孫翠香，王首君，畢鴻亮*，高原雪，蔡洋

1. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；2. 廣州市花都區(qū)秀全中學(xué)，廣東 廣州 501800

土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定研究

孫翠香1，王首君2，畢鴻亮1*，高原雪1，蔡洋1

1. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；2. 廣州市花都區(qū)秀全中學(xué)，廣東 廣州 501800

建立了氣相色譜/質(zhì)譜來測定土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的方法。該化合物通過超聲波輔助萃取，選擇正己烷-丙酮混合溶劑（體積比為1∶1）或乙酸乙酯，以及Cleanert S C18-SPE柱進(jìn)行凈化。該方法測定土壤中3,3’-二氯聯(lián)苯胺的檢出限為2.8 μg·kg-1（信噪比S/N=3）；3,3′-二氯聯(lián)苯胺的加標(biāo)回收率平均值為89.7%（n=5）；重復(fù)進(jìn)樣RSD為3.55%（n=5）。該方法的線性范圍是120～2 400 μg·kg-1，相關(guān)系數(shù)0.999 5。該方法也可用于沉積物中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定。

3,3′-二氯聯(lián)苯胺；氣相色譜/質(zhì)譜；土壤

紡織、化工、造紙等行業(yè)所排的廢水和廢物中含有芳香胺，其大量進(jìn)入環(huán)境會對人類健康構(gòu)成威脅。長期接觸芳香胺輕者會出現(xiàn)頭疼、惡心、疲倦、失眠、嘔吐、咳嗽等不良癥狀，重者則會導(dǎo)致膀胱癌、輸尿管癌、腎癌等惡性疾病，且潛伏期長達(dá)20年之久。芳香胺進(jìn)入土壤也會對土壤生態(tài)環(huán)境造成危害。因此，加強對土壤環(huán)境中芳香胺化合物的監(jiān)測有重要意義。新的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)也增加了對3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測。

隨著歐盟禁止使用會在還原條件下分解產(chǎn)生致癌芳香胺偶氮染料的指令發(fā)布，各國也紛紛加強了對芳香胺化合物的檢測技術(shù)研究。目前，紡織品中芳香胺化合物的檢測技術(shù)已經(jīng)非常成熟（王卉卉，2009；Pielesz，2002），涂料（張焱，2007）、光纖（Wu，1999）、漆制餐具（胡國華，2008）及卷煙氣（蔣臘梅，2009）中的芳香胺的測定均有報道，對于環(huán)境水中芳香胺的檢測研究國內(nèi)外也有報道（武志林，1991；Mefford，1977；林忠勝，2009），但對于環(huán)境土壤中芳香胺的檢測還未見報道。

目前已知芳香胺的定量檢測方法主要有分光光度法（Palmiotto，2001）、高效液相色譜法(HPLC)（楊燕紅，2000；陳章玉，2006）、毛細(xì)管電泳(CE)（陳曦，2001）和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)等（侯守衛(wèi)，2008；吳銀菊，2008）。這些方法都不是對土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測，而且這些方法前處理常包含一步或多步液液萃取、固相萃取、濃縮等過程，煩瑣復(fù)雜，耗費較多的物力和人力。

本文研究土壤中芳香胺 3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測方法。由于土壤的基質(zhì)比較復(fù)雜，增加了前處理的難度，在參考了紡織品、涂料和沉積物等樣品檢測方法的基礎(chǔ)上，本文將重點在前處理上進(jìn)行研究，考察提取液和凈化柱的選擇，完善前處理中提取和凈化的過程，使樣品的前處理較其他物質(zhì)的提取和凈化更為簡便和快捷。儀器選擇氣質(zhì)聯(lián)用儀，進(jìn)行定性、定量分析。質(zhì)譜柱采用弱極性毛細(xì)管色譜柱HP-5MS，以分析檢測芳香胺中3,3′-二氯聯(lián)苯胺在土壤中的含量，同時使檢出限滿足土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

