阅读说明：本技术 一种用于大通量土壤中多环芳烃的检测方法 (Detection method for polycyclic aromatic hydrocarbon in large-flux soil ) 是由 那晶晶 夏飞 刘爱萍 马亚娟 于 2019-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于大通量土壤中多环芳烃的检测方法,包括以下步骤：1)干燥及提取：待测土壤干燥处理,称取处理后的土壤20g,加入到250ml棕色玻璃瓶内,加入10ug 2-氟联苯替代物,加入100ml 1:1的正己烷-丙酮混合液,盖盖子,振摇,放气,将装好试剂的棕色玻璃瓶放入翻转振荡器,翻转；2)过滤及浓缩：上述样品倒入漏斗中,收集过滤液,清洗玻璃瓶,清洗液合并至过滤液,KD浓缩,水浴80℃,待提取液5ml时,转移至氮吹仪,氮吹,氮吹至2ml,浓缩至0.5ml,加入4ul内标液,定容至1.0ml,待测；3)GC-MS法检测,该方法快速、经济、高效,能满足大通量土壤中多环芳烃的检测需求。(The invention discloses a method for detecting polycyclic aromatic hydrocarbon in high-flux soil, which comprises the following steps: 1) drying and extracting: drying the soil to be detected, weighing 20g of the treated soil, adding the soil into a 250ml brown glass bottle, adding 10ug of 2-fluorobiphenyl substitute, adding 100ml of 1:1 n-hexane-acetone mixed solution, covering the bottle with a cover, shaking, discharging gas, placing the brown glass bottle filled with the reagent into a turnover oscillator, and turning; 2) filtering and concentrating: pouring the sample into a funnel, collecting filtrate, cleaning a glass bottle, combining cleaning solution into the filtrate, concentrating by KD, carrying out water bath at 80 ℃, transferring to a nitrogen blowing instrument when 5ml of extracting solution is obtained, carrying out nitrogen blowing, blowing nitrogen to 2ml, concentrating to 0.5ml, adding 4ul of internal standard solution, and carrying out constant volume to 1.0ml to be detected; 3) the GC-MS method is rapid, economical and efficient, and can meet the detection requirement of polycyclic aromatic hydrocarbon in large-flux soil.)

一种用于大通量土壤中多环芳烃的检测方法

技术领域

本发明涉及一种用于大通量土壤中多环芳烃的检测方法。

背景技术

多环芳烃是一类持久性有机污染物，迄今为止已经发现200多种 PAHs，其中16种由于具有较强的致畸、致癌、致突变特性，已成为美 国环境保护署EPA的优先控制对象，并在全球范围内受到广泛关注和 研究，我国也将这16种中的7种PAHs纳入优先控制和检测的有毒有 机污染物黑名单。

PAHs广泛存在于大气、水、土壤及生物体环境中，并通过直接接 触或食物链的方式进入人体，从而危害人体健康。在多种环境介质中， 土壤承担了90％以上的PAHs环境负荷，并且这些污染物多富集在表层 土壤中，土壤中的PAHs的来源只要有两类，即自然来源和人为来源。 自然来源构成土壤中PAHs的背景值，如火山喷发、森林草原火灾、细 菌生化作用等；人为来源是土壤中PAHs的主要来源，比如：煤石油和 天然气的不完全燃烧和高温分解、垃圾等废弃物燃烧、汽车等机动车辆 的交通尾气排放等。

为满足大通量土壤中多环芳烃的检测，对土壤前处理方法和分析测 试技术在准确、灵敏的基础上更加要求了处理样品的快速简便。土壤中 多环芳烃的检测前处理和仪器分析技术种类繁多，各自有其优缺点。

经萃取后的土壤中PAHS提取液中除了含有PAHS外，还含有一定 量的杂质，这些杂质可能会干扰PAHS的定量分析。因此，在对提取液 分析前要进行纯化，通用的纯化方法有柱层析法(硅胶、中性氧化铝、 弗罗里土)和凝胶渗透净化法。

多环芳烃在土壤中含量处于痕量、超级痕量，同时土壤基质复杂， 存在多种干扰物质，难以直接测定。为保证土壤多环芳烃污染程度定性 和定量分析的准确性，提取方法的选择是分析土壤和底泥中多环芳烃含 量的关键。

PAHS在环境介质中含量一般为痕量级，且存在大量同分异构体， 因此，后期检测分析对仪器要求高，目前检测多环芳烃的方法检测时间 较长，效率低下。

土壤有机物监测的相关标准中对于土壤的干燥方式主要有：冷冻干 燥法，干燥剂法，自然风干法。冷冻干燥法耗时太长，且一次处理的土 样量有限；干燥剂法耗费材料多，且耗人力，自然风干法耗时长，且对 于低挥发性的有机物损失较大，这几种方法各有优缺点，对于用在大通 量土壤的处理有待改进。

