一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法
【专利摘要】本发明涉及一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其步骤为：土壤样品前处理，将预冻过的土壤样品置于冷冻干燥仪中冻干去除水分，冻干后的土壤样品磨碎并过200目筛，制得备用土壤；加速溶剂萃取，在高温高压下用水溶液将目标物萃取出来，得到萃取液；将萃取液稀释5倍后，采用Oasis HLB固相萃取柱进行浓缩净化；将浓缩精华后的萃取液通过旋转蒸发、氮吹浓缩，溶剂替换后定容，然后转移至进样小瓶中待测；利用气相色谱?质谱联用仪对小瓶中的样品检测；通过亚临界水溶液?加速溶剂萃取、固相萃取浓缩净化以及气相色谱?质谱联用仪检测等多种技术的联用，从而实现土壤中8种氯代多环芳烃的同步萃取、净化和测定。
【专利说明】
一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法
技术领域
[0001]本发明涉及土壤中氯代多环芳烃同步提取净化方法的推广和应用，具体涉及一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法。
【背景技术】
[0002]氯代多环芳经(Chlorinatedpolycyclic aromatic hydrocarbons，Cl-PAHs)是多环芳经(Polycyclic aromatic hydrocarbons , PAHs，23环)的一个或多个氢原子被氯原子取代的芳香烃类化合物，从结构上可以看成二噁英与PAHs的杂交体。汽车尾气排放、固体废弃物焚烧、化石燃料燃烧、电子垃圾粗放式拆解以及其它含氯化学工业过程均可产生Cl-PAHst3Cl-PAHs在环境中非常稳定，并具有持久性。毒理研究表明，Cl-PAHs具有类似二噁英的致癌、致畸、致突变毒性，其毒性与母体相当甚至高于母体，成为一类新型的高风险有机污染物。
[0003]氯代多环芳烃具有较多异构体，这给其分离检测带来很大困难。此外，氯代多环芳往往和母体多环芳烃与其它有机氯POPs共存，因此高选择性的前处理技术或仪器分析技术是非常重要的。Cl-PAHs是憎水性物质，极易吸附在悬浮颗粒物上，并随着颗粒物沉降到土壤中，从而在土壤富集。土壤基质复杂，含有大量有机质和色素等杂质，其分析过程包括萃取、净化及仪器分析等步骤。土壤样品中Cl-PAHs的提取通常采用索氏提取技术。如莫李桂等对土壤样品采用正己烷-二氯甲烷混合溶液索氏提取48 h后，再用中性硅胶柱和双层碳可逆管柱进行净化。索氏提取法虽然比较成熟，但是耗时、有机溶剂消耗量大。新型提取技术一加速溶剂萃取(Accelerated solvent extract1n，ASE)也用于土壤中Cl-PAHs的萃取。如Fernando等以二氯甲烷为萃取溶剂，采用ASE萃取土壤中的Cl-PAHs，萃取液用氧化铝吸附剂净化后，采用二维气相色谱-高分辨时间飞行质谱(Comprehensive two-dimens1nal gas chromatography and ultra-high resolut1n mass spectrometry,GC X GC-HRT0F-MS)进行分析。该方法对部分Cl-PAHs回收率偏低，且由于GC X GC-HRT0F-MS价格昂贵，限制了其广泛应用。加速溶剂萃取法(Accelerated Solvent Extract1n, ASE)是在高温高压下进行萃取，萃取时间短，效率高。但ASE的溶剂主要是有机化合物，挥发性大且有毒有害。水是一种对环境无害的萃取剂。在适度的压力下，只要水保持为液体，液体水的极性会随温度变化而改变，这种水称为亚临界水，可应用于土壤和底泥中多种有机物的萃取。此外，气相色谱-质谱(Gas Chromatography- Mass, GC-MS)在环境领域应用广泛，适合做多组份混合物的定性和定量分析。
【发明内容】
[0004]针对现有的土壤中多种氯代多环芳烃检测存在的困难，本发明提供一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，优化各萃取、净化前处理条件，从而克服复杂环境中氯代多环芳烃前处理复杂、有机溶剂消耗大、检测效果差的问题。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其步骤为:
(a)土壤样品前处理，将预冻过的土壤样品置于冷冻干燥仪中冻干去除水分，冻干后的土壤样品磨碎并过200目筛，制得备用土壤；
(b)加速溶剂萃取，在高温高压下用水溶液(含25%丙酮)将目标物萃取出来，得到萃取液；
(c)将萃取液稀释5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱进行浓缩净化；
(d)将浓缩精华后的萃取液通过旋转蒸发、氮吹浓缩，溶剂替换后定容，然后转移至进样小瓶中待测；
(e)利用气相色谱-质谱联用仪对(d)中小瓶中的样品检测。
[0006]所述的步骤(b)中先称取底泥样品5.0g，再称取酸化二氧化硅5.0g，与步骤(a)中备用土壤混匀后再萃取。
