土壤中有机氯农药检测方案

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用 ASE 提取， GPC 净化土壤中有机氯农药的方法研究 王玲玲1，王潇磊1，南淑清1，焦飞1，邢核2，李国刚2 (1.河南省环境监测中心站，河南郑州 450004；2.中国环境监测总站，北京100029) 摘 要：介绍了ASE提取、硫酸磺化和GPC净化土壤中有机氯农药的试验方法，并通过对比试验、条件试验等对ASE提取土壤中有机氯农药的效果进行了验证。结果：温度在80~110℃，压力在1200~1800psi均适用于提取土壤中有机氯农药，20种有机氯农药除了异狄氏剂回收率偏高外，其他19种全部落在50~150%之间，相对标准偏差均在20%以内。ASE提取、GPC净化，20种农药样品加标平均回收率：50~117%；相对标准偏差：3%~28%；2种替代物回收率：84%~102%，相对标准偏差：6%~7%。 关键词： ASE， 有机氯农药，土壤 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Studies on the methodof analysis OCP， in soil using ASE extracting Wanglingling'， et al (1.Henan Province Environmental MonitoringCentrer)，zhengzhou 450004)Abstract： ASE is a extraction method uses elevated temperature (100EC) and pressure (1500-2000 psi) to achieve analyte recoveries equivalent to those from Soxhlet extraction， using lesssolvent and taking significantly less time than the Soxhlet procedure. The paper introduces aprocedure using ASE extracting organochlorine pesticides(OCPs) from soil and Gel-Permeation orsulfuric acid cleanup. As aresults， in any temperature and pressure between 80~110℃ and1200~1800psi the recoveries of 20 kinds of CLP OCPs except Endrin are 50~150%， the relativestandard deviations (RSDs) are all within 20%. Adding 20 OCPs in soil matrix， the averagerecoveries are 50~117%； the RSD， are 3%~28%， the two SS recoveries are 84%~102%， theirRSDs are 6%~7%. Key words： ASE， organochlorine pesticides(OCPs)， soil 有机氯农药 (Organicchlorine Pesticides， OCPs) 是一种对环境构成严重威胁的有毒有机化合物，斯德歌尔摩公约第一批被削减控制的POPs中有八种是有机氯农药。目前，国内提取土壤样品中的OCPs主要还是用传统的索氏提取，至少要八小时的处理时间，消耗大量的溶剂、人为误差大，重复性差。ASE(加速溶剂萃取)技术又称压力液体萃取PLE或压力流体萃取PFE，是近些年发展起来的一种快速有机萃取技术，也是目前被普遍看好的一项从固体、半固体中萃取有机物的前处理技术。其工作原理是：使用少量有机溶剂利用提高温度和增加压力来提高样品中有机物的萃取效率。其结果大大加快了萃取的时间并明显降低萃取溶剂的使用量。本文通过对比试验、条件试验等对ASE提取土壤中有机氯农药的效果进行了验证。 1.实验部分 1.1仪器与试剂 Angilent6890-5973气相色谱仪-质谱联用仪，美国 Dionex 公司的 ASE200， BUCHI R-200旋转蒸发仪，美国 J2公司 GPC 凝胶色谱仪 (Bio-Beads柱)，氮气浓缩仪，色谱柱： DB-5MS(30m×0.25mm×0.25m)等。 