吳讓添，安　娜，李崇瑛（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都　610059）

?

苔蘚中多環(huán)芳烴的測定研究

吳讓添，安娜，李崇瑛
（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610059）

摘要：采用超聲提取及氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法對苔蘚樣品中的多環(huán)芳烴進行了檢測，并對提取前處理中樣品的狀態(tài)、溶劑的種類、溶劑的用量及提取時間進行了優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：超聲提??；多環(huán)芳烴；苔蘚；前處理

多環(huán)芳烴（PAHs)是一類包含有兩個或兩個以上稠環(huán)的芳香族化合物[1]，由于具有一定的揮發(fā)性且能夠進行遷移[2]，使得它們在環(huán)境中無處不在。作為一類持久性有機污染物，潛在的危害著人們的健康，因此，對多環(huán)芳烴的檢測也越來越引起研究學(xué)者的關(guān)注。目前的檢測手段主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的大容積空氣采樣，另一種是被動采樣[3]。傳統(tǒng)的采樣方式雖然能夠用更直接地監(jiān)測環(huán)境中多環(huán)芳烴的含量，但這種方法比較耗時且成本較高。相比較，被動采樣的成本低、方便、經(jīng)濟，使得它成為了近些年最為常見的采樣方式。

由于苔蘚這種植物沒有真正的根系[4]，一切營養(yǎng)都來自于空氣。因此，苔蘚對大氣中的污染情況極其敏感。同時，苔蘚表面有一層蠟質(zhì)層，它能夠更好地吸附環(huán)境中具有疏水性的PAHs。苔蘚的比表面積也比較大，大約有1.6 m2/g，這決定了其吸附能力也較大[5]。且目前還沒有文獻報導(dǎo)，苔蘚本身能夠產(chǎn)生PAHs[6]，從而使苔蘚被研究者廣泛地用來當(dāng)作多環(huán)芳烴的被動采樣器。目前，用苔蘚提取多環(huán)芳烴的的前處理方法主要有：索式提取、加速溶劑提取、超聲提取、微波輔助提取和超臨界流體提取等[7-11]，而超聲提取相比較而言，具有節(jié)省時間、使用有機溶劑量少及操作方便等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛地用于提取樣品中的PAHs。而隨著技術(shù)的不斷進步，用于檢測PAHs的方法也在不斷地改進，由最初的薄層色譜法逐漸向高效液相色譜法（HPLC-UV）及氣相色譜法（GC-FID）發(fā)展，為了進一步提高檢測的靈敏度，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法（GCMS）在近些年已經(jīng)成為了最常見的檢測PAHs的方法。

本文采用超聲提取及氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法對苔蘚樣品中的多環(huán)芳烴進行檢測，并對提取前處理的一些條件進行了優(yōu)化，為植物中多環(huán)芳烴的提取提供了數(shù)據(jù)參考。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

美國Thermo公司的TSQ Quantum氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；昆山市超聲儀器有限公司的KQ2200DE超聲儀；永康市綠可食品機械有限公司的HC-300T2粉碎機；上海雅榮生化設(shè)備儀器有限公司的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，帶恒溫水浴。多環(huán)芳烴的標(biāo)準(zhǔn)液（美國o2si smart solutions公司）；正己烷、二氯甲烷等有機試劑均為色譜純，購于科密歐試劑公司。所有玻璃器材經(jīng)過重鉻酸鉀洗液浸泡，清洗干凈，最后用超純水清洗烘干。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理

將采集回來的苔蘚樣品用冷凍干燥機進行干燥。然后用食品粉碎機將苔蘚樣品粉碎處理。準(zhǔn)確稱取2.0 g的苔蘚樣品和2.0 g無水硫酸鈉（提前在650℃下烘4 h）放入50 mL的聚丙烯塑料離心管中，將它們混合均勻。加入20 mL的二氯甲烷，在室溫下用超聲清洗儀超聲20 min。靜置，將提取液轉(zhuǎn)移到一個干凈的離心管中，殘渣再用10 mL的二氯甲烷提取一次。合并兩次提取液，用0.45 μm的過濾膜進行過濾。濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮，最后定容到2 mL，取1 mL裝入進樣瓶中，用GC-MS/MS分析。