对提取液的浓缩方式进行试验比较，采用单纯的KD浓缩方式对提取 液进行浓缩，但是过程中发现将样品浓缩至5ml以下后，浓缩液非常容 易挥发干，影响多环芳烃的回收率，且最后定容刻度不易观察。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于大通量土壤中多环芳 烃的检测方法，该检测方法快速、经济、高效，能满足大通量土壤中多 环芳烃的测试需求，该方法解决了以往检测方法检测时间长、检测效率 低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于大通量土壤 中多环芳烃的检测方法，包括以下步骤：

1)干燥及提取：将待测土壤置于干燥装置中进行干燥处理，称取 经过干燥处理后的土壤20g，加入到250ml的棕色玻璃瓶内，加入10ug 2-氟联苯替代物，加入100ml 1:1的正己烷-丙酮混合液，盖上盖子，盖 子内设置有聚四氟乙烯密封垫，振摇，放气，将装好试剂的棕色玻璃瓶 放入翻转振荡器，设置转速40转/min，翻转11～12小时；

2)过滤及浓缩过程：将翻转后的样品全部倒入漏斗中，经过漏斗 过滤，收集过滤液，用正己烷-丙酮混合液清洗玻璃瓶至少3次，将清洗 液合并收集至过滤液中，将收集的过滤液进行KD浓缩，水浴温度80℃， 过滤液中加玻璃珠防止爆沸，水浴过程中观察溶液高度，待提取液至5ml 时，将其转移至氮吹仪中，开启氮吹，直至溶剂表面有涡流波动为宜，用正己烷-丙酮混合液多次清洗氮吹过程中已漏出的管壁，氮吹至2ml， 直接浓缩至0.5ml，加入4ul内标液，并用正己烷-丙酮混合液定容至1.0ml， 上机待测；

3)GC-MS法检测：

色谱条件：进样口温度：280℃，分流比10：1；进样量：1ul，柱 流量：1.0ml/min恒流；柱温：60℃保持0min，以20℃/min升温至265℃， 以10℃/min升温至310℃保持2min；色谱柱：DB-5ms UI，20m×180 μm×0.18μm；

质谱条件：电子轰击源(EI)；离子源温度：230℃；离子化能量： 70eV；接口温度：280℃；四级杆温度：150℃；质量扫描范围：100-450amu； 溶剂延迟时间：2min；扫描模式：全扫描。

优选的，该检测方法在GC-MS法检测前还包括净化过程：若提取 液需要进一步净化，直接将步骤2)过滤及浓缩过程的浓缩液浓缩氮吹 至2ml，继续加入4ml环己烷进行溶剂转换，再浓缩氮吹至2ml，将硅 酸镁净化小柱固定在固相萃取装置上，用4ml二氯甲烷淋洗净化小柱， 加入5ml正己烷，待柱充满后，关闭流速控制阀，浸润5min，缓慢打开 控制阀，继续加入5ml正己烷，在填料暴露于空气之前，关闭流速控制 阀，弃去流出液，将浓缩后的提取液转移至小柱中，用2ml正己烷分三 次洗涤浓缩器皿，洗液全部转移入小柱中，缓慢打开流速控制阀，在填 料暴露于空气之前关闭流速控制阀，加入5ml洗脱液进行洗脱，缓慢打开流速控制阀，待洗脱液浸满净化柱后关闭流速控制阀，浸润2min，缓 慢打开流速控制阀，继续加入5ml洗脱液，并收集全部洗脱液，净化后 的试液按照氮吹的步骤进行浓缩，加入内标4ul，后正己烷定容至1ml， 上机待测。

优选的，在干燥及提取步骤中，使用的干燥装置为自动干燥球磨装 置，该装置包括腔体的顶端固定连通有进料管，所述腔体的一侧设置有 加热管，腔体另一侧设置有鼓风管，鼓风管与鼓风机相连通，所述腔体 内部设置有研磨球，所述研磨球由研磨动力装置驱动，腔体下部设置有 出料口，腔体上部还固定连通有吸水装置，土壤从进料管进入腔体内，经加热管加热，鼓风管不断鼓风进来，研磨球研磨成粉，土壤中的水分 持续不断被气体带走，进入上部的吸水装置进行除水，干燥后的土壤从 出料口出料，从而完成土壤的干燥过程。