[0007]所述的步骤(b)中加速溶剂萃取条件为:在1500psi压力下，萃取溶剂水:丙酮(3:1，V/V)，150°C萃取温度的条件下，静态萃取5 min，循环次数3次，用萃取池体积的90%的溶剂冲洗萃取池，最后用氮气吹扫110s。
[0008]所述的步骤(c)中固相萃取柱柱首先用6ml正己烷淋洗，以消除填料上的杂质及其它对分析产生干扰的物质，然后分别用6 ml甲醇和6 ml超纯水活化萃取小柱，上样结束后用5 ml超纯水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分别用正己烷/二氯甲烧(4:l，v/v)6ml进行洗脱。
[0009]所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪的升温程序为初始温度80°C，保持lmin，以25°C/min速率升温至200°C，保持Omin，再以1°C/min速率升温至213°C，保持Imin。
[0010]所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，离子源温度250°C，扫描方式为选择离子扫描模式。
[0011 ]本发明具有如下的积极效果:本发明通过亚临界水溶液-加速溶剂萃取、固相萃取浓缩净化以及气相色谱-质谱联用仪检测等多种技术的联用，从而实现土壤中8种氯代多环芳烃的同步萃取、净化和测定。
【具体实施方式】
[0012]一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其步骤为:
(a)土壤样品前处理，将预冻过的土壤样品置于冷冻干燥仪中冻干去除水分，冻干后的土壤样品磨碎并过200目筛，制得备用土壤；
(b)加速溶剂萃取，在高温高压下用水溶液(含25%丙酮)将目标物萃取出来，得到萃取液；
(c)将萃取液稀释5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱进行浓缩净化；
(d)将浓缩精华后的萃取液通过旋转蒸发、氮吹浓缩，溶剂替换后定容，然后转移至进样小瓶中待测；
(e)利用气相色谱-质谱联用仪对(d)中小瓶中的样品检测。
[0013]所述的步骤(b)中先称取底泥样品5.0g，再称取酸化二氧化硅5.0g，与步骤(a)中备用土壤混匀后再萃取。所述的步骤(b)中加速溶剂萃取条件为:在1500psi压力下，萃取溶剂水:丙酮(3:1，￥八)，150°(:萃取温度的条件下，静态萃取5 min，循环次数3次，用萃取池体积的90%的溶剂冲洗萃取池，最后用氮气吹扫110s。所述的步骤(c)中固相萃取柱柱首先用6 ml正己烷淋洗，以消除填料上的杂质及其它对分析产生干扰的物质，然后分别用6 ml甲醇和6 ml超纯水活化萃取小柱，上样结束后用5 ml超纯水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分别用正己烷/二氯甲烷(4:l，v/v)6ml进行洗脱。所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪的升温程序为初始温度80°C，保持lmin，以25°C/min速率升温至200°C，保持Omin，再以rC/min速率升温至213°C，保持lmin。所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，离子源温度250°C，扫描方式为选择离子扫描模式。
[0014]用GC-MS对土壤样品中多种氯代多环芳烃进行定性定量检测，根据保留时间和选择的特征离子，与标准化合物的谱图对比，可以判断土壤样品中是否含有该种化合物;根据目标物峰面积，利用外标法计算得到土壤样品中多环芳烃的浓度。
[0015]仪器和试剂:气相色谱仪:美国ThermoFisher公司；色谱柱:AglientDB_5MS色谱柱(30 mX0.25 mmX0.25 μπι);载气:氦气(纯度99.999%)。质谱仪:美国Thermo Fisher公司。氯代多环芳烃标准储备液:6种氯代多环芳烃用正己烷配制标准混合储备液，浓度均为1000mg/L0
[0016]实施例1:标准样品的检测:
步骤一:标准样品的配制:取ΙΟΟμΙ，lOOOyg/ml的混合储备液用正己烷稀释到1ml，制的 10yg/ml的标准液备用。分别取Iml，800μ1，500μ1，200μ1，ΙΟΟμΙ，50μ1，20μ1，10μ1，5μ1，Iμ?的10yg/ml的标准液用正己烧稀释到1ml，制的浓度分别为1000ng/ml，800ng/ml，500ng/ml，200ng/ml，lOOng/ml，50ng/ml，lOng/ml，5ng/ml，lng/ml混合液。
[0017]步骤二:上述各浓度混合标准使用液进行GC-MS检测，设定色谱条件为:流量ImL/min;进样口温度250°C，进样量I yL，脉冲不分流进样;色谱柱初始温度80°C，保持I min后，以25°C/min升温到200°C，保持O min;再以l°C/min速率升温至213°C，保持lmin。传输线温度280°C。质谱条件为:电子轰击离子源(EI);电子加速电压70 eV;离子源温度250°C;扫描方式为全扫描(FulI Scan)和分段选择离子扫描(SHO;全扫范围:m/z 50-500。