日本島津公司的GC/MS-QP2010聯(lián)用儀；鞏義市英峪予華儀器廠的RE-5299旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，帶恒溫水浴。所有玻璃器皿均經(jīng)重鉻酸鉀洗液浸泡，清洗干凈，最后用超純水清洗。甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、丙酮、正己烷為分析純。無水硫酸鈉(A.R.)經(jīng)450 ℃烘烤 4 h，保存在干燥器內(nèi)待用。脫脂棉經(jīng)索氏提取凈化。購買Cleanert S C18-SPE。

1.2 樣品處理

1.2.1 提取

土壤風(fēng)干后磨碎，過60目篩。準(zhǔn)確稱取10.00 g土壤樣品，放于100 mL的三角瓶中。（1）用30 mL乙酸乙酯溶劑超聲10 min，靜置，上層溶液過無水硫酸鈉于梨形的旋蒸瓶中。再用20 mL乙酸乙酯溶劑重復(fù)2次提取。合并提取液，濃縮至1 mL左右待凈化。（2）提取液改用正己烷-丙酮（體積比1∶1）重復(fù)（1）的操作可以達(dá)到同樣提取效果。

1.2.2 凈化

由于土壤樣品基質(zhì)比較復(fù)雜，提取液需要凈化。

用 Cleanert S C18-SPE 凈化。Cleanert S C18-SPE依次用2 mL二氯甲烷和2 mL甲醇進(jìn)行沖洗活化，將濃縮的提取液過Cleanert S C18凈化柱，用8 mL的甲醇洗脫，洗脫液濃縮至1 mL，轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶中待進(jìn)樣。

1.3 儀器條件

載氣：高純He(>99.999%)；恒壓模式60 kPa，色譜柱為DB-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度為270 ℃，進(jìn)樣量1 μL，外標(biāo)法定量。升溫程序：初始溫度60 ℃，保持2 min，以30 ℃·min-1的速率升到200 ℃，保持1 min。再以10 ℃·min-1的速率升到280 ℃，保持2 min。離子源溫度 220 ℃，傳輸線溫度 250 ℃。電離方式EI，電子能量70 eV，自動調(diào)諧，SIM模式。標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的譜圖見圖1和圖2。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜圖Fig. 1 Massspectrometry chart of the standard

圖2 樣品的質(zhì)譜圖Fig. 2 Massspectrometry chart of the sample

2 結(jié)果討論

2.1 工作曲線和檢出限：

配置質(zhì)量濃度分別為120、240、600、1200、2400 μg·L-1，3,3′-二氯聯(lián)苯胺的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，選擇252特征離子峰面積為定量依據(jù)，擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計算相關(guān)系數(shù)，以信噪比S/N=3計算檢出限，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 3,3′-二氯聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限Table 1 Calibration data and Detection limit of the studied

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，該方法的線性關(guān)系良好，檢出限達(dá)到土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 提取溶劑的選擇

由于3,3′-二氯聯(lián)苯胺是極性化合物，故應(yīng)選擇極性相近的提取溶劑。本實驗對比了甲基叔丁基醚、丙酮、二氯甲烷、正己烷-丙酮混合溶劑（體積比為1∶1）、乙酸乙酯等。各種提取溶劑的優(yōu)缺點如表2所示。

表2 不同溶劑提取的優(yōu)缺點Table 2 Advantages and disadvantages by using different extraction solvent

綜合各種提取溶劑的優(yōu)缺點，本實驗選擇正己烷-丙酮混合溶劑和乙酸乙酯。

2.3 凈化條件的選擇

本實驗對比了硅膠-氧化鋁、硅膠-氧化鋁-硅膠硫酸酸性柱、弗洛里硅土鹽酸酸性柱、Cleanert C18-SPE等。對應(yīng)回收率見表3。

表3 應(yīng)用不同的吸附材料測定土壤樣品得到的回收率Table 3 Recoveries obtained from soil samples by using different sorbents

從表3可以看出，只有CleanertC18-SPE凈化回收率比較好，所以本實驗選擇凈化柱 Cleanert C18-SPE凈化。CleanertC18-SPE用于沉積物的凈化回收率是87%±5%，得出了與土壤相近的凈化效果。所以該方法也可用于土壤沉積物中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢測。

