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Agilent 5977B單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)測(cè)定土壤中硝基苯類化合物
閱讀：1097 發(fā)布時(shí)間：2021-3-10摘要：本文采用 Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)測(cè)定土壤樣品 中的硝基苯類化合物含量,。文中所述樣品前處理方法以及儀器分析方法參考 《GC-MS 測(cè)定半揮發(fā)性有機(jī)物》(EPA 8270D),、《土壤污染狀況詳查-土壤樣品 分析測(cè)試方法技術(shù)規(guī)定》以及土壤樣品前處理標(biāo)準(zhǔn) HJ 783-2016。分別采用國(guó)標(biāo) 要求前處理方法和安捷倫優(yōu)化前處理方法對(duì)土壤樣品進(jìn)行提取與凈化,，并成功 應(yīng)用于土壤中 14 種硝基苯類化合物的分析測(cè)定,。采用優(yōu)化后前處理方法，樣 品加標(biāo)回收率達(dá)到了 73%-104%（標(biāo)準(zhǔn)要求為 40%-150%）,，儀器低檢測(cè)限為 1.3-2.3 μg/kg,，方法檢測(cè)限為 0.26-0.47 μg/kg,。
前言 硝基苯類化合物（硝基苯、間硝基甲苯,、對(duì)硝基甲苯等）廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥,、農(nóng) 藥、染料,、造紙,、紡織等工業(yè)領(lǐng)域，是一類重要的取代苯類化合物,，其 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,、種類多且復(fù)雜、難以降解,。硝基苯類化合物被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署 (EPA) 列為“優(yōu)先污染物”,，同時(shí)也被我國(guó)列入環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”。鑒于硝基 苯類化合物的高毒性,、高致畸和高致癌特點(diǎn),，其不僅造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，同 時(shí)也嚴(yán)重危害著人體健康,。因此,，加強(qiáng)環(huán)境中硝基苯類同系物的分析與檢測(cè)變 得至關(guān)重要。 2016 年 5 月 31 日,，為切實(shí)加強(qiáng)土壤污染防治,，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量，《土壤 污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“土十條”）正式由國(guó)務(wù)院印發(fā)實(shí)施,，并展開(kāi)了一系 列土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查,。此次詳查對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目、分析方法和參考標(biāo)準(zhǔn)做了明確的 規(guī)定：共包括土壤,、地下水和農(nóng)產(chǎn)品（小麥/水稻）3 個(gè)檢測(cè)領(lǐng)域,，其中土壤污染物包括無(wú)機(jī)污染物（氟化物和 15 種重金屬）、 有機(jī)污染物（10 種）和理化性質(zhì)（5 項(xiàng)）,；地下水污染物包 括無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物（項(xiàng)目同土壤）,。其中土壤中 硝基苯類化合物的測(cè)定，采用《GC-MS 測(cè)定半揮發(fā)性有機(jī) 物》（EPA 8270D）方法,。 為了配合國(guó)家關(guān)于“土十條”中硝基苯類化合物檢測(cè)的實(shí) 施,，安捷倫推出了針對(duì)《土壤污染狀況詳查-土壤樣品 分析測(cè)試方法技術(shù)規(guī)定》方法的完整解決方案，供廣大的 安捷倫用戶作為日常檢測(cè)的參照,。
實(shí)驗(yàn)部分 試劑和樣品 丙酮,、正己烷、二氯甲烷,，農(nóng)殘級(jí),，購(gòu)于百靈威,；分別配 制正己烷-丙酮混合溶劑（1:1，V/V）,、正己烷-丙酮混合溶 劑（9:1,，V/V）和正己烷-二氯甲烷混合溶劑（1:9，V/V）,。 干燥劑采用粒狀硅藻土（安捷倫,，散裝 1 kg，部件號(hào) 198003）和弗羅里硅土填料（安捷倫,，100 g，部件號(hào) 12214013）,，分別在馬弗爐中 450 °C 烘烤 4 小時(shí)后冷卻,，置 于干燥器內(nèi)玻璃瓶中備用。14 種硝基苯系物標(biāo)準(zhǔn)品,，購(gòu)于 百靈威,，用正己烷配制得到 100 mg/L 的硝基苯系物混合標(biāo) 準(zhǔn)溶液。