劉 彬，王 璠，熊 晶，吳 昊，賀小敏

(湖北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，武漢 430072)

隨著近30年來我國工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)，土壤環(huán)境問題呈現(xiàn)出多樣化、復(fù)雜化和區(qū)域化的發(fā)展態(tài)勢[1]。企業(yè)污染物排放是土壤環(huán)境污染的重要來源，多省已發(fā)布相關(guān)土壤重點(diǎn)監(jiān)管企業(yè)名單[2]，其中化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)比例較大。氯苯類化合物(CBs)常被作為生產(chǎn)原料、反應(yīng)助劑、傳熱材料和中間體等使用，在化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)中應(yīng)用廣泛[3]。CBs一般包括12種化合物，分別是氯苯(CB)、1，3-二氯苯(1，3-DCB)、1，4-二氯苯(1，4-DCB)、1，2-二氯苯(1，2-DCB)、1，3，5-三氯苯(1，3，5-TCB)、1，2，4-三氯苯(1，2，4-TCB)、1，2，3-三氯苯(1，2，3-TCB)、1，2，3，5-四氯苯(1，2，3，5-TCB)、1，2，4，5-四氯苯(1，2，4，5-TCB)、1，2，3，4-四氯苯(1，2，3，4-TCB)、五氯苯(PCB)和六氯苯(HCB)。它們是一類有刺激性氣味、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的化合物，具有遺傳致突變、致癌和致畸效應(yīng)[4]。生態(tài)環(huán)境部于2018年發(fā)布GB 36600－2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，規(guī)定了部分CBs的建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值，建立相應(yīng)的分析方法是落實(shí)污染物監(jiān)測、管控的需要。

目前我國尚無針對土壤中CBs的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，而涉及土壤中CBs的標(biāo)準(zhǔn)多為通用性方法，如測定揮發(fā)性有機(jī)物(國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 605－2011《土壤和沉積物揮發(fā)性有機(jī)物的測定吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法》)、半揮發(fā)性有機(jī)物(國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 834－2017《土壤和沉積物半揮發(fā)性有機(jī)物的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》)或有機(jī)氯農(nóng)藥(國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 835－2017《土壤和沉積物有機(jī)氯農(nóng)藥的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》)的相關(guān)分析方法。幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)涉及的目標(biāo)化合物種類繁多但覆蓋的CBs卻不多，針對性不強(qiáng)，無法很好滿足環(huán)境管理的監(jiān)測需求。

文獻(xiàn)[5]采用吹掃捕集與色譜聯(lián)用技術(shù)測定CBs，但四氯苯、五氯苯和六氯苯在捕集管、捕集阱和傳輸線等部件中殘留嚴(yán)重，進(jìn)樣前需多次清洗、烘烤，對實(shí)際監(jiān)測工作造成諸多不便。本工作采用對固體樣品中污染物提取效率高且有機(jī)溶劑用量少的加速溶劑萃取法(ASE)，結(jié)合具有廣泛普及性且配有電子捕獲檢測器(ECD)的氣相色譜法(GC)，建立了土壤中1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB 等11 種CBs的測定方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A 型氣相色譜儀，配自動進(jìn)樣器和ECD；E-916型加速溶劑萃取儀，配專用萃取池和接收瓶；FDU-2100型冷凍干燥機(jī)；Turbo VapⅡ型自動氮吹儀，配氮吹管；Visiprep TM DL 型固相萃取裝置；Welchrom Florisil型硅酸鎂小柱(1 000 mg/6 mL)。

11 種CBs(1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB)的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1 000 mg·L－1，介質(zhì)為正己烷。

11種CBs的標(biāo)準(zhǔn)溶液:300 mg·L－1，移取適量的1 000 mg·L－111種CBs的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用正己烷稀釋而成。

四氯間二甲苯(11種CBs的替代物)標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1 000 mg·L－1，介質(zhì)為甲醇。

四氯間二甲苯(TCX)標(biāo)準(zhǔn)溶液:100 mg·L－1，移取適量的1 000 mg·L－1TCX 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用正己烷與丙酮以體積比95∶5組成的混合液稀釋而成。

正己烷、丙酮、二氯甲烷均為農(nóng)殘級；石英砂、無水硫酸鈉、硅藻土均為分析純。

1.2 儀器工作條件

1)加速溶劑萃取條件 預(yù)熱5 min，靜態(tài)萃取5 min；萃取壓力1.03×104Pa；沖洗體積60%；溶劑沖刷1 min，氣體沖刷2 min；萃取溶劑用量20 mL；萃取溫度100 ℃；萃取2次。

2)色譜條件 Agilent DB-1701毛細(xì)管色譜柱(30 m×250μm，0.25μm)；載氣為氮?dú)?純度不小于99.999%)，流量1.5 mL·min－1；尾吹氣流量60 mL·min－1；進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測器溫度300 ℃；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1μL。柱升溫程序:初始溫度50 ℃，保持0.5 min；以8 ℃·min－1速率升溫至100 ℃，保持35 min；再以20 ℃·min－1速率升溫至220 ℃，保持5 min。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品采集、保存與制備