2.4 方法回收率和精密度

空白實驗：經(jīng)檢測，本實驗所做實驗空白中無3,3′-二氯聯(lián)苯胺干擾測定的雜質(zhì)峰。

回收率實驗：選擇一個未污染的土壤樣品測定其3,3′-二氯聯(lián)苯胺，稱取5份土壤，分別加入質(zhì)量濃度為 120 mg·L-1的 3,3′-二氯聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液 10 μL，采用上述的提取和凈化方式，計算回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（表4）。

表4 土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺回收率和精密度Table 4 The Recoveries and Repeatability of the studied 3,3′-Dichlorobenzidine in soils

2.5 土壤樣品的調(diào)查

采用本文的方法，對廣東部分區(qū)域土壤進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果如表5。

表5 土壤的測定結(jié)果Table 5 Test result of 3,3′-Dichlorobnzidine in soils μg·kg-1

3 結(jié)論

（1）建立了超聲波輔助萃取-氣相色譜/質(zhì)譜來測定土壤中 3,3′-二氯聯(lián)苯胺。該方法為土壤檢測3,3′-二氯聯(lián)苯胺提供了依據(jù)，與文獻(xiàn)報道的其他如紡織品、涂料和沉積物的方法的前處理更為簡單。

（2）該方法溶劑選擇V丙酮∶V正己烷=1∶1或乙酸乙酯；凈化柱選擇 CleanertC18-SPE；測定土壤中3,3′-二氯聯(lián)苯胺的檢出限為 2.8 μg·kg-1（信噪比S/N=3）；加標(biāo)回收率平均89.7%（n=5）；重復(fù)進(jìn)樣RSD=3.55（n=5）。該方法的線性范圍是120～2400 μg·kg-1，相關(guān)系數(shù)0.999。

（3）應(yīng)用該方法對廣東部分地區(qū)的土壤進(jìn)行調(diào)查，土壤中的 3,3′-二氯聯(lián)苯胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為14.8～61.8 μg·kg-1。

（4）經(jīng)試驗，該方法也可以用于測定沉積物中的3,3′-二氯聯(lián)苯胺。

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Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil

SUN Cuixiang1, WANG Shoujun2, BI Hongliang1*, GAO Yuanxue1, CAI Yang1
1. Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control, Cuangdong Institute of Eco-Enviroment and Soil Science, Guangzhou 510650, China; 2. Xiuquan Middle School of Guangzhou, Guangzhou 510650, China

This study developed the determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in soil sample by gas chromatography- Mass spectrometry. The compounds were extracted from soil by sonication assisted extraction with volume of the mixture of acetone and hexane (V∶V=1∶1) or ethylacetate as extraction solvent; an Cleanert S C18-SPE was carried out to remove interferences. Average recoveries from spiked samples were 89.7% (n=5) and the estimated limits of detection varied 2.8 μg·kg-1(S/N=3). The repeatability (RSD) equals 3.55%. The response obtained with this method was linear over the range assayed, 120～2 400 μg·kg-1with correlation coefficient of 0.999 5. The validated method can also be used to investigate 3,3′-Dichlorobenzidine in Sediment Matrices samples.

3,3′-Dichlorobenzidine; Gas chromatography/mass spectrometry; soil

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.025

X132

A

1674-5906（2015）03-0529-04

孫翠香，王首君，畢鴻亮，高原雪，蔡洋. 土壤中芳香胺3,3′-二氯聯(lián)苯胺的測定研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2015, 24(3): 529-532.

SUN Cuixiang, WANG Shoujun, BI Hongliang, GAO Yuanxue, CAI Yang. Determination of 3,3′-Dichlorobenzidine in Soil [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 529-532.

廣東省科學(xué)院分析測試基金資助項目（201402）

孫翠香（1963年生），女，高級工程師，主要從事色譜、質(zhì)譜分析及相關(guān)研究。E-mail :cxsun@soil.gd.cn *通信作者：畢鴻亮（1963年生)，男，研究員，主要從事色譜、質(zhì)譜、化學(xué)分析及相關(guān)研究。E-mail:hlbi @soil.gd.cn

2014-11-28