代沁蕓

摘 要：本文綜述了土壤中多環(huán)芳烴的前處理方法，主要介紹了索式提取法、微波萃取法、超聲提取法、超臨界流體萃取法和加速溶劑萃取法等土壤中多環(huán)芳烴的提取方法，以及柱層析凈化和凝膠滲透色譜等凈化方法，為深入研究土壤中多環(huán)芳烴的分布和降解提供了一定技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：土壤；多環(huán)芳烴；提取；凈化

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515009

多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由2個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)或環(huán)戊二烯以稠環(huán)方式形成的一類化合物，包括萘、蒽、菲、芘等200余種化合物，有些還含有氮、硫和環(huán)戊烷等結(jié)構(gòu)。PAHs是最早被發(fā)現(xiàn)的具有“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)的持久型有機(jī)污染物之一，含有4～6個(gè)苯環(huán)的PAHs是最常見的容易致癌化合物 [1]。PAHs廣泛分布于大氣、水、土壤等環(huán)境及生物體內(nèi)，是一類重要的全球性環(huán)境污染物，任何有有機(jī)物加工、廢棄、燃燒或使用的地方都有可能產(chǎn)生PAHs。PAHs物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以降解，已成為許多國家的優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物[2]。相關(guān)研究表明PAHs在我國各種類型的土壤、沉積物乃至植物中都有廣泛檢出，且分布不均勻，在農(nóng)業(yè)土壤和人口較集中的城市土壤中，PAHs由于其低水溶性容易通過生物鏈擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并沉積在生物體內(nèi)，從而危害人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的安全[3]。

1 土壤中PAHs的提取

土壤中含有大量的無機(jī)有機(jī)物質(zhì)，結(jié)構(gòu)和理化特性復(fù)雜，土壤中PAHs濃度較低，直接測(cè)定無法實(shí)現(xiàn)，只能先提取到有機(jī)溶劑中再進(jìn)行測(cè)定，且提取難度很大，因此選擇適當(dāng)?shù)奶崛『蛢艋绦虺蔀榉治鰪?fù)雜樣品的制約因素。近年來，土壤樣品前處理技術(shù)發(fā)展迅速，許多快速、高效的樣品提取技術(shù)不斷產(chǎn)生，如微波萃取法、超聲提取法、超臨界流體萃取法、加速溶劑萃取法等都有大量的研究和應(yīng)用。

1.1 索式提取法（SE）

索氏提取法在各種新的提取技術(shù)產(chǎn)生前是最常用的傳統(tǒng)提取方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)為回收提取的效率較高，但是其連續(xù)提取時(shí)間較長，操作相對(duì)較復(fù)雜，嚴(yán)格控制溫度，有機(jī)溶劑用量大。

1.2 微波萃取法（MAE）

微波萃取法是指在微波能的作用下，微波產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可以加速土壤樣品被萃取的成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散以達(dá)到提高土壤樣品萃取效果的一種提取方法。該方法可對(duì)萃取物質(zhì)的不同組分進(jìn)行選擇性加熱，選擇性好；微波加熱速度快，可以避免一些熱不穩(wěn)定的物質(zhì)長時(shí)間加熱，適合處理大批量的樣品；另外微波輔助萃取可以有效減少萃取溶劑的用量。

1.3 超聲提取法（UE）

超聲提取法是利用超聲波產(chǎn)生的高加速度和強(qiáng)烈振動(dòng)等效應(yīng)加速目標(biāo)物進(jìn)入萃取溶劑的方法。該方法操作簡(jiǎn)單，溶劑使用量少，提取速度快，一般只需幾分鐘到幾十分鐘。超聲波在提取過程中可能會(huì)破壞不穩(wěn)定化合物的原有結(jié)構(gòu)，不適合提取的不穩(wěn)定的物質(zhì)，PAHs結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，用超聲提取效果較好。

1.4 超臨界流體萃取法（SFE）

超臨界流體萃取一種清潔的樣品前處理技術(shù)。超臨界流體的性質(zhì)介于氣體和液體之間，該萃取法利用超臨界流體良好的溶解能力和高擴(kuò)散性來實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際樣品中目標(biāo)化合物的萃取分離。常用的超臨界流體為化學(xué)惰性、無污染的CO2。張玲金等[4]利用氣相色譜質(zhì)譜測(cè)定技術(shù)比較了索氏提取、微波萃取、超聲提取和超臨界萃取對(duì)16種PAHs的提取效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明索式提取速度慢，但提取效果較好，超臨界流體萃取對(duì)低沸點(diǎn)的PAHs的萃取效果好，與超臨界流體萃取相比，超聲提取和微波萃取在對(duì)高沸點(diǎn)化合物的萃取上具有優(yōu)勢(shì)。