优选的，吸水装置内的干燥剂为无水硫酸钠或者变色硅胶的一种。

优选的，净化过程中使用的洗脱液为二氯甲烷-正己烷混合溶剂二氯 甲烷-正己烷的混合比例为1:7～1:9。

优选的，干燥及提取步骤中，翻转振动器的翻转时间为12小时。

优选的，步骤1)干燥及提取、步骤2)过滤及浓缩过程中，正己 烷-丙酮混合液的混合比例均为1:1～1:2。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：一种用于大通量土壤中 多环芳烃的检测方法，该检测方法中土壤干燥及提取过程的处理方式， 选择了翻转法用作大通量土壤的提取，翻转法设备简单，批处理量大， 除水速度快，土壤样品混合程度高、提高处理效率、缩短处理时间、减 少化学试剂的使用，且同步实现了干燥和研磨，节省了大量人工操作， 该检测方法中采用的浓缩方式既可保证浓缩时间，又保证了样品的回收 率，该检测方法中采用的仪器分析方法，缩短了测定时间，大大提高了 检测效率。

又由于该检测方法在GC-MS法检测前还包括净化过程，观察样品 当样品颜色很深或在加标中存在干扰现象时，要做该净化处理，因此， 该检测方法可以应用于多种不同污染程度的土壤，检测范围很广。

又由于在干燥及提取步骤中，使用的干燥装置为自动干燥球磨装置， 该装置包括腔体的顶端固定连通有进料管，所述腔体的一侧设置有加热 管，腔体另一侧设置有鼓风管，鼓风管与鼓风机相连通，所述腔体内部 设置有研磨球，所述研磨球由研磨动力装置驱动，腔体下部设置有出料 口，腔体上部还固定连通有吸水装置，土壤从进料管进入腔体内，经加 热管加热，鼓风管不断鼓风进来，研磨球研磨成粉，土壤中的水分持续 不断被气体带走，进入上部的吸水装置进行除水，干燥后的土壤从出料 口出料，从而完成土壤的干燥过程，该自动干燥球磨装置采用的干燥方 法同步实现了干燥和研磨，节省了土壤干燥及提取的处理时间，节约了 大量人力。

附图说明

图1为16种多环芳烃在GC-MS上总离子流图；

图2为16种多环芳烃在GC-MS上选择离子流图；

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

试剂和材料：

丙酮(农残级)；

二氯甲烷(农残级)；

正己烷(农残级)；

环己烷(农残级)；

多环芳烃标准溶液：1000mg/l(包括：萘、苊、芴、二氢苊、菲、 蒽、荧蒽、芘、

苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯 并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g，h，i)苝、茚并(1,2,3-c，d)芘)；

内标液：4000mg/l(包括：萘-d₈、苊-d₁₀、菲-d₁₀、

-d₁₂、苝-d₁₂)；

替代物：2-氟联苯4000mg/l；

干燥剂：无水硫酸钠；

硅酸镁净化小柱：填料为硅酸镁，1000mg，柱体积为6ml；

仪器和设备：

气相色谱/质谱联用仪：电子轰击电离源(EI)；

色谱柱：DB-5ms UI 20m×180μm×0.18μm(安捷伦)；

翻转振荡器：20位，250ml每位；

提取装置：索氏提取器；

水浴锅；

氮吹仪；

固相萃取装置；

实施例1

一种用于大通量土壤中多环芳烃的检测方法，包括以下步骤：

1)干燥及提取：将待测土壤置于干燥装置中进行干燥处理，称取 经过干燥处理后的土壤20g，加入到250ml的棕色玻璃瓶内，加入10ug 2-氟联苯替代物，加入100ml的正己烷-丙酮混合液，盖上盖子，盖子内 设置有聚四氟乙烯密封垫，振摇，放气，将装好试剂的棕色玻璃瓶放入 翻转振荡器，设置转速40转/min，翻转12小时；

2)过滤及浓缩过程：将翻转后的样品全部倒入漏斗中，经过漏斗 过滤，收集过滤液，用正己烷-丙酮混合液清洗玻璃瓶至少3次，将清洗 液合并收集至过滤液中，将收集的过滤液进行KD浓缩，水浴温度80℃， 过滤液中加玻璃珠防止爆沸，水浴过程中观察溶液高度，待提取液至5ml 时，将其转移至氮吹仪中，开启氮吹，直至溶剂表面有涡流波动为宜，用正己烷-丙酮混合液多次清洗氮吹过程中已漏出的管壁，氮吹至2ml， 直接浓缩至0.5ml，加入4ul内标液，并用正己烷-丙酮混合液定容至1.0ml， 上机待测；

