专利名称：：一种测定污泥中多环芳烃的方法
技术领域：
：本发明涉及污泥中多环芳烃的测定方法，经过索氏提取、柱层析分离、溶剂洗涤和气相一质谱仪检测，就可以完成污泥中16种多环芳烃的测定，得到准确的结果。
背景技术：
：多环芳烃(PAH)是一类具有三致作用(致癌、致畸和致基因突变)的持久性有机污染物，主要存在于大气、水和土壤中。多环芳烃是有机物和化石燃料不完全燃烧所产生的，造成今天全球多环芳烃污染的原因主要有四种(l)家庭及生活炉灶、工业锅炉等产生的烟尘；(2)各种产生和使用焦油的工业过程，如炼焦、石油裂解、煤焦油提炼、柏油铺路等；(3)各种人为的露天燃烧及火灾；(4)各种机动车辆及内燃机排气。由于这些化合物在环境中的含量非常低，如何从环境样品中将它们分离和富集出来并作进一步分析，是整个分析技术中最重要的一步，因为它直接影响到最后分析结果的准确性。多环芳烃的分析方法主要有柱层析及薄层色谱法、紫外吸收法、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法、质谱法等。柱层析及薄层色谱法有一定分离效果，但无法进行准确的定性和定量分析；气相色谱法(GC)、高效液相色谱法及质谱法能同时进行定性和定量分析，但对样品要求很高，需要进行预先处理，去除大量的杂质。目前，土壤中多环芳烃的分析方法通常是采用索式提取一柱层析分离一气相质谱测定法，具体方法为土壤或沉积物样品置于索氏提取器中，用苯/甲醇或二氯甲烷/丙酮回流18-24小时，加入铜粉，浓縮；通过无水硫酸钠/硅胶/氧化铝柱层析，用正已垸、二氯甲烷淋洗，浓縮器浓縮，定容；采用气相色谱/质谱连用仪(GC/MS)，利用标准品进行定性和定量测定。但对于污泥，如果仅仅采用土壤中多环芳烃的分析方法，会存在大量的有机物质，从而干扰了GC/MS对多环芳烃的测定结果。
发明内容本发明的目的是提供一种准确性好、检测效率高的污泥中多环芳烃测定的方法。本发明测定污泥中多环芳烃含量的方法包括下述步骤1.样品风干采集来的污泥沉积样品需要先除去其中的水分，以便精确定量并保证测定的重复性和准确性。由于有机物受热易挥发，在样品干燥处理时避光进行自然风干。如有特殊需要进行烘干处理时，温度不易超过40'C。2.样品研磨、分筛干燥后的样品进行研磨、分筛处理使其组分分布均匀，保证测定的样品具有代表性。一般样品研磨后过60-100目即可，收集过筛筛分(筛下物)待第3步使用。3.有机物的提取称取上一步的过筛筛分，将样品置于索式提取器的滤纸套筒中，在提取器的烧瓶中以料液比lg:310mL加入苯/甲醇(2:11:2)(v/v)或二氯甲烷/丙酮(2:11:2)(v/v)的混合液，回流1824小时，温度控制在507(TC，并加入少量铜粉脱硫。提取完成后，取出提取液，将溶液减压浓缩，得到样品萃取液。4.样品纯化经过上述提取，样品萃取液中还含有大量共存的有机物杂质，需要对其进行纯化处理，一般可以采用各种层析方法。准确称取层析用氧化铝、层析硅胶和无水硫酸钠各520克，以正己垸为溶剂按层析用氧化铝、层析硅胶和无水硫酸钠的顺序湿法装柱；将步骤3中得到的样品萃取液上样；洗脱液分别为正已烷、正已烷二氯甲烷(4:l1:1)(v/v)的混合液60200毫升，收集所有馏分。5.浓硫酸洗涤虽然经过柱层析，但收集的馏分中仍含有大量有机物杂质，对后续的GC/MS检测存在严重干扰。本发明增加了一步浓硫酸的洗涤过程，由于多环芳烃的化学性质比较稳定，不容易被氧化分解，而其他的有机物较容易被浓硫酸氧化，特别是酯类、醇类等化合物。将柱层析后收集的馏分倒入分液漏斗中，加入浓硫酸410毫升，振荡，静置后放掉浓硫酸层，重复洗涤至其它杂质基本去除即可(以浓硫酸相颜色变为浅色为准)。向有机相中加入与其等体积的含1%4%硫酸钠(质量百分比)的水溶液，反复洗涤数次，直至将浓硫酸洗净。洗涤后的样品转移至三角烧瓶中，加入过量的无水硫酸钠，以除去样品中的水分，得到纯化后的样品。6.样品浓縮、定容纯化后的样品体积通常在几十毫升，当待测物浓度低于分析方法的检测限量时必须采取浓縮处理。采用旋转减压蒸发或氮气流吹干，再用二氯甲烷定容110mL，得到待测定的污泥浓縮样品。旋转减压蒸发时注意温度的控制，不要超过60'C，以防止目标物的损失。7.