所用有机试剂均为色谱纯，丙酮、正己烷、环己烷和乙酸乙酯，浓硫酸(分析纯)。 所用标准品： CLP20种有机氯农药混合标准，2000mg/L；替代物：2，4，5，6-四氯-间-二甲苯和十氯联苯混合溶液2000mg/l； 均购自Supulco ，Inc. 1.2样品制备 土样在自然通风背阴的地方风干或用真空冻干机干燥，干燥同时测定土壤含湿率。干燥、粗选的土壤过100目筛子备用。实验用土壤为耕作土。空白样品为烘干并经有机试剂提取净化的100目砂子。 1.3样品提取1] 将制备好的样品转移到合适大小的萃取池中。一般，11ml的池子可装10g样品， 22ml可装20g样品，33ml 的池子可装30g样品。实际上，可萃取样品的准确重量和样品的比重、所参加的干燥剂有关，要保证所称样品加入这些干燥剂等试剂之后能够装入萃取池，同时也应选择较大萃取池可以加大萃取样品量，从而提高分析灵敏度。萃取池中的空余可装入处理过的干净砂子(减少萃取中使用的溶剂量。)也可在样品中加入硅藻土，在萃取过程中将剩余少量水分出去。ASE提取条件如下： 溶剂：丙酮/正己烷(1：1， v/v)， 加热温度：： 100℃ ； 压力：1200-2000 psi； 静态萃取时间：5 min(5 min预加热平衡)， 淋洗体积：60%池体积； 氮气吹扫：60 sec， 150 psi (可根据萃取池体积增加吹扫时间) 静态萃取次数：1~2次。 1.4样品浓缩、净化 萃取完成后，待萃取液降至室温后，进行萃取液的除水过滤分离和浓缩及溶剂转换。 浓缩仪设置温度65℃，小流量氮气将提取提浓缩到1.5-2.0ml，用约4ml正己烷洗涤浓缩器管壁，再用小流量氮气浓缩至1.5-2.0ml。重复上述步骤三次，最后浓缩至约1.0 ml. 土壤样品提取液存在干扰严重时，可采取不同的净化方法进行处理，一般有硫酸磺化、酸性硅胶柱/弗罗里硅土柱净化和凝胶色谱净化。篇幅有限，本文仅介绍硫酸磺化和凝胶色谱两种净化方法。 硫酸磺化：经过提取后的样品转移到合适的分液漏斗中，并用少量溶剂洗涤原容器数次合入分液漏斗。缓缓加入浓硫酸，小心震荡，并注意排气，静止后将硫酸相弃去。反复用浓硫酸洗涤数次直至硫酸相无色。硫酸的用量可视提取液的量和含杂质多少而定。如果存在硫的干扰，可用铜(经盐酸洗过)去除。本净化方法不适合测定狄氏剂、异狄氏。 凝胶色谱净化[2]：GPC用前必须用有机氯农药标准物进行方法校准。将提取液浓缩至1ml左右，然后用 GPC 要求的流动相定容至 GPC 定量环需要的体积，按照校准验证后的净化条件收集流出液。 注意如果提取液中含水、或有乳化现象，则必须脱水、破乳。 GPC 净化后的样品用旋转蒸发仪浓缩至 5ml， 转入浓缩管中，用Nz气吹至1ml定容。 1.5仪器分析 气相色谱分析条件 进样方式；：自动/手动。 进样口温度：195℃，不分流进样 柱流量：1.0ml/min(恒流)； 柱温：80℃(保持2min)15℃/min 150℃ (5min) 3℃/min 250℃(5min) 四极质谱推荐分析条件 四极杆：150℃离子源：230℃AAUX：280℃ 全扫描 scan 模式，溶剂延迟时间：5min 进样量：1ul。 调谐方式： DFTPP 2.结果与讨论 2.1压力不变，温度变化对回收率、精密度的影响 当压力固定在 1200psi时，温度设为80、90、100、110℃；进行空白样品(提取干净的砂子)加标试验。每组温度/压力做3个空白加标平行样(加标10.0ng/ul)， 重复两次， 提取液浓缩后直接进样。结果20种有机氯农药在不同温度条件下的24个样品回收率分别为：74%~190%(80℃)、74%~183%(90℃)、64%~168%(100℃)、78%~125%(110℃)，除了异狄氏剂回收率偏高外，其他19种全部落在 50%~150%之间，不同温度之间没有明显差异。批内平行性和批间重现性相对偏差均在20%以内，异狄氏剂的精密度较差。 当压力固定在 1500psi、1800 psi 时，温度设为80、90、100、110℃时；得到和1200 psi类似的结果。批内平行性和批间重现性相对偏差均在20%以内，异狄氏剂的精密度较差，但1500psi 相对偏差大于1200psi。数据表略，对比结果见图1、2、3. 