当样品颜色很深或在加标中存在干扰现象时，该检测方法在GC-MS 法检测前还包括进一步的净化过程：直接将步骤2)过滤及浓缩过程的 浓缩液浓缩氮吹至2ml，继续加入4ml环己烷进行溶剂转换，再浓缩氮 吹至2ml，将硅酸镁净化小柱固定在固相萃取装置上，用4ml二氯甲烷 淋洗净化小柱，加入5ml正己烷，待柱充满后，关闭流速控制阀，浸润 5min，缓慢打开控制阀，继续加入5ml正己烷，在填料暴露于空气之前， 关闭流速控制阀，弃去流出液，将浓缩后的提取液转移至小柱中，用2ml 正己烷分三次洗涤浓缩器皿，洗液全部转移入小柱中，缓慢打开流速控 制阀，在填料暴露于空气之前关闭流速控制阀，加入5ml洗脱液进行洗 脱，缓慢打开流速控制阀，待洗脱液浸满净化柱后关闭流速控制阀，浸 润2min，缓慢打开流速控制阀，继续加入5ml洗脱液，并收集全部洗脱 液，净化后的试液按照氮吹的步骤进行浓缩，加入内标4ul，后正己烷 定容至1ml，上机待测。

3)GC-MS法检测：

色谱条件：进样口温度：280℃，分流比10：1；进样量：1ul，柱 流量：1.0ml/min恒流；柱温：60℃保持0min，以20℃/min升温至265℃， 以10℃/min升温至310℃保持2min；色谱柱：DB-5ms UI，20m×180 μm×0.18μm；

质谱条件：电子轰击源(EI)；离子源温度：230℃；离子化能量： 70eV；接口温度：280℃；四级杆温度：150℃；质量扫描范围：100-450amu； 溶剂延迟时间：2min；扫描模式：全扫描。

在干燥及提取步骤中，使用的干燥装置为自动干燥球磨装置，该装 置包括腔体的顶端固定连通有进料管，所述腔体的一侧设置有加热管， 腔体另一侧设置有鼓风管，鼓风管与鼓风机相连通，所述腔体内部设置 有研磨球，所述研磨球由研磨动力装置驱动，腔体下部设置有出料口， 腔体上部还固定连通有吸水装置，土壤从进料管进入腔体内，经加热管 加热，鼓风管不断鼓风进来，研磨球研磨成粉，土壤中的水分持续不断 被气体带走，进入上部的吸水装置进行除水，干燥后的土壤从出料口出 料，从而完成土壤的干燥过程。

本实施例中，吸水装置内的干燥剂为无水硫酸钠，当然也可以选择 其他种类的干燥剂，例如变色硅胶。净化过程中使用的洗脱液为1:9的 二氯甲烷-正己烷混合溶剂，在干燥及提取、过滤及浓缩过程中，正己烷 -丙酮混合液的混合比例均为1:1。

表1 16种多环芳烃的出峰时间、相关系数及平均回收率统计表

	化合物名称	保留时间(分)	相关系数	平均回收率
					1	萘	9.158	0.996	57.2％
2	苊烯	12.83	0.998	74.3％
					3	苊	13.253	0.9991	62.5％
4	芴	14.48	0.9993	71.4％
					5	菲	16.708	0.997	79.8％
6	蒽	16.828	0.996	80.1％
					7	荧蒽	19.498	0.9996	97.9％
8	芘	20.006	0.9994	91.1％
					9	苯并a蒽	22.879	0.9990	129.8％
10	屈	22.962	0.998	88.5％
					11	苯并b荧蒽	25.244	0.995	136.1％
12	苯并k荧蒽	25.312	0.996	80.6％
					13	苯并a芘	25.876	0.9996	134.6％
14	茚并(1,2,3-cd)芘	27.945	0.9992	140.7％
					15	二苯并(a,h)蒽	28.03	0.9993	106.7％
16	苯并(g,h,i)芘	28.368	0.9994	105.9％

通过上面的表1，结合附图1和附图2，可以看出，该方法测定的 16种多环芳烃回收率范围：50％-140％，满足检测方法通常要求的 40％-150％。并且，采用本发明申请的检测方法，做样量从以往的每天 40个增加至每天120个，样品处理量翻倍，样品处理能力大大增加，因 此本发明申请的检测方法非常适用于大通量样品中多环芳烃的做样要 求。

实施例2

本实施例2中，净化过程中使用的洗脱液为二氯甲烷-正己烷混合溶 剂二氯甲烷-正己烷的混合比例为1:7，干燥及提取步骤中，翻转振动器 的翻转时间为11小时，步骤1)干燥及提取、步骤2)过滤及浓缩过程 中，正己烷-丙酮混合液的混合比例均为1:2。

本实施例2中其他试验条件均与实施例1中相同，在此不再赘述。

以上所述实施例1和实施例2仅是对本发明的优选实施方式的描述， 不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本 发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确 定的保护范围内。