在湖北省鄂州市葛店開發(fā)區(qū)某農(nóng)藥廠(現(xiàn)已停止生產(chǎn))生產(chǎn)車間附近采集5處土壤表層樣品，以未檢出目標(biāo)化合物的一處樣品作為基體，開展了條件優(yōu)化和方法精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)。

將采集的土壤樣品放在搪瓷盤上、混勻，除去枝棒、葉片、石子等異物，于4℃以下密封保存，作為新鮮樣品。

采用冷凍干燥法分析時(shí)，將上述新鮮樣品放入冷凍干燥機(jī)中脫水，將干燥后的樣品研磨、混勻，并密封保存于干燥器中，作為冷凍干燥樣品。

1.3.2 加速溶劑萃取

稱取10 g左右的新鮮樣品或冷凍干燥樣品與10 g左右的硅藻土摻拌均勻后加入適量11種CBs的替代物，將萃取池組裝完成后，下部墊適量石英砂，將待萃取樣品全部轉(zhuǎn)入萃取池中，于上部鋪一層石英砂并加蓋濾紙片，放入加速溶劑萃取儀中，設(shè)定加速溶劑萃取條件進(jìn)行萃取，收集萃取液。冷凍干燥樣品的萃取溶劑為正己烷；新鮮樣品的萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液。

1.3.3 萃取液的凈化

分析冷凍干燥樣品時(shí)，將萃取液氮吹濃縮，并用正己烷定容至1.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中按色譜條件進(jìn)行測定。

分析新鮮樣品時(shí)，需先用適量無水硫酸鈉對上述所得萃取液脫水，再經(jīng)硅酸鎂小柱凈化，氮吹濃縮后按色譜條件進(jìn)行測定。具體操作為:將硅酸鎂小柱固定在固相萃取裝置上，加入適量無水硫酸鈉，用適量正己烷活化硅酸鎂小柱，將約40 mL的新鮮樣品萃取液氮吹濃縮至1 mL，轉(zhuǎn)移至硅酸鎂小柱中，用2 mL正己烷分兩次洗滌氮吹管后將洗滌液全部轉(zhuǎn)入硅酸鎂小柱中，加入5 mL正己烷進(jìn)行淋洗，收集全部淋洗液。將淋洗液氮吹濃縮，并用正己烷定容至1.0 mL，混勻后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中按色譜條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按儀器工作條件對11種CBs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(含30.0 mg·L－11，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB，含3.00 mg·L－11，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、TCX、HCB，含1.50 mg·L－11，2，3，4-TCB、PCB)進(jìn)行測定，其色譜圖見圖1。

2.2 11種CBs替代物的選擇

圖1 11種CBs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution of 11 CBs

試驗(yàn)分別考察了12 種CBs在ECD 上的響應(yīng)情況。結(jié)果表明:CB為10 000 mg·L－1(市售)時(shí)，響應(yīng)值僅有10 000 Hz左右，是其他CBs響應(yīng)值的千分之一以下(例如:1，2-DCB為25.0 mg·L－1時(shí)，響應(yīng)值為25 000 Hz 左右，1，2，3，4-TCB 為2.50 mg·L－1時(shí)，響應(yīng)值為80 000 Hz左右)，不適合采用ECD 測定。同時(shí)CB 的飽和蒸氣壓(1 330 Pa)較大，前處理過程中其極易損失，也不適宜與其他CBs同時(shí)測定。因此，試驗(yàn)僅對土壤中除CB外的11 種CBs(1，3-DCB、1，4-DCB、1，2-DCB、1，3，5-TCB、1，2，4-TCB、1，2，3-TCB、1，2，3，5-TCB、1，2，4，5-TCB、1，2，3，4-TCB、PCB、HCB)進(jìn)行測定。

由于土壤樣品基質(zhì)復(fù)雜，可以在前處理之前加入11種CBs的替代物(樣品中不含有、自然環(huán)境中不存在，但物理化學(xué)性質(zhì)與待測目標(biāo)化合物相似的化合物)，通過其回收率評價(jià)樣品基體、樣品處理過程對分析結(jié)果的影響。

結(jié)合11種CBs的物理化學(xué)性質(zhì)，試驗(yàn)采用2-氟聯(lián)苯和TCX 兩種常見替代物進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2-氟聯(lián)苯保留時(shí)間太短、出峰易與溶劑峰重疊且響應(yīng)值較低，以TCX 為替代物較為合適。試驗(yàn)選擇11種CBs的替代物為TCX。