图1 压力1200psi、温度变化条件试验结果 图2 压力1500psi、温度变化条件试验结果 图3 压力1800psi、温度变化条件试验结果 2.2温度不变，压力变化对回收率、精密度的影响 当温度设为80℃、90℃、100℃分别选择不同压力 1200psi、1500psi 和1800psi进行空白加标实验，20种有机氯农药的提取效果无显著性差异，回收率和精密度和上述2.1中结果相同。 因此，温度在80℃~110℃，压力在 1200psi~1800psi 均适用于提取土壤中有机氯农药. 2.3净化效果实验 同时配置 10ng/uL 的20种有机氯标准溶液，硫酸磺化选用正己烷溶剂， GPC 净化用流动相配置。GPC 条件： bio-beads 柱；流动相：乙酸乙酯：环己烷(1：1)；流速： 4.7ml/min； 定量环： 2.5ml；20 种 OCPS 收集时间 10.0min~12.5min。谱图见图4。 图4 标准物质和土样提取液 GPC 普图 两种净化方法空白加标回收率(重复4次)试验结果见表1。 表1 两种净化方法对 OCP，净化回收效果 analytes GPC 硫酸磺化 REC% RSD% REC% RSD% Alpha-BHC 93-99 3.6 74~88 8.8 Gamma BHC 95~101 3.4 48~59 11.0 Beta BHC 90~101 5.8 77~91 8.4 Delta BHC 92~117 8.0 75~90 9.4 Heptachlor 95~101 4.5 120~151 10.3 Aldrin 92~101 5.1 60~78 13.0 Heptachlor epoxide 92~101 4.6 62~77 10.8 Gamma chlordane 90~105 8.2 71~87 10.3 Endosulfan I 92~102 4.7 65~94 18.1 Alpha chlordane 95~101 3.3 68~85 11.1 Dieldrin 91~102 5.9 ND ND 4.4'-DDE 96~103 3.9 72~89 10.7 Endrin 91~115 3.0 56~78 19.0 Endosulfan II 89~101 7.7 35~60 26.0 4.4-DDD 95~106 4.7 76~95 11.3 Endrin aldehyde 75~99 10.3 27~29 12.6 Endosulfan sulfate 100~107 4.7 87~111 3.6 4.4-DDT 89~102 7.3 82~105 12.9 Endrin ketone 107~125 7.5 95~119 12.3 Methoxychlor 94~119 12 43~70 26 结果表明：20种有机氯农药GPC凝胶色谱净化的回收率为75%~115%，精密度为3.0%~12%；硫酸磺化净化方法的回收率为48%~134%。其中，狄氏剂完全损失、异狄氏剂、异狄氏剂醛的回收率偏低78%~27%。除去以上三种物质17种有机氯农药的平均回收率为48%~151%。 进一步做实际土样的加标提取和净化实验，20种有机氯农药的方法从质谱SCAN谱图上比较， GPC除干扰效果最好，大多数干扰均能在收集时间内去除，得到非常干净的谱图，且硫化物也被除去；硫酸磺化除去一部分烃类和色素，使基线大大降低，但需再脱硫，-一部份烃类仍存在。净化效果见图5、6。 Abundance Ti 图5 GPC和硫酸磺化净化效果对比谱图。 2.4方法准确度实验 称取6个20.0克的耕作土壤样，分别加入20种有机氯农药混标和2种替代物标准，按照本方法全程操作， ASE提取、GPC净化。20种农药平均回收率：50%~117%；相对标准偏差：3%~28%。 2种替代物回收率：84%~102%，相对标准偏差：6%~7%。 ( 参考文献 ) ( [1]U. S. EPA 3545， PRESSURIZED FLUID EXTRACTION (PFE) ) ( 2]U.S.EPA 3640C， GEL-PERMEATION CLEANUP ) ( [3] U. S . EPA 3650 Acid-Base Partition Cleanup ) ( 基金项目：高技术研究发展计发(863计划)基金项 目 (2002AA641010-02) ) ( 作者简介：王玲玲(1967-)女，高级工程师。 )