超声提取-GC/MS测定土壤中苯胺和硝基苯

袁艳丽，张书玉，刘 成，李新丽，蔡英杰

(江苏省理化测试中心，江苏 南京 210042)

苯胺和硝基苯都是重要的化工原料，广泛应用于化工、制药、农药、印染等领域，随着使用量的大幅增加，环境中的排放与残留量也日趋增多，它们会通过废水排放、降水渗透等途径导致土壤污染[1]。苯胺和硝基苯都具有致癌、致畸和致突变的作用，被列入我国优先控制污染物名单中[2]，因此加强这两种物质的检测十分重要。苯胺类和硝基苯类常用的检测方法有气相色谱法[3-5]、液相色谱法[6-7]、气质联用法[8-9]等，由于土壤基质较为复杂，采用气质联用(GC-MS)的方法，可以减少假阳性的出现。土壤中半挥发性有机物的前处理方法有索氏提取、加压流体萃取、超声波萃取法等[9-10]。索氏提取法简单易操作，但是耗时较长，不适宜处理批量样品；加压流体萃取装置的操作较复杂，对操作人员的要求较高，也限制了它在土壤批量样处理中的应用。超声波辅助提取是一种安全简单，方便有效的前处理方式，已经成为一种常用的土壤有机物检测的前处理手段，本文综合文献[9-10]中的方法，通过优化提取方法，实现批量土壤样品的苯胺和硝基苯的快速、准确检测。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：Agilent 7890B/5977A气相色谱/质谱联用仪(美国安捷伦)；KQ-400KDE超声波萃取仪(昆山市超声仪器有限公司)；SC-3610离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)；旋转蒸发仪(日本东京理化)；MTN-2800W氮吹仪(天津奥特赛恩斯仪器有限公司)。

试剂：苯胺和硝基苯标准溶液的质量浓度均为1000 μg/mL(北京坛墨质检科技有限公司)；佛罗里硅土SPE柱(1 g，6 mL)(上海安谱科技)；二氯甲烷(默克)，色谱纯；丙酮(默克)，色谱纯；无水硫酸钠(AR)。

1.2 仪器条件

HP-5MS色谱柱(30 m*0.25 mm*0.50 μm)；载气：高纯氦；柱流量：1.0 mL/min；进样口温度：280℃；分流比：5∶1；进样量：1 μL；柱温：60℃(1 min)-10℃/min-120℃(1 min)-20℃/min-260℃(15 mins)；离子源：EI源；电离能量：70 eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；接口温度：280℃；采集模式：选择离子(SIM)；溶剂延迟：7 min；苯胺的特征选择离子是：65、66、93；硝基苯的特征选择离子是：51、77、123。

1.3 标准曲线的绘制

将浓度为1000 μg/mL苯胺、硝基苯的标准溶液各自稀释到100 μg/mL，然后各取2 mL至10 mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得到浓度为20 μg/mL的标准混合溶液，再将该标准混合溶液逐级稀释，得到浓度为0.5、1.0、2.0、5.0、10、20 μg/mL的标准曲线系列。

1.4 样品前处理

称取约20 g制备好的样品，加入一定量的无水硫酸钠，搅拌，使试样呈流沙状。加30 mL二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)混合溶液，超声，萃取20 min，离心，取上清液，再重复提取一次，合并两次的提取液，过无水硫酸钠柱脱水，然后40℃旋蒸，浓缩至约2 mL。将浓缩液转移至刻度氮吹管中，用少量二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)混合溶液冲洗旋蒸瓶两次，合并全部的浓缩液，再氮吹浓缩至约1 mL，取佛罗里硅土SPE柱，先用10 mL正己烷活化柱子，待小柱快干的时候，将上述浓缩液转移到小柱上，用8 mL二氯甲烷：丙酮(V/V=1∶1)进行洗脱，接收至10 mL的氮吹管中，氮吹至近干，加乙腈定容至1 mL，过0.45 μm微孔滤膜后，进GC/MS分析。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的选择

2.1.1 提取溶液的选择

本方法采用了二氯甲烷-丙酮(V∶V=1∶1)，正己烷-丙酮(V∶V=1∶1)，以及常用的提取试剂乙腈，对添加有苯胺和硝基苯的空白土壤样品进行提取效果比较。结果表明，乙腈由于渗透性强，溶解性好，提取液中杂质较多；正己烷-丙酮和二氯甲烷-丙酮的提取液中杂质相对较少，但二氯甲烷-丙酮提取的样品回收率较高，最终选择二氯甲烷-丙酮(V∶V=1∶1)作为提取溶剂。

2.1.2 提取条件的选择

由于所用超声波提取仪功率固定，所以，以超声时长为考察对象，比较超声10、20、30 min条件下的提取效果，结果表明，超声30 min的回收率和超声20 min的结果相差不多，考虑时间效率，采用超声20 min。

2.2 标准曲线与检出限

取配制好的浓度为0.5、1.0、2.0、5.0、10、20 μg/mL的苯胺及硝基苯的混合溶液各1 μL，进样，以目标化合物质量浓度为横坐标，目标化合物定量离子响应值为纵坐标，绘制标准曲线，结果见表1，浓度为2.0 μg/mL的标样谱图见图1。

表1 苯胺和硝基苯的标准曲线

从表1可以看出，苯胺及硝基苯在0.5～20 μg/mL的质量浓度范围内，线性关系良好，相关系数γ均大于0.999。按照HJ168-2010规定的检出限的测定方法，平行测定苯胺和硝基苯添加量均为0.05 mg/kg的石英砂空白样品7次，得到本方法中苯胺和硝基苯的检出限均为0.01 mg/kg。

2.3 方法的回收率及精密度

对苯胺和硝基苯添加浓度分别为0.10 mg/kg、0.50 mg/kg的2个土壤样品进行6次平行测定，测定结果见表2。

表2 苯胺及硝基苯的回收率和精密度

结果显示，二者的平均加标回收率均在80%以上，RSD均小于10%，可见本方法具有良好的回收率和精密度。

3 结论

本文通过优化超声波辅助提取的条件，利用气质联用法测定土壤中的苯胺和硝基苯。该方法前处理简单方便、易操作，净化效果理想，采用选择离子(SIM)方式采集数据，可以提高方法的灵敏度，硝基苯和苯胺的检出限均可达到0.01 mg/kg，同时该方法的精密度和准确度也较好，可以满足批量土壤中苯胺和硝基苯的检测要求。