1 引 言
有機氯農(nóng)藥(OCPs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)是環(huán)境中廣泛存在的兩類持久性有機污染物(POPs)。由于兩類物質(zhì)的使用,,同時其具有生物累積性,、環(huán)境難降解性以及對人體的“三致效應”(致癌、致畸,、致突變)等,,OCPs和PCBs對人體和生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害[1~5]。20世紀60年代,,我國曾使用OCPs和PCBs,。僅滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)的使用量就分別達到了4.0×105噸和4.9×106噸[6],,約占*使用量的20%和30%,。根據(jù)文獻調(diào)研,20世紀80年代前,,*范圍內(nèi)工業(yè)PCBs的產(chǎn)量達到1.0×106噸,,其中大約有1.0×104噸在我國生產(chǎn)[7]。由于OCPs和PCBs的不當管理及使用,,我國環(huán)境的多種介質(zhì)中均有兩類物質(zhì)被檢測出[1],。水環(huán)境的污染尤為嚴重,,OCPs和PCBs通過污水排放、農(nóng)業(yè)灌溉徑流,、干濕沉降,、大氣/水交換等方式終富集進入水環(huán)境[8]。
對土壤,、大氣,、干濕沉降以及地表水中OCPs和PCBs含量及來源等方面的研究已多見報道[9~13]??傮w而言,,環(huán)境介質(zhì)中OCPs和PCBs含量呈現(xiàn)下降趨勢。例如,,1993年北京郊區(qū)土壤中∑HCH和∑DDT 濃度分別為327和1420 ng/g[14],,2015年∑HCH和∑DDT濃度降低至16.1和275 ng/g[15]。北京地區(qū)大氣環(huán)境中PCBs濃度由119.6 pg/m3下降至23.1 pg/m3[16,,17],。同樣地,在北京地區(qū)地表水中OCPs和PCBs含量也呈現(xiàn)類似的下降趨勢,。2002年通惠河水體中∑HCH,、∑DDT和∑PCBs平均濃度分別為356.38, 91.81和105.5 ng/L[13],;2005年時,,其濃度則下降至18.0, 6.22和20.8 ng/L[18],。潮白河則只能檢測出極低濃度的PCBs[19],。目前環(huán)境樣品中常用的處理方法包括液液萃取[12,20],、索氏提取[19],、固相萃取[21]等。雖然這些方法成熟,、穩(wěn)定,,但是耗時、耗力,,同時消耗有毒有害有機試劑,。本研究利用XAD2樹脂吸附水體中OCPs和PCBs,同時利用加速溶劑萃?。ˋSE),、硅膠柱凈化、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用的技術,檢測地表水中痕量OCPs和PCBs,。本方法萃取速度快,、靈敏度高、檢測限低,、基質(zhì)影響小,,同時減少有毒有害試劑的使用量并實現(xiàn)自動化。
2 實驗部分
2.1 儀器與試劑
78905975C型氣相色譜三重四級桿質(zhì)譜儀(美國Agilent公司),;DB5MS色譜柱(60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm),;ASE300型加速溶劑萃取儀(美國Dionex公司);EYELA1000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(日本Pikakikai公司),;氮吹儀(美國Organomation Associates Jnc.公司),;純水儀(美國Millipore公司)。
15種OCPs包括:γ六六六,、δ六六六,、七氯、順氯丹,、反氯丹,、氧化氯丹、α硫丹,、β硫丹,、硫丹硫酸酯、4,,4′滴滴涕,、2,4′滴滴涕,、4,,4′滴滴伊、2,,4′滴滴伊,、4,4′滴滴滴和2,,4′滴滴滴(德國Dr. Ehrenstorfer公司),。PCBs混合標樣包括二氯至九氯共82種PCBs(美國Accustander公司);丙酮,、正己烷,、二氯甲烷、甲苯(HPLC級,,美國Fisher Scientific或J.T Baker公司),;XAD2樹脂(美國Amberlite公司),;100~200目硅膠(德國Merck公司)經(jīng)過300℃活化后,, 加入3.5%硅膠質(zhì)量濃度的純水去活,,備用。