1.5 加速溶劑萃取法（ASE）

加速溶劑萃取是目前發(fā)展比較迅速的一種從土壤中提取有機(jī)物的方法，通過提高萃取時(shí)的溫度和壓力來達(dá)到提高萃取速度和萃取效率的目的。該方法具有機(jī)溶劑用量少，萃取速度快，樣品回收率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前國標(biāo)推薦使用的從土壤提取PAHs的前處理方法。甘志永等[5]采用加速溶劑萃取凝膠滲透色譜凈化三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法建立了土壤中16種PHAs的分析方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法定性定量準(zhǔn)確、靈敏度高、重復(fù)性好。

2 PAHs的凈化

土壤中有機(jī)物成分復(fù)雜，使用有機(jī)溶劑提取時(shí)對(duì)相似極性的有機(jī)物均能有效提取，這些目標(biāo)化合物以外的有機(jī)物可能在后續(xù)測(cè)定中會(huì)干擾PAHs的測(cè)定，因此為了下一步定性定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和精密性，需要對(duì)土壤提取液進(jìn)行富集和凈化。

2.1 柱層析凈化

柱層析凈化法是凈化與富集相結(jié)合的方法，其原理與液相色譜相似，是一個(gè)柱色譜分離的過程。該方法首先將提取液通過使PAHs和雜質(zhì)一起吸附到吸附劑上，然后用適當(dāng)極性的溶劑洗脫，PAHs和雜質(zhì)由于極性等差異先后被洗脫出來，從而達(dá)到分離、凈化和富集的目的。常用的柱層析凈化吸附劑有硅膠、弗洛里硅土和硅酸鎂等。硅膠凈化在PAHs的分離凈化中應(yīng)用最為廣泛；弗洛里硅土柱凈化操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好，并且對(duì)高分子量的PAHs分析凈化效果更好。有研究通過不斷改良凈化柱的吸附材料，使其不僅可以除去干擾組分，凈化樣品，還可達(dá)到富集、濃縮的作用。王道煒等[6]利用弗洛里硅土、活化硅膠和無水硫酸鈉按一定比例填充的固相萃取柱凈化，獲得了比較理想的凈化效果。

2.2 凝膠滲透色譜凈化（GPC）

凝膠滲透色譜是利用凝膠自身為多孔微粒的特性，溶劑在一定的流量下，通過體積排阻的方式，使大分子先流出小分子后流出，從而達(dá)到分離凈化的目的。凝膠凈化是純物理的過程，且分離過程只與被分離物質(zhì)的分子量大小有關(guān)。張茜等[7]建立了采用快速溶劑萃取、弗洛里硅土柱與凝膠滲透色譜協(xié)同凈化方法，使用高效液相色譜紫外熒光檢測(cè)器串聯(lián)檢測(cè)土壤中PAHs類化合物多殘留的檢測(cè)方法，實(shí)驗(yàn)通過對(duì)前處理的優(yōu)化選擇使得方法具有較高的提取效率和穩(wěn)定的回收率。

3 結(jié)語

隨著人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高和對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，土壤中多環(huán)芳烴作為一類持久性污染物，其造成的危害及污染正日益受到人們的重視和關(guān)注。土壤由于其基體成分的復(fù)雜性，為準(zhǔn)確定量分析土壤中的多環(huán)芳烴對(duì)樣品的前處理技術(shù)提出了更高的要求，目前借助壓力、溫度、硅膠層析技術(shù)及其聯(lián)用等技術(shù)手段，前處理技術(shù)向著快速、高效、溶劑使用少、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 何燕，馮琳.多環(huán)芳烴的樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（7）：64-68.

[2] 李海燕，李楠.微波萃取-氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定土壤中的16種多環(huán)芳烴[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010（2）：20-23.

[3] 汪瑾彥，陳大舟.水體沉積物和土壤中多環(huán)芳烴的分析方法研究[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010（2）：11-14.

[4] 張玲金，蘇建茹.固體模擬樣品中多環(huán)芳烴有機(jī)污染物提取方法研究[J].巖礦測(cè)試，2003（2）：113-116.

[5] 甘志永，于佩.加速溶劑萃取-GPC凈化-GC-MS/MS測(cè)定土壤中的16種多環(huán)芳烴[J].環(huán)境科技，2018（2）：60-64.

[6] 王道煒，趙世民.加速溶劑萃取固相萃取凈化氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定沉積物中多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴[J].分析化學(xué)研究報(bào)告，2013（6）：861-868.

[7] 張茜，劉瀟威.快速溶劑（ASE）提取、凝膠滲透色譜（GPC）聯(lián)合固相萃?。⊿PE）凈化，高效液相色譜法測(cè)定土壤中的多環(huán)芳烴[J].環(huán)境化學(xué)，2011（4）：771-776.