內(nèi)標(biāo)物萘-D8 和苊-D10,，購(gòu)于百靈威,，用正己烷配 制得到 10 mg/L 的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液；替代物硝基苯-D5 和 2-氟 聯(lián)苯,，購(gòu)于百靈威,，用正己烷配制得到 10 mg/L 的替代物 標(biāo)準(zhǔn)溶液。 儀器和設(shè)備 儀器： Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì) 聯(lián)用系統(tǒng),，配備 EI 源（Inert Plus 離子源） 提取裝置： 萊博泰科快速溶劑萃取儀 (HPSE) 濃縮裝置： 萊博泰科氮吹濃縮儀 固相萃取裝置,，弗羅里硅土固相萃取凈化小柱（安捷倫， 1000 mg,，6 mL,，30/包，部件號(hào) 12256014） 其它： 移液槍
采集與保存 土壤樣品按照 HJ/T 166 的相關(guān)要求采集和保存,，沉積物樣 品按照 GB 17378.3 的相關(guān)要求采集和保存,。
試樣制備 去除新鮮土壤樣品中的異物，平行稱取兩份樣品,，每份約 5 g（到 0.01 g）,，一份按照 HJ613 測(cè)定干物質(zhì)含量，另 一份加入適量硅藻土 (2.5-3 g),，研磨均化成流砂狀,。 沉積物樣品一份按照 GB17378.5 測(cè)定含水量，另一份按照土 壤樣品脫水,，然后加入適量硅藻土 (2.5-3 g),，研磨均化成流 砂狀,。如水分含量較高，可以采用凍干法進(jìn)行脫水,。
國(guó)標(biāo)要求樣品前處理方法 加壓流體萃取 研磨好的試樣填入萃取池中,，要求填滿萃取池空間，如果 需要制備加標(biāo)樣品,，則向萃取池中加入 10 μL 10 μg/mL 的 硝基苯標(biāo)準(zhǔn)品中間儲(chǔ)備液,、10 μL 40 μg/mL 的替代物標(biāo)準(zhǔn)品 中間儲(chǔ)備液，之后以正己烷-丙酮混合溶劑（1:1,，V/V）為 提取溶劑,。萃取溫度 100 °C，萃取壓力 1500 psi,，靜態(tài)萃取 時(shí)間 5 min,，淋洗為 60% 池體積，氮?dú)獯祾邥r(shí)間 60 s,，萃取 循環(huán)次數(shù) 2 次,。收集提取溶液。 樣品濃縮和更換溶劑 收集萃取溶液過(guò)無(wú)水硫酸鈉的小柱（安捷倫,，3g Jr,，部件 號(hào) 12162051B），之后收集濾液,，采用氮吹濃縮法將溶液吹 至近干,，用 1 mL 正己烷將其復(fù)溶后以備凈化。 氮吹過(guò)程中需要關(guān)閉加熱裝置,，保持室溫氮吹,，同時(shí)保證 氮?dú)饬魉佥^小，并隨時(shí)調(diào)整氮?dú)獬隹诰嚯x液面的高度,，始 終使氣流在液面上形成細(xì)小波紋即可,；吹至近干的狀態(tài)為 使液體保留 0.5 mL 左右，通過(guò)多加入幾次正己烷溶劑的方 式,，*置換出丙酮溶劑,，千萬(wàn)不能*吹干或吹至低于 0.5 mL 溶劑體積，這點(diǎn)對(duì)于硝基苯回收率的影響很大,。 樣品凈化 凈化柱活化：使用 12 mL 正己烷-二氯甲烷混合溶劑（1:9,， V/V）淋洗弗羅里硅土凈化小柱，之后使用 12 mL 正己烷淋 洗小柱,，流速均為液滴自然淋洗速度 上樣：在正己烷液面消失之前,，將濃縮后的樣品溶液和使 用少量正己烷溶劑多次洗滌濃縮瓶的洗滌液一并轉(zhuǎn)移至活 化好的凈化柱上，待濃縮液面消失時(shí)將小柱流速關(guān)閉，保 持 2 min 后,，打開(kāi)流速控制器,，通過(guò)液體流速閥控制其流 速，使其流速始終控制在 20 滴/min,，收集流出液
洗脫：使用 12 mL 正己烷-二氯甲烷混合溶劑（1:9,，V/V） 進(jìn)行洗脫，洗脫速度控制在 20 滴/min,，待洗脫結(jié)束后,，使 用加壓注射器多次壓出存留于凈化柱上的洗脫液，收集所 有洗脫液 濃縮定容：氮吹吹至近干,，正己烷復(fù)溶,，加入內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品 10 μL（10 μg/mL 中間儲(chǔ)備液），使用正己烷溶劑定容至 1 mL,，準(zhǔn)備 GC/MS 分析 在樣品凈化過(guò)程中需注意：上樣后將流速筏關(guān)閉,，使樣品 與吸附材料充分接觸，保持 1-2 min,，之后再打開(kāi)閥門，進(jìn) 行洗脫,。洗脫速度控制在 20 滴/min,，不要太快。選擇合適 極性的淋洗溶劑,，使目標(biāo)物能夠被充分洗脫,，同時(shí)優(yōu)化合 適的淋洗體積，這兩點(diǎn)對(duì)于獲得合規(guī)的回收率非常重要,。 氮吹過(guò)程的氮?dú)饬魉俸蛯?duì)吹至近干的要求如上所述,。 安捷倫優(yōu)化樣品前處理方法 由于硝基苯類化合物的揮發(fā)性較強(qiáng)，因此在氮吹步驟和固 相萃取 (SPE) 凈化過(guò)程中,，都會(huì)帶來(lái)較大的損失,，從而影響 樣品的回收率。很多操作者都反映硝基苯類化合物在土壤 樣品中的回收率很差,，前處理不好掌握,。 