土壤中有機氯農藥含量的測定-氣質(zhì)聯(lián)用儀

摘要 
        本文采用 Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統測定土壤樣品中的 有機氯農藥含量。文中所述樣品前處理方法以及儀器分析方法*參考環(huán)境 保護標準《土壤和沉積物 有機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》（報批稿）以及 《土壤和沉積物 有機物的提取 加壓流體萃取法》(HJ783-2016)。采用加壓快速溶 劑萃取提取法并結合弗羅里硅土凈化法，對土壤樣品進(jìn)行樣品前處理。該方法成 功應用于土壤中 26 種有機氯農藥（含替代物）的分析測定，樣品加標回收率、 儀器低檢測限分別達到 73%-116%、0.07-0.39 μg/kg，均滿(mǎn)足《土壤和沉積物 有 機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》（報批稿）規定的 40-150%、0.08-0.36 mg/kg 的 要求。 

前言 
        為切實(shí)加強土壤污染防治，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量，2016 年 5 月 31 日，《土壤 污染防治行動(dòng)計劃》（簡(jiǎn)稱(chēng)“土十條”）正式由國務(wù)院印發(fā)實(shí)施，并展開(kāi)了一系 列土壤污染現狀調查。此次詳查對檢測項目、分析方法和參考標準做了明確的規 定：共包括土壤、地下水和農產(chǎn)品（小麥/水稻）3 個(gè)檢測領(lǐng)域，其中土壤污染物 包括無(wú)機污染物（氟化物、qing化物和 15 種重金屬）、有機污染物（10 種）和理化 性質(zhì)（5 項）；地下水污染物包括無(wú)機污染物和有機污染物（項目同土壤）。其中 土壤中有機氯農藥的測定采用《土壤和沉積物 有機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì)譜 法》（報批稿）方法。 為了配合關(guān)于“土十條”中有機氯農藥檢測的實(shí)施，安捷倫推出了針對《土 壤和沉積物 有機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》（報批稿）的完整解決方案，供 廣大的安捷倫用戶(hù)作為日常檢測的參照。

實(shí)驗部分

試劑和樣品 
        正己烷，色譜純級，購于百靈威；丙酮，色譜純級，購于 百靈威；分別配制正己烷-丙酮混合溶劑（1:1，V/V）和正 己烷-丙酮混合溶劑（9:1，V/V）。硅藻土，優(yōu)級純級，購 于安捷倫，在馬弗爐中 450 °C 烘烤 4 小時(shí)后冷卻，置于干 燥器內玻璃瓶中備用。有機氯標準品，購于安捷倫，用正 己烷配制得到 10.0 mg/L 的有機氯標準溶液；內標物（菲D10，?-D12），購于百靈威，用正己烷配制得到 10.0 mg/L 的 內標標準溶液；替代物（對三聯(lián)苯-D14），購于百靈威，用 正己烷配制得到 10.0 mg/L 的替代物標準溶液。 

儀器和設備
        儀器： Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián) 用系統，配備 EI 源 提取裝置：快速溶劑萃取儀 (HPSE) 濃縮裝置： 氮吹濃縮儀 固相萃取裝置，弗羅里硅土固相萃取凈化小柱（1000 mg， 6 mL） 其它： 移液槍 