2.3 樣品分析
氣相色譜條件如下:進樣口溫度為290℃,;進樣量為1.0 μL,;采用不分流模式進樣;色譜質(zhì)譜接口溫度為280℃,;升溫程序為: 90℃保持1.0 min,,以20℃/min升至170℃,以2℃/min升至280℃,,并保持5.0 min,;載氣為純度>99.999%的氦氣;載氣流速為0.8 mL/min,。質(zhì)譜條件如下:電離方式為EI模式,;電離能量為70 eV;離子源溫度為230℃,;四極桿溫度為150℃,;選擇離子監(jiān)測模式(SIM)。氣相色譜/質(zhì)譜的保留時間,、定量離子,、定性離子如表1所示。標準溶液的色譜圖見圖1,。
3 結(jié)果與討論
3.1 ASE條件優(yōu)化
本研究中XAD2樹脂ASE萃取條件的優(yōu)化主要參考美國標準方法EPA354[23],,在萃取壓力為1500 psi (10.4 MPa)、淋洗體積為60%,、吹掃100 s的條件下優(yōu)化了循環(huán)次數(shù),、萃取溫度、萃取劑以及靜態(tài)萃取時間,。為性和精密度,,每個條件的優(yōu)化都研究了3個樣品和1個樣品。
3.1.1 萃取循環(huán)次數(shù)的優(yōu)化 萃取循環(huán)次數(shù)是影響ASE萃取效率的重要因素,,大部分目標化合物都在*次循環(huán)中萃取出來[24,,25]。但是,,隨著萃取的繼續(xù)進行,,目標化合物回收率也有提高。為了得到XAD2樹脂中OCPs和PCBs萃取優(yōu)循環(huán)次數(shù),,考察了1~5次循環(huán)對OCPs和PCBs萃取效率的影響,。由圖2可知,當循環(huán)次數(shù)從1次增加到3次時,OCPs和PCBs回收率明顯提高,,提高約21.1%~54.0%,。回收率增加多的是β硫丹,,提高54.0%,。萃取循環(huán)3次時,回收率在57.3%~138%之間,。萃取循環(huán)次數(shù)增加至4次,、5次時,目標化合物回收率再無明顯變化,。綜合考慮目標化合物的回收率和萃取試劑的使用量,,本研究選取3次循環(huán)作為優(yōu)萃取循環(huán)次數(shù)?!?.1.2 萃取溫度的優(yōu)化 萃取溫度影響萃取速度和效率,,溫度提高,溶劑粘性降低,,萃取能力增強,,目標化合物更易于被萃取出樣品基質(zhì)。而萃取不同樣品時,,優(yōu)的萃取溫度則不同,。比如,萃取沉積物中PCBs和PAHs,,90℃時回收率佳[26],;萃取塵土中PCBs,140℃時回收率[27],;而萃取XAD2樹脂中的農(nóng)藥表明,,150℃為優(yōu)萃取溫度[28]。過高的萃取溫度易造成部分OCPs分解,。鑒于此,,本研究考察了80℃、100℃,、120℃分別對OCPs和PCBs萃取效率的影響,。由圖3可知,萃取溫度為100℃時,,OCPs和PCBs回收率,,為60.4%~124.0%。萃取溫度從80℃增加到100℃時,,回收率增加范圍在0.05% (β硫丹)~33.0% (CB5 & CB8)之間,。而120℃時,,回收率增加不再明顯,而且隨著溫度升高,,二氯代聯(lián)苯回收率甚至降低至14.5%~36.1%,。綜上所述,本研究選取100℃為優(yōu)的萃取溫度,。
3.1.3 萃取劑的優(yōu)化 萃取劑的選擇是實現(xiàn)ASE萃取的另一重要條件。通過加標實驗,,研究了丙酮,、正己烷、丙酮正己烷(1∶1,, V/V)作為萃取劑時,,對OCPs和PCBs回收率的影響。如圖4所示,,丙酮正己烷(1∶1,, V/V)萃取時回收率,平均回收率在60.4%~124.0%之間,;其次是丙酮,、正己烷作為萃取劑時,平均回收率僅為46.7%,。Ottonello等[24]研究了二氯甲烷,、乙腈和丙酮正己烷(1∶1, V/V)對ASE萃取魚肉中PCBs的影響,,結(jié)果表明,,應用丙酮正己烷(1∶1, V/V)時目標化合物的回收率,。綜上所述,,本研究選取丙酮正己烷(1∶1, V/V)為優(yōu)的萃取劑,。