[0018]以目标物与内标的峰面积比为纵坐标，以样品浓度为横坐标，绘制得到标准曲线。结果表明:标准曲线相关系数(R)为0.9952-0.9998，检出限为0.013-0.592 ng/L，定量限为
0.051-1.202 ng/Lο
[0019]实施例2标准土壤样品中氯代多环芳烃空白加标回收实验:
步骤一:取13份5g已冻干过筛的土壤样品，其中6份中加入ΙΟΟμΙ，lyg/ml的氯代多环芳烃混合溶液，另外6份中加入lmL，lyg/ml的氯代多环芳烃混合溶液，最后I份不加溶液，作为空白对照。
[0020]步骤二:将13份样品装入ASE萃取池中，在1500psi压力，萃取溶剂超纯水:丙酮(3:1，V/V)，150°C萃取温度的条件下，静态萃取5 min，循环次数3次，用萃取池体积的90%的溶剂冲洗萃取池，最后用氮气吹扫110s。萃取完后收集萃取液，稀释5倍后，待下一步SPE净化富集。
[0021]步骤三:SPE富集净化:由步骤二制得的溶液体系通过Oasis HLB SPE柱，洗脱液是6 mL正己烷/二氯甲烷(4:l，v/v)，将洗脱液浓缩至约0.5 mL，再用正己烷定容至I mL，移入进样小瓶。
[0022]步骤四:氮吹进样小瓶溶液近干，加入50yL，lmg/L的内标氘代菲，再用正己烷定容至I mL。
[0023]步骤五:GC_MS检测:按照实施例1步骤二对土壤样品中氯代多环芳烃进行定量分析。
[0024]根据保留时间和定量离子可以确定氯代多环芳烃和内标的色谱峰。实验结果为，空白样品中，6种目标物均没有检出，表明所选取的土壤样品可以作为空白试验样品。添加浓度为20 ng/g时各种目标物的空白加标回收率为84.5%-110.5%，相对标准偏差为4.3%-9.7%。添加浓度为200 ng/g空白加标回收率为59.1%-108.2%，相对标准偏差为4.10%-9.81%。满足定量分析的要求。
[0025]实施例3某化工园区中土壤中氯代多环芳烃采样分析检测:
步骤一，样品采集及处理:采样时拂去地表层枝叶，砂砾。采集大约3-20 cm表层土，锡箔纸包裹，运回实验室后，于_20°C冰箱预冷冻，采用冷冻干燥仪进行冷冻干燥，用研钵进行研磨，过200目金属筛，于-20°C保存待分析。
[0026]步骤二:每个点位的土壤样品取5g，按照实施例2中的步骤二至步骤四样品前处理方法对样品进行前处理。
[0027]步骤三:将处理完的样品溶液按照实施例2中的步骤五进行GC-MS定性定量检测。
【主权项】
1.一种同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于，其步骤为: (a)土壤样品前处理，将预冻过的土壤样品置于冷冻干燥仪中冻干去除水分，冻干后的土壤样品磨碎并过200目筛，制得备用土壤； (b)加速溶剂萃取，在高温高压下用水溶液(含25%丙酮)将目标物萃取出来，得到萃取液； (c)将萃取液稀释5倍后，采用OasisHLB固相萃取柱进行浓缩净化； (d)将浓缩精华后的萃取液通过旋转蒸发、氮吹浓缩，溶剂替换后定容，然后转移至进样小瓶中待测； (e)利用气相色谱-质谱联用仪对(d)中小瓶中的样品检测。2.根据权利要求1所述的同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于:所述的步骤(b)中先称取底泥样品5.0g，再称取酸化二氧化硅5.0 g，与步骤(a)中备用土壤混匀后再萃取。3.根据权利要求1所述的同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于:所述的步骤(b)中加速溶剂萃取条件为:在1500psi压力下，萃取溶剂水:丙酮(3:l，v/v)，150°C萃取温度的条件下，静态萃取5 min，循环次数3次，用萃取池体积的90%的溶剂冲洗萃取池，最后用氮气吹扫110s。4.根据权利要求1所述的同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中固相萃取柱柱首先用6 ml正己烷淋洗，以消除填料上的杂质及其它对分析产生干扰的物质，然后分别用6 ml甲醇和6 ml超纯水活化萃取小柱，上样结束后用5 ml超纯水淋洗萃取柱，低真空抽干固相萃取柱小柱后，分别用正己烷/二氯甲烷(4:1 ,v/v)6ml进行洗脱。5.根据权利要求1所述的同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于:所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪的升温程序为初始温度80°C，保持lmin，以25°C/min速率升温至200°C，保持Omin，再以1°C/min速率升温至213°C，保持Imin。6.根据权利要求1所述的同步提取和净化土壤中多种氯代多环芳烃的方法，其特征在于:所述的步骤(e)中气相色谱-质谱联用仪采用的是EI源，离子源温度250°C，扫描方式为选择离子扫描模式。
【文档编号】G01N30/06GK105866276SQ201610210062
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】吴俊峰, 王现丽, 杜敬, 方冰, 郭飞, 郭一飞, 张岩, 康海彦, 谭水成, 袁英贤, 刘彪, 朱新锋, 牛云峰, 宋丰明, 朱慧杰, 何亚丽, 尹玉先, 武晓刚
【申请人】河南城建学院