樣品前處理 
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
        去除樣品中的異物，稱(chēng)取約 5 g（到 0.01 g）樣品雙 份。土壤樣品一份按照 HJ613 測定干物質(zhì)含量，另一份加 入 3 g 硅藻土，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 3 g 硅藻土，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。
樣品提取 — 加壓流體萃取
        將研磨好的試樣全部裝入 11 mL HPSE 提取管中 。如需樣 品加標，應向萃取管中加入 50 μL 10 μg/mL 有機氯農藥混 合標準溶液和 50 μL 10 μg/mL 替代物標準溶液。之后將提 取管壓實(shí)后旋緊蓋好，放入 HPSE 提取設備中。以正己烷丙酮混合溶劑（1:1，V/V）為提取溶劑，按以下條件進(jìn)行 萃?。狠腿囟?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，氮氣吹掃時(shí)間 60 s，萃取循環(huán) 次數 2 次。收集提取溶液。 
樣品濃縮和更換溶劑
        收集萃取溶液后采用氮吹濃縮法將溶液吹至近干，用 1 mL 正己烷將其復溶后以備凈化。氮吹過(guò)程中加熱溫度設定值 不得超過(guò) 40 °C，保持在 30 °C 左右。同時(shí)氮吹過(guò)程中 要保證氮氣流速適中，始終使氣流在液面上形成旋渦，不 可過(guò)大溢出，也不要過(guò)小以免氮吹時(shí)間過(guò)長(cháng)。吹至近干的 狀態(tài)是指仍保留一小滴液體，不能*吹干，這點(diǎn)對于回 收率影響很大。
樣品凈化
SPE 小柱活化：用 10 mL 正己烷活化弗羅里硅土凈化小柱， 流速為液滴自然淋洗速度； 
上樣：將置換好溶劑的樣品轉移到活化好的凈化柱上，之 后將淋洗速度調為 0，靜置 2 min，使樣品與吸附材料充分 接觸后，打開(kāi)流速控制器，進(jìn)行自然淋洗； 
淋洗：使用 10 mL 正己烷-丙酮混合溶劑（9:1，V:V）作為淋 洗液進(jìn)行淋洗，采用自然淋洗速度，收集所有淋洗液； 
濃縮定容：氮吹吹至近干，用 0.5 mL 正己烷復溶，加入 10 μL 10 μg/mL 內標標準溶液后定容至 1 mL，以備 GC/MS 分析。 

在樣品凈化過(guò)程中需注意：流速需保持自然淋洗速度，請 勿加快淋洗速度；上樣后將流速調為 0，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(mén)進(jìn)行淋洗；選 擇合適極性的淋洗溶劑，使目標物能夠被充分洗脫，同時(shí) 優(yōu)化淋洗體積，這兩點(diǎn)對于獲得合規的回收率非常重要。

儀器分析條件
氣相色譜條件
氣相色譜： Agilent 7890B 氣相色譜系統 
色譜柱： Agilent DB-5MS UI 毛細管柱 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm 
柱溫箱： 初始溫度 80 °C，保持 2 min，以 25 °C/min 升至 180 °C，再以 5 °C/min 升至 300 °C， 保持 2 min 
載氣： 氦氣，恒流模式，1.0 mL/min 
進(jìn)樣口溫度： 270 °C，不分流進(jìn)樣 
進(jìn)樣量： 1.0 μL

質(zhì)譜條件 
質(zhì)譜： Agilent 5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統 
離子源： 電子轟擊源，70 eV 
離子源溫度： 280 °C 
四極桿溫度： 180 °C 
傳輸線(xiàn)溫度： 280 °C 
溶劑延遲時(shí)間： 3.0 min EM 
電壓： 增益因子 1 
檢測模式： SIM+Scan（化合物保留時(shí)間，定量和定性 離子見(jiàn)表 1）

結果與討論 
色譜分離結果

        參考土壤中有機氯農藥測定報批稿中的色譜柱升溫程序并進(jìn) 行優(yōu)化，如圖 1 所示，20 μg/L 標準溶液中 26 種有機氯農藥 （含替代物）和 2 種內標物均能夠得到充分的分離，可以分 別進(jìn)行定量。

基質(zhì)干擾對分析的影響
        根據實(shí)驗數據顯示，土壤基質(zhì)對有機氯類(lèi)化合物具有較大 的基質(zhì)增強效應，26 種有機氯農藥（含替代物）的響應強 度都有較大增加；但是，內標物的碎片離子響應卻并沒(méi)有 受到基質(zhì)的影響，響應強度比較穩定，充分說(shuō)明了土壤基 質(zhì)對內標菲-D10 沒(méi)有明顯的基質(zhì)效應，如圖 2 所示。因此， 通過(guò)實(shí)驗結果判定本次實(shí)驗需要使用帶基質(zhì)的標準曲線(xiàn)來(lái) 進(jìn)行定量分析和樣品添加回收率的計算。