1.2.1儀器的分析條件

色譜條件：以高純的氦氣作為載氣，載氣速度調(diào)為1.0 mL/min，進樣體積為1.0 μL，采用不分流進樣，進樣口溫度為280℃，程序升溫的過程為：70℃下保持2 min，然后以每分鐘10℃上升到300℃，保持7 min。

質(zhì)譜條件：選擇電子轟擊源（EI）作為離子源，其能量為70 eV，離子源溫度控制在260℃；采用選擇性反應(yīng)監(jiān)測模式SRM；傳輸線溫度保持在280℃；溶劑延遲時間為6 min。

表1　氣相色譜分析結(jié)果

2　結(jié)果與討論

實驗采用超聲的方法對苔蘚樣品中的多環(huán)芳烴進行提取，并對提取的條件進行了一系列優(yōu)化。

2.1苔蘚狀態(tài)的比較

首先，實驗對三種不同大小的苔蘚樣品（分別是未處理、剪成1 cm及粉碎狀態(tài)）進行了提取效果比較。它們的提取效果如圖1：

圖1　對不同狀態(tài)的苔蘚提取效果

結(jié)果表明：對粉碎的苔蘚樣品提取效果明顯要優(yōu)于其它兩者，剪碎的效果次之。這是因為苔蘚樣品的粒徑越小，與溶劑的接觸面積就越大，提取效果也就越好。

2.2提取溶劑的優(yōu)化

選擇合適的提取溶劑對于提取條件的優(yōu)化具有重要影響，其選擇原則是溶劑不溶或難溶于水，同時提取溶劑要對目標(biāo)物有較高的萃取效率，且溶劑峰與目標(biāo)化合物峰不發(fā)生干擾，正己烷、二氯甲烷、丙酮以及他們的混合溶劑等[12-14]都是PAHs提取常用的溶劑。為了達到提取效率最大化、提取液中干擾物質(zhì)最小以及綠色環(huán)保的目的，本實驗以苔蘚為樣本對二氯甲烷、正己烷、正己烷/二氯甲烷混合溶液（體積比1:1)的提取效果進行探究。

圖2　三種不同提取溶劑的提取效果

從圖2可以看出：除了萘以外，采用二氯甲烷對多環(huán)芳烴的提取效果最佳，混合溶劑的提取效果次之，正己烷的提取效果最差。因為PAHs中的高環(huán)組分具有一定的極性，而萘的結(jié)構(gòu)比較對稱，極性很小，根據(jù)相似相溶的原理，增加溶劑中二氯甲烷的比列，更容易提取極性較大的高環(huán)組分，因此本實驗采用二氯甲烷作為提取溶劑。

2.3溶劑用量的選擇

目前，用于提取苔蘚中多環(huán)芳烴的溶劑基本上都是有機溶劑，且具有一定的揮發(fā)性。如果使用大量的溶劑進行提取，不僅僅是一種浪費，還會對環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，本實驗在保證提取效果的前提下盡量減少溶劑用量，進行了溶劑用量優(yōu)化實驗。使用溶劑用量分別為10 mL、20 mL、30 mL、40 mL，對多環(huán)芳烴的提取效果如圖3：

圖3　溶劑用量的優(yōu)化

大多數(shù)PAHs在30 mL溶劑用量時便達到比較理想的提取效果，之后隨提取溶劑用量的增加提取效果無較大的變化，因此沒有再增加提取用量的必要性，由此，我們確定了最佳超聲提取溶劑用量為30 mL。

2.4提取時間的篩選

為了縮短分析過程的總時間，實驗對提取的時間也進行了優(yōu)化。不同提取時間的效果如圖4：

圖4　超聲提取時間的優(yōu)化

由圖可知，在前40 min，隨著提取時間的延長，提取效果不斷的增加；當(dāng)提取時間達到40 min，提取效果已經(jīng)不再有明顯的提升。因此，為了節(jié)省過程的時間，超聲提取的時間選擇為40 min。