安捷倫與 Lab Tech 通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)比對(duì)，共同開(kāi)發(fā)了一種新的 快速溶劑萃取 (ASE) 方案,，其基本的原理為：通過(guò)在 ASE 萃 取池的底部首先添加一定量的弗羅里硅土,，然后再填充土 壤與硅藻土的混合樣品，選擇合適極性的提取溶劑,，實(shí)現(xiàn) 一步操作,，完成提取、凈化兩步效果,，從而減少了操作步 驟,，降低了硝基苯類化合物的損失,，確保分析的準(zhǔn)確性。 加壓流體萃取 稱取 1 g 高溫處理過(guò)的弗羅里硅土,，填入萃取池底部,；稱 取 5 g 土壤樣品與 1.5 g 硅藻土，研磨均化成流砂狀后,，填 入萃取池中,，要求填滿萃取池空間；如果需要制備加標(biāo)樣 品,，則向萃取池中加入 10 μL 10 μg/mL 的硝基苯標(biāo)準(zhǔn)品中 間儲(chǔ)備液,、10 μL 40 μg/mL 的替代物標(biāo)準(zhǔn)品中間儲(chǔ)備液； 之后以正己烷-丙酮混合溶劑（9:1,，V/V）為提取溶劑,。萃 取溫度 100 °C，萃取壓力 1500 psi,，靜態(tài)萃取時(shí)間 5 min,， 淋洗為 60% 池體積，氮?dú)獯祾邥r(shí)間 60 s,，萃取循環(huán)次數(shù) 2 次,。收集提取溶液。
樣品濃縮和更換溶劑 收集萃取溶液過(guò)無(wú)水硫酸鈉的小柱（安捷倫,，3g Jr,，部件 號(hào) 12162051B），之后收集濾液,，采用氮吹濃縮法將溶液吹 至近干,，正己烷復(fù)溶，加入內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品 10 μL（10 μg/mL 中 間儲(chǔ)備液）,，定容至 1 mL,，以備 GC/MS 分析。 注意氮吹過(guò)程中的注意點(diǎn)與前述方法一致,。
儀器分析條件 氣相色譜條件 氣相色譜： Agilent 7890B 氣相色譜系統(tǒng) 色譜柱： Agilent DB-5MS UI 毛細(xì)管柱,， 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm （部件號(hào) 122-5532 UI） 程序升溫： 初始溫度 40 °C，保持 4 min,， 以 10 °C/min 升至 300 °C,，保持 2 min 載氣： 氦氣；恒流模式,，1.0 mL/min 進(jìn)樣口： MMI 進(jìn)樣口 進(jìn)樣口溫度： 采用程序升溫進(jìn)樣模式,，初始溫度 60 °C， 保持 0.05 min，以 750 °C/min 升至 280 °C 進(jìn)樣方式： 不分流進(jìn)樣 進(jìn)樣量： 1.0 μL 傳輸線溫度： 280 °C 質(zhì)譜條件 質(zhì)譜： Agilent 5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng) （Inert Plus 離子源） 離子源： 電子轟擊源,，70 eV 離子源溫度： 280 °C 四極桿溫度： 180 °C 溶劑延遲： 6.0 min EM 電壓： 增益因子 1 檢測(cè)方式： SIM+Scan （化合物保留時(shí)間,，定量和定性 離子見(jiàn)表 1）
結(jié)論 本文采用 Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用 系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)出兩種測(cè)定土壤樣品中硝基苯含量的方法， 并在方法開(kāi)發(fā)過(guò)程中,，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的樣品前處理方法,、氣 相色譜升溫程序和標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法等進(jìn)行了優(yōu)化，通 過(guò) SIM+SCAN 的采集方法,，獲得了更出色的定性和定量結(jié) 果,。其中，遵從國(guó)標(biāo)方法的樣品分析解決方案*國(guó) 家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《GC-MS測(cè)定半揮發(fā)性有機(jī)物》(EPA 8270) 規(guī)定的前處理和分析方法要求,。安捷倫優(yōu)化前處理方法與 國(guó)標(biāo)要求前處理方法相比具有前處理步驟簡(jiǎn)單,、提取溶劑 選擇合理的特點(diǎn)，既保證了目標(biāo)物的充分提取,，又有效減 少了土壤中的干擾物質(zhì),，樣品平行處理的穩(wěn)定性也明顯優(yōu) 于國(guó)標(biāo)要求前處理方法，是一種更簡(jiǎn)單可靠的硝基苯分析 解決方案,。因此選擇使用 Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單 四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)可作為土壤中硝基苯含量測(cè)定的推薦 方案,。