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Agilent 5977B單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)測定土壤中硝基苯類化合物
閱讀：1068 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。分別采用國標(biāo) 要求前處理方法和安捷倫優(yōu)化前處理方法對土壤樣品進(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%），儀器低檢測限為 1.3-2.3 μg/kg，方法檢測限為 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環(huán)境保護(hù)署 (EPA) 列為“優(yōu)先污染物”，同時(shí)也被我國列入環(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 污染防治行動計(jì)劃》（簡稱“土十條”）正式由國務(wù)院印發(fā)實(shí)施，并展開了一系 列土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查。此次詳查對檢測項(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)檢測領(lǐng)域，其中土壤污染物包括無機(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定，采用《GC-MS 測定半揮發(fā)性有機(jī) 物》（EPA 8270D）方法。 為了配合國家關(guān)于“土十條”中硝基苯類化合物檢測的實(shí) 施，安捷倫推出了針對《土壤污染狀況詳查-土壤樣品 分析測試方法技術(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，購于百靈威；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 198003）和弗羅里硅土填料（安捷倫，100 g，部件號 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 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)品中間儲備液、10 μL 40 μg/mL 的替代物標(biāo)準(zhǔn)品 中間儲備液，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 收集萃取溶液過無水硫酸鈉的小柱（安捷倫，3g Jr，部件 號 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，通過多加入幾次正己烷溶劑的方 式，*置換出丙酮溶劑，千萬不能*吹干或吹至低于 0.5 mL 溶劑體積，這點(diǎn)對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，打開流速控制器，通過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)對于獲得合規(guī)的回收率非常重要。 氮吹過程的氮?dú)饬魉俸蛯Υ抵两傻囊笕缟纤觥?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) 凈化過程中，都會帶來較大的損失，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 通過大量實(shí)驗(yàn)比對，共同開發(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 間儲備液、10 μL 40 μg/mL 的替代物標(biāo)準(zhǔn)品中間儲備液； 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 收集萃取溶液過無水硫酸鈉的小柱（安捷倫，3g Jr，部件 號 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 間儲備液），定容至 1 mL，以備 GC/MS 分析。 注意氮吹過程中的注意點(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 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 檢測方式： SIM+Scan （化合物保留時(shí)間，定量和定性 離子見表 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)成功開發(fā)出兩種測定土壤樣品中硝基苯含量的方法， 并在方法開發(fā)過程中，針對標(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 SIM+SCAN 的采集方法，獲得了更出色的定性和定量結(jié) 果。其中，遵從國標(biāo)方法的樣品分析解決方案*國 家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《GC-MS測定半揮發(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 國標(biāo)要求前處理方法相比具有前處理步驟簡單、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) 于國標(biāo)要求前處理方法，是一種更簡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定的推薦 方案。