2.5苔蘚樣品多環(huán)芳烴的含量測定

將苔蘚樣品在上述優(yōu)化實驗找出的最佳條件下進行多環(huán)芳烴的提取，最后測出樣品中多環(huán)芳烴的含量和回收率如表2。

表2　樣品中PAHs的含量及回收率

由表2可知，苔蘚的多環(huán)芳烴中主要是含菲、萘和芘，它們的含量明顯要高于其它的多環(huán)芳烴，這與國內(nèi)的結(jié)果基本相符合。實驗的回收率范圍在72.80%～111.9%,這說明檢測方法的可行的。

參考文獻：

[1] Kouzayha A, Al Iskandarani M, Mokh S, et al. Optimization of a solid-phase extraction method using centrifugation for the determination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons in water [J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2011, 59: 7592-7600.

[2]劉征濤.持久性有機污染物的主要特征和研究進展[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005，18: 93-102.

[3]張萍，李崇瑛，劉敏，等.植物被動采樣器監(jiān)測大氣中多環(huán)芳烴（PAHs）研究現(xiàn)狀[J].廣州化工，2011，39（18）: 4-7.

[4]孫守琴，王定勇.苔蘚植物對大氣污染指示作用的研究進展[J].四川環(huán)境，2004，23（5）: 31-35.

[5]黃建斌，肖化云.苔蘚生物監(jiān)測大氣沉降中多環(huán)芳烴（PAHs）污染研究進展[J].江西科學(xué)，2008，26（3）: 511-516.

[6]許春暉，盧龍.苔蘚植物監(jiān)測大氣多環(huán)芳烴研究進展[J].廣東化工，2010，37（3）:181-183.

[7] Dolegowska S，Migaszewski Z M. PAH concentrations in the moss s，pecies Hylocomium splendens（Hedw.）B.S.G. and Pleurozium schreberi（Brid.）Mitt. from the Kielce area（south -central Poland）[J]. Ecotoxicology and environmental safety，2011，74: 1636-1644.

[8] Ratola N，Alves A，Psillakis E. Biomonitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons contamination in the island of crete using pine needles[J]. Water，Air，& Soil Pollution，2010，215: 189-203.

[9] Ares A，Aboal J R，F(xiàn)ernández J A，et al. Use of the terrestrial moss pseudoscleropodium purum to detect sources of small scale contamination by PAHs [J]. Atmospheric Environment，2009，43: 5501-5509.

[10]劉向，張干，劉國卿，等.南嶺北坡苔蘚中多環(huán)芳烴的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2005，25（1）: 101-105.

[11] Librando V，Hutzinger O，Tringali G，et al. Supercritical fluid extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from marine sediments and soil samples [J]. Chemosphere，2004，54: 1189-1197.

[12] Dome?o C，Blasco M，Sánchez C，et al. A fast extraction technique for extracting polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs）from lichens samples used as biomonitors of air pollution: dynamic sonication versus other methods [J]. Analytica Chimica Acta，2006，569: 103-112.

[13] Tremolada P，Parolini M，Binelli A，et al. Seasonal changes and temperature - dependent accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons in high-altitude soils[J]. The Science of the total environment，2009，407: 4269-4277.

[14] Holoubek I，Korinek P，Seda Z，et al. The use of mosses and pine needles to detect persistent organic pollutants at local and regional scales [J]. Environmental pollution，2000，109: 283-292.

The Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Mosses

WU Rang-tian, AN Na, LI Chong-ying
（College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdou, Sichuan 610059, China）

Abstract:In the paper, polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs) in the moss samples were determined using the ultrasonic extraction method and gas chromatography mass spectrometry. The conditions of the sample size, the solvent, the dosage of solvent and the extracting time were optimized.

Keywords:ultrasonic extraction; polycyclic aromatic hydrocarbons; moss; pretreatment

作者簡介：吳讓添（1989-），男，湖北大冶人，在讀碩士研究生，主要研究方向：環(huán)境分析。E-mail：503060080@qq.com。

收稿日期：2015-12-18

文章編號：1006-4184（2016）3-0051-04