3.1.4 靜態(tài)萃取時間的優(yōu)化 通過加標實驗,,研究了靜態(tài)萃取時間為5, 10和15 min對OCPs和PCBs回收率的影響(圖5),??傮w而言,隨著靜態(tài)萃取時間從5 min增加到10 min,,每種物質(zhì)平均回收率均有小幅提升,,約5%~10%。靜態(tài)萃取時間從10 min增加到15 min時,,回收率增加不明顯,。利用ASE萃取土壤的研究中也發(fā)現(xiàn)了相似結(jié)果[29],。考慮到樣品處理效率,,本研究選取10 min作為優(yōu)萃取時間,。
3.2 ASE與索氏提取、聲萃取的對比
本研究將ASE方法與傳統(tǒng)的索氏提取,、聲萃取進行了對比,。索氏提取過程如下[19]:加標水溶液經(jīng)過XAD2樹脂吸附后,樹脂用150 mL丙酮正己烷(1∶1,, V/V)進行索氏提取24 h,。提取液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、凈化后再檢測,。聲萃取過程如下[30]:加標水溶液經(jīng)過XAD2樹脂吸附后,,樹脂通過100 mL丙酮正己烷(1∶1, V/V)聲萃取30 min,。重復聲萃取過程兩次后,,合并萃取液。后續(xù)過程與索氏提取相同,。ASE,、索氏提取、聲萃取3種方法對OCPs和PCBs萃取回收率分別為60.4%~124%,、64.3%~133%和21.1%~123%,, 結(jié)果如圖6所示。ASE和聲萃取對每種OCPs和PCBs的萃取均得到較好的回收率,。如ASE對4,,4′DDD、氧化氯丹,、CB87和CB114回收率依次為111%,、97.2%、87.3%和85.5%,。聲萃取對應的回收率依次為112%,、99.9%、87.6%和86.4%,。相比而言,,索氏提取對二氯、三氯,、四氯聯(lián)苯和OCPs回收率較好,,而對其它目標化合物的回收率均較差(<60%)。而且聲萃取所用的有機試劑量是ASE的3倍,,萃取時間則是1.5倍,。此外,,相比ASE而言,聲萃取與索氏提取均不能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作,。因此,,新開發(fā)的ASE方法更適合地表水中OCPs和PCBs的快速檢測。
3.3 精密度和性
通過6個加標水樣驗證了XAD2樹脂在優(yōu)化的條件下OCPs和PCBs回收率及方法精密度,。結(jié)果表明,,OCPs和PCBs混合標樣在10~800 μg/L范圍內(nèi)線性相關系數(shù)(R2)均大于0.995。15種OCPs和82種PCBs的平均回收率分別為70.9%~130%和52.5%~89.1%,。除CB6等個別二氯代聯(lián)苯回收率偏低外(52.5%~68.7%),,其余86%的目標化合物回收率均高于70%。OCPs和PCBs方法檢出限分別為0.13~0.38 ng/L和0.10~0.32 ng/L,。日內(nèi)和日間相對標準偏差分別為1.7%~16.1%和2.4%~33.3%,。結(jié)果表明,,本方法萃取速度快,、靈敏度高、線性好,、有機試劑量消耗少,,能夠滿足環(huán)境樣品的痕量分析要求。
3.4 實際樣品的檢測
通過標準添加法對玉淵潭湖水水樣進行檢測,。15種OCPs和82種PCBs總濃度分別為6.47和9.55 ng/L,。樣品中,含量多的有機氯農(nóng)藥為α硫丹(3.45 ng/L),,其次為硫丹硫酸酯(2.86 ng/L)和β硫丹(0.048 ng/L),。CB45 (4.88 ng/L)在82種PCBs中含量多,其次為CB5 & CB8 (0.40 ng/L)和CB12 (0.34 ng/L),。玉淵潭湖水OCPs含量與潮河(5.08 ng/L)[19]地表水含量相似,,低于太湖(205.6 ng/L)[31]、鄱陽湖(20.65~115 ng/L)[32],、長江下游(14.2 ng/L)[33]水體中OCPs含量,。而PCBs則略高于潮河(<0.02 ng/L)[19]、青藏高原(1.35 ng/L)[34]等地水樣,。
實驗結(jié)果表明,,XAD2樹脂吸附ASE萃取固相萃取凈化GC/MS檢測相結(jié)合的方法速度快、靈敏度高,,同時又具有線性好,、重復性高、回收率相對較高等優(yōu)點,。實際樣品分析結(jié)果表明,, 本方法無基質(zhì)影響,、省時、有機試劑用量少,,適用于地表水中OCPs和PCBs的檢測,。
立即詢價
您提交后,專屬客服將第一時間為您服務