量离子m/z	辅助定性离子m/z
1	氯苯	4.505	112	114,77
2	1,2-二氯苯	8.557	146	148,111
3	1,4-二氯苯	8.706	146	148,111
4	1,3-二氯苯	9.209	146	148,111
5	1,2,5-三氯苯	11.133	180	182,145
6	1,2,4-三氯苯	11.934	180	182,145
7	1,2,3-三氯苯	12.542	180	182,145
8	1,2,4,5-四氯苯	14.328	214	216,218
9	1,2,3,4-四氯苯	15.024	214	216,218
10	五氯苯	16.902	214	216,218
11	六氯苯	19.172	284	286,282

图1为浓度为20ng/mL的标准溶液的选择离子图。

1、氯苯；2、1,2-二氯苯；3、1,4-二氯苯；4、1,3-二氯苯；5、1,2,5-三氯苯；6、1,2,4-三氯苯；7、1,2,3-三氯苯；8、1,2,4,5-四氯苯；9、1,2,3,4-四氯苯；10、五氯苯；11、六氯苯

图1标准溶液的选择离子图

2.2 提取溶剂的影响

氯苯类有机污染物多为非极性或弱极性化合物，其脂溶性高，应选用非极性或弱极性的有机溶剂（如正己烷、二氯甲烷、丙酮等）提取以提高萃取效率同时除去水溶性杂质。实验室对各种氯苯类化合物的回收率进行分析比较，研究发现正己烷、二氯甲烷、正己烷:丙酮（v/v1:1）、正己烷:二氯甲烷（v/v1:1）提取回收率在71.6%-83.7%、73.6%-86.5%、86.9%-94.3%、81.5%-89.0%，由于样品的性质和溶剂渗透性混合溶液更能得到理想的提取效率，故本实验室采用正己烷与丙酮混合溶液（v/v1:1）作为土壤中氯苯类测定的提取溶剂。

2.3不同提取方式的比较

国内外对氯苯类化合物的前处理技术主要有索氏提取、超声萃取、静态顶空等方法，本文对索氏提取、超声萃取和微波提取土壤中氯苯类化合物的提取回收率进行分析比较。结果详见表2。

表2 不同提取方法回收率测定结果的比较

（单位：%）

序号	目标物	索氏提取	超声萃取	微波提取
1	氯苯	68.3	59.8	86.9
2	1,2-二氯苯	79.1	63.1	87.2
3	1,4-二氯苯	77.6	62.4	88.4
4	1,3-二氯苯	80.2	64.7	87.9
5	1,2,5-三氯苯	88.9	67.8	90.3
6	1,2,4-三氯苯	86.4	69.3	92.1
7	1,2,3-三氯苯	89.7	65.4	93.5
8	1,2,4,5-四氯苯	92.5	69.0	93.0
9	1,2,3,4-四氯苯	94.7	72.3	94.2
10	五氯苯	95.2	70.7	94.3
11	六氯苯	94.1	74.2	92.5

结果表明：索氏提取方法是最传统的提取方法，除低沸点的一氯苯和二氯苯萃取过程有损耗其他可获得较满意的回收率，但萃取耗时长，使用大量溶剂；超声萃取法具有操作简单省时、环保，但萃取回收率不能令人满意，且当萃取样品量较大时萃取效率明显降低；微波萃取采用可密封萃取罐做容器加温加压，具有高效安全、萃取时间短、萃取效率高、重现性好等优点。

2.4线性、方法准确度、精密度和检出限

取11种氯苯类标样储备液逐级稀释配制成0.5、2.5、5、10、20、50ng/mL的一氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯、五氯苯、六氯苯标准系列溶液。用气相色谱-质谱进行分析，以峰面积对浓度作线性回归；向6份统一样品中加入50ng标准品按1.2试验方法测定加标回收率并计算相对标准偏差得到方法准确度和精密度；方法检出限由7个0.1ng/mL标准点测得的标准偏差（SD）的3倍换算得到。

结果表明，各种氯苯化合物在0.5ng/mL-50ng/mL范围内的校准曲线线性良好（r>0.9990）；实际样品回收率（加标浓度为25μg/kg）86.9%-94.3%及相对应的RSD为1.8%-4.4%，具有非常好的准确度和精密度；该方法的检出限范围为0.01μg/kg-0.05μg/kg。

2.5方法应用

对来自南京地区的20组土壤样品进行检测：二氯苯检出率为35%，含量在0.8μg/kg-5.9μg/kg；四氯苯检出率为30%，含量在1.5μg/kg-4.7μg/kg；六氯苯检出率为50%，含量在0.9μg/kg-8.9μg/kg；其他氯苯含量较少，总氯苯化合物含量在1.7μg/kg-17.8μg/kg。

3 结论

（1）本文研究了土壤中氯苯类化合物测定前处理方法，对不同提取溶剂、不同提取方法进行比较。研究结果表明正己烷与丙酮混合溶液（v/v1:1）用于土壤中氯苯类测定的提取溶剂效率优于其他溶剂；在微波功率为1200W，萃取温度100℃、萃取时间15min条件下进行微波萃取，回收效率高于索氏提取方法和超声萃取法。

（2）利用气质联用法对土壤中11种氯苯类化合物进行分析，方法0.5ng/mL-50ng/mL浓度范围内线性良好（r≥0.9990），回收率86.9%-94.3%，重复测定RSD＜6%，检测限为0.01μg/kg-0.05μg/kg。

（3）本文建立的微波萃取-气质联用法测定土壤中11种氯苯类化合物含量与其他方法相比，本方法快速简单、利于环保，提取效率高、重复性好，抗背景干扰强、灵敏度高，适用于复杂样品中痕量有机污染物的分析。

参考文献

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