空白实验空白实验分为两批，一批不加入污泥沉积样品，样品的提取、净化、洗涤和浓縮定容与污泥沉积样品相同，作为空白分析液l，待测定；另一批不加入污泥沉积样品，样品的提取、净化和浓縮定容与污泥沉积样品相同，只是不进行浓硫酸的洗涤，作为空白分析液2，待测定。8.回收实验为了比较添加用浓硫酸洗涤步骤后，对实验结果的可靠性进行分析，验证方法的准确度，我们将回收实验分为两批，均不加入污泥沉积样品，一批加入3uL20"L多环芳烃标准液(见表3)，样品的提取、净化、洗漆和浓縮定容与污泥沉积样品相同，作为回收分析液l，待测定；另一批加入同样体积的多环芳烃标准液，样品的提取、净化和浓縮定容与污泥沉积样品相同，只是不进行浓硫酸的洗涤，作为回收分析液2，待测定。9.样品测定由于多环芳烃在环境中的含量很低，一般需要使用色谱分析方法，如气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱一质谱联用仪(GC/MS)。为了快速进行定性和定量分析，GC/MS方法较为常用。A.GC/MS条件:进样口温度28CTC;监测器温度300°C;程序升温60。C保持3min，以10°C/min升温至180°C，保持2min，再以5。C/min升至280。C，保持10min;载气(高纯N》流速1.2mL/min;电子轰击源离子源(EI);电子倍增器的电压1800eV;扫描质量范围50550amu。B.测定在相同的色谱条件下，分别注入相同体积(l"L3uL)的污泥浓縮样品、空白分析液、回收分析液和多环芳烃标准液，测定各组分的保留时间和色谱峰面积，进行定性与定量分析。C.定性利用多环芳烃标准品的保留时间和质谱数据库图片与测试样品进行比对来确认。D.定量计算依据色谱峰面积，利用外标和内标法由各标准溶液的回归方程计算样品中各种多环芳烃的含量。本发明中所有试剂均使用分析纯以上纯度的试剂，水为去离子水；所有玻璃器皿均用去离子水荡洗3次以上；所有样品平行重复三次，所得结果相对标准偏差在4%以内，以保证实验结果的准确。本发明增加了浓硫酸的洗涤的步骤，通过比较回收分析液1和回收分析液2的实验结果，见表2，可以发现浓硫酸的洗涤对多环芳烃的影响很小，而同时可以除去大量其他的有机物，特别是酯类、醇类等化合物。该步骤不仅可达到净化样品、保护色谱柱的目的，同时可以大大提高GC/MS检测的灵敏度和精度，并且多环芳烃的回收率基本保持不变，在50yo101.50%之间，与其他多环芳烃的测定方法结果一致。本发明具有准确度高，重现性好的优点。本发明能除去其他有机物对多环芳烃检测的干扰，适用于污泥、土壤及其他环境中多环芳烃的测定，具有分析范围广，分析效率高等特点。具体实施方式以下结合实施例进一步说明本发明。1、样品的采集和储存污泥样品采自上海市桃浦和曲阳2个污水处理厂，见表l，使用重力柱状采泥器采集，样品在实验室避光自然风干，研磨过80目筛，过筛筛分置于密封袋中低温保存，待样品预处理。2、样品提取准确称量20克干燥的污泥样品，将样品置于索式提取器的滤纸套筒中，在提取器的烧瓶中加入二氯甲垸丙酮(l:1)(v/v)的混合液150mL，温度控制在65。C，并加入少量铜粉回流20小时。冷却至室温，过滤，旋转减压蒸发浓縮至lmL。3、样品纯化在带有砂芯的玻璃层析柱中加入40mL正已烷，依次加入IOg层析氧化铝、5g层析硅胶和5g无水硫酸钠，在装填过程中边加边敲，用正己烷淋洗，稳定层析柱；将样品浓縮液全部转移到层析柱上，分别用30mL正已烷、30mL正巳垸二氯甲烷(4:1)(v/v)的混合液和30mL正已垸二氯甲烷(2:1)(v/v)的混合液，以1mL/min的速度淋洗样品层析柱，收集淋洗液；将淋洗液倒入分液漏斗中，加入浓硫酸4mL，振荡，静置后放掉浓硫酸层，该酸洗过程重复24次。在有机相中加入与其等体积的含2%硫酸钠的水溶液，反复洗涤数次，直至将浓硫酸洗净。洗涤后的样品转移至三角烧瓶中，加入过量的无水硫酸钠，以除去样品中的水分。4、样品浓縮、定容纯化后的样品过滤，用旋转减压蒸发浓縮，用二氯甲垸定容至5mL。5、空白样分析除不加污泥沉积样品外，样品的提取、净化、洗漆和浓縮定容与污泥沉积样品相同，定容至5mL作为空白对照。6、回收实验不加污泥沉积样品，加入10uL多环芳烃标准溶液，样品的提取、净化、洗涤和浓縮定容与污泥沉积样品相同，定容至5mL，作为回收实验对照。