儀器檢測限 
        儀器檢測限 (IDL) 是指儀器在可信度的條件下能檢測到 分析物的低信號或低含量。雖然信噪比 (SNR) 對于大 多數基質(zhì)噪音干擾明顯的 GC/MS 應用仍具有一定的價(jià)值， 但 IDL 是一個(gè)更好的性能測試標準，基于統計學(xué)的原理， IDL 消除了低噪音 SNR 帶來(lái)的不確定性。
        IDL 與重復進(jìn)樣所測得的峰面積響應的標準偏差 STD 以及 置信因子 tα 有關(guān)。計算得到相對標準偏差（RSD = STD/平 均值）的情況下，IDL 可以用進(jìn)樣的標樣量的單位（ng、pg 或 fg）表示，如使用置信水平為 99% (1-α=0.99) 的 Student-t 檢驗來(lái)統計 8 次連續進(jìn)樣的 RSD%，IDL 的計算公式為： IDL = (tα) (RSD%)（標樣量） 
        本實(shí)驗采用 2 ng/mL 基質(zhì)配標標準溶液作為 IDL 測試溶液， 計算 8 次重復進(jìn)樣（自由度 n = 7）的 RSD%，并在置信 水平 99% 的條件下從 t-表查得 tα = 2.998，因此，а-六六六 IDL = (2.998) × (3.8%) × (2 pg) = 0.23 pg，其他 25 個(gè)化合物的 IDL 計算方法與此一致，計算結果詳見(jiàn)表 2。

標準曲線(xiàn)繪制 
        采用基質(zhì)溶液配制濃度為 20、50、100、200、400 μg/L 的有 機氯農藥和替代物的標準溶液，分別加入適量?jì)葮藰藴嗜?液，使其在標準溶液中的濃度達到 100 μg/L，進(jìn)行儀器分析 并繪制標準曲線(xiàn)。采用基質(zhì)溶液稀釋標準樣品，可消除基 質(zhì)效應所帶來(lái)的定量誤差。平均相對響應因子相對標準偏 差要求 ≤ 20%。 
        相對響應因子 (RRFi ) 計算公式：

        平均相對響應因子 (RRF) 計算公式：

式中：   RRFi ? 相對響應因子 
            RRF ? 平均相對響應因子 
            As ? 目標化合物峰面積 
            Ais ? 內標化合物峰面積 
            ρs ? 目標化合物濃度 
            ρis ? 內標化合物濃度

樣品加標回收率
        分別稱(chēng)取 5 g 樣品，進(jìn)行加標實(shí)驗。加標濃度為 100 μg/kg， 且同時(shí)制備 6 個(gè)平行樣品。按照上述前處理方式進(jìn)行提取和 凈化，終定容至 1 mL，加入內標物后，上機分析。計算 樣品加標回收率時(shí)，標準曲線(xiàn)采用基質(zhì)加標樣品制備的標準 曲線(xiàn)，所得到的樣品加標回收率見(jiàn)表 4。
        每組 6 個(gè)平行樣品測定值的相對標準偏差按下式進(jìn)行計算：

        從表 4 可以看出，所有化合物的加標回收率均處于 73%-116% 之間，且替代物對三聯(lián)苯-D14 的加標回收率為 98.2%-99.4%， *符合《土壤和沉積物 有機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì) 譜法》（報批稿）中規定的加標樣品回收率質(zhì)控要求 (40%- 150%)。將 6 次平行測定得到的色譜圖疊加（見(jiàn)圖 3），表 明各化合物的重現性非常出色。計算 6 次分析結果的相對 標準偏差 (RSD%) 發(fā)現，所有化合物的 RSD% 均小于 4.3%， 大部分化合物的 RSD% 處于 1.5% 左右，表明方法具有良好 的穩定性，且所采用的 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣 質(zhì)聯(lián)用系統具有優(yōu)異的耐污染能力。 

結論 
        本文采用 Agilent 7890B 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用 系統成功開(kāi)發(fā)出一種測定土壤樣品中有機氯農藥含量的方 法，該方法*環(huán)境保護標準《土壤和沉積物 有 機氯農藥的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》（報批稿）以及《土壤 和沉積物 有機物的提取 加壓流體萃取法》(HJ783-2016) 標 準的要求。在方法開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對標準中的樣品前處理 方法、氣相色譜升溫程序和標準曲線(xiàn)繪制方法等進(jìn)行了優(yōu) 化，獲得了更出色的定性和定量結果。同時(shí)，7890B 氣相 色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統在分析過(guò)程中表現出優(yōu) 異的穩定性、耐污染性和高靈敏度。因此，該分析方法可 作為土壤中有機氯農藥含量測定的推薦方案。
 

來(lái)源：安捷倫科技有限公司