7、GC/MS分析色谱柱HP-5色谱柱(30mX250umX0.25um);进样口温度为280°C，监测器温度300°C，程序升温条件60'C保持3min，以10°C/min升温至180°C，保持2min，再以5。C/min升至280°C，保持10min;载气(高纯N》流速1.2mL/min;电子轰击源为离子源(EI);电子倍增器的电压1800eV;扫描质量范围50550amu。分别取污泥样品、空白分析液和回收分析液各2yL注入GC/MS仪进行分析测定，测定各组分的保留时间和色谱峰面积；利用多环芳烃标准品的保留时间和质谱数据库图片与测试样品比对,进行样品的定性分析；利用外标法和内标法由各标准溶液的回归方程，进行定量分析，计算出样品中各多环芳烃的含量。外标法采用16种多环芳烃标准样品，内标法采用芘-dlO标准品。表l.桃浦和曲阳污水厂污泥中16种多环芳烃的含量(Pg/kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2.两种不同方法中15种多环芳烃回收率的比较<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1、一种测定污泥中多环芳烃的方法，其特征在于通过索式提取、柱层析及气相质谱测定土壤中多环芳烃，在柱层析之后用浓硫酸洗涤所收集的馏分，然后再进行气相质谱检测，具体测定方法为(1)将污泥样品置于暗处自然风干，将风干后的污泥样品磨碎并过60100目筛，收集过筛筛分供下一步使用；(2)取上一步污泥样品的过筛筛分，用苯/甲醇体积比2:11:2或二氯甲垸/丙酮体积比2:11:2的混合液作为提取液以料液比1g:310mL进行索氏提取，回流18-24小时，再将溶液浓縮，得到样品萃取液；(3)将样品萃取液上样，装入用氧化铝、硅胶和无水硫酸钠填充的层析柱，用正已垸、正已烷二氯甲烷体积比4:11:1的混合液作为洗脱剂进行柱层析，收集所有的馏分；(4)在柱层析后收集的馏分中加入浓硫酸，振荡后静置除去浓硫酸层，多次重复，至浓硫酸相颜色为浅色后，在有机相中加入与其等体积的含质量百分数1%4%硫酸钠的水溶液，洗涤至浓硫酸洗净，再加入过量的无水硫酸钠，以除去样品中的水分，将样品旋转减压蒸发或氮气流吹干，再用二氯甲垸为溶剂溶解样品；(5)使用气相质谱连用仪，程序升温，测量样品，利用多环芳烃标准品的保留时间和质谱数据库图片，进行样品的定性分析；(6)用外标法和内标法进行定量分析，计算污泥中多环芳烃的含量。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于气相色谱柱为HP-5柱或DB-5柱。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于气相色谱柱为HP-5柱。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述(5)中程序升温是采用在6(TC保持3min;以10°C/min升温至180°C，保持2min;以5°C/min升至280°C，保持10rain的程序升温。5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于测定的多环芳烃为萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(l,2，3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽或苯并(ghi)茈。全文摘要本发明是一种测定污泥中多环芳烃的方法。本发明方法是在常规的土壤中多环芳烃的分析方法——索式提取、柱层析及气相质谱测定等步骤的基础上，在柱层析后增加了一步用浓硫酸洗涤淋洗液的过程。本发明方法可以除掉污泥中大量的有机物，减少其他有机物对多环芳烃含量测定的干扰，提高了气相质谱对多环芳烃检测的灵敏度和准确度。文档编号G01N30/60GK101122588SQ20071004593公开日2008年2月13日申请日期2007年9月13日优先权日2007年9月13日发明者蓬南,方海兰申请人:复旦大学;上海市园林科学研究所