2.3 樣品制備方法

大部分CBs屬于半揮發(fā)性有機(jī)物，一般制備冷凍干燥樣品或者新鮮樣品進(jìn)行分析。目前各級環(huán)境監(jiān)測單位最普遍的選擇是制備新鮮樣品(一般具有較高含水率)進(jìn)行分析，該法雖然操作簡單，但是往往需要選擇丙酮等水溶性萃取溶劑進(jìn)行萃取，導(dǎo)致萃取液基質(zhì)較復(fù)雜、干擾物較多，若不經(jīng)除水和凈化處理，在一定程度上會影響化合物的回收率。若將新鮮樣品經(jīng)過冷凍干燥成為干樣，不僅省去了萃取液除水步驟、減少了化合物損失，而且萃取環(huán)節(jié)中萃取溶劑的選擇增多，萃取溶劑不再局限于選擇水溶性溶劑，可有效減少共萃物，缺點(diǎn)是冷凍干燥機(jī)有一定成本。試驗(yàn)對冷凍干燥樣品和新鮮樣品的前處理?xiàng)l件均進(jìn)行了研究。

2.4 加速溶劑萃取條件的選擇

2.4.1 萃取溶劑

各類環(huán)境樣品中CBs的萃取溶劑主要有正己烷、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、二硫化碳、乙醚、甲苯和甲醇。石油醚和正己烷極性相似；二硫化碳和甲苯毒性較強(qiáng)；乙醚作為麻醉劑在我國環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室使用不多；甲醇濃縮時(shí)間較長。因此，試驗(yàn)采用正己烷、正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比1∶1組成的混合液、正己烷與乙酸乙酯以體積比1∶1組成的混合液等4種萃取溶劑，考察了萃取溶劑對冷凍干燥樣品中CBs萃取效果的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 萃取溶劑對冷凍干燥樣品中CBs萃取效果的影響Fig.2 Effect of extraction solvent on extraction effect of CBs in the freeze-dried sample

由圖2可知:萃取溶劑為正己烷與乙酸乙酯以體積比1∶1 組成的混合液時(shí)，CBs的回收率偏低(大多低于50%)；萃取溶劑為正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比1∶1組成的混合液時(shí)，CBs的回收率相當(dāng)，分別為65.3%～123%，55.9%～128%，但萃取溶劑為正己烷時(shí)，萃取液的共萃物較少；萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液時(shí)，萃取液顏色最深，色譜圖中干擾峰最多，CBs的回收率為41.5%～195%。因此，當(dāng)分析冷凍干燥樣品時(shí)，試驗(yàn)選擇萃取溶劑為正己烷。

新鮮樣品因含水率較高，需使用水溶性萃取溶劑，最常用的萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液。因此，當(dāng)分析新鮮樣品時(shí)，試驗(yàn)選擇萃取溶劑為正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液，但萃取液基質(zhì)較復(fù)雜，上機(jī)測定前應(yīng)凈化。

2.4.2 萃取溫度和萃取次數(shù)

試驗(yàn)以正己烷(冷凍干燥樣品)和正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液(新鮮樣品)為萃取溶劑，進(jìn)一步考察了萃取溫度和萃取次數(shù)對CBs萃取效果的影響。結(jié)果表明:固定萃取2次，萃取溫度分別為90，100 ℃時(shí)，CBs的回收率相當(dāng)(分析冷凍干燥樣品時(shí)，CBs的回收率分別為59.8%～119%，65.3%～123%；分析新鮮樣品時(shí)，CBs的回收率分別為44.9%～166%，41.5%～195%)；固定萃取溫度為100 ℃，分別萃取2次和3次時(shí)，CBs的回收率差別不大(分析冷凍干燥樣品時(shí)，CBs的回收率分別為65.3%～123%，59.0%～125%；分析新鮮樣品時(shí)，CBs的回收率分別為41.5%～195%，40.7%～188%)。為減少有機(jī)溶劑用量(每個(gè)樣品每次萃取的萃取溶劑用量為20 mL)，試驗(yàn)選擇萃取溫度為100 ℃，萃取2次。

2.5 萃取液凈化條件的選擇

2.5.1 凈化方法

測定CBs時(shí)最常見的樣品凈化方法是濃硫酸法、硅酸鎂小柱法(穿透式凈化)和凝膠色譜法，其中硅酸鎂小柱法操作簡單、成本低廉、最易推廣。試驗(yàn)選用硅酸鎂小柱法。

2.5.2 淋洗劑

移取1 mL 新鮮樣品的萃取濃縮液加標(biāo)后上樣，考察了正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比9∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比8∶2組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比9∶1組成的混合液等6種淋洗劑，在用量為10 mL時(shí)的凈化效果。結(jié)果表明:淋洗劑為正己烷時(shí)，凈化效果最好，色素基本保留在硅酸鎂小柱上，流出液較為澄清；淋洗劑為正己烷與丙酮以體積比95∶5 組成的混合液、正己烷與丙酮以體積比9∶1組成的混合液時(shí)，凈化效果不佳，色素穿透現(xiàn)象較為明顯；淋洗劑為其他3種淋洗劑時(shí)，凈化效果較好。

試驗(yàn)進(jìn)一步比較了正己烷、正己烷與二氯甲烷以體積比95∶5組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比9∶1組成的混合液、正己烷與二氯甲烷以體積比8∶2組成的混合液等4種淋洗劑對CBs回收率的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 淋洗劑對CBs回收率的影響Fig.3 Effect of eluant on recovery of CBs

由圖3可知:淋洗劑為正己烷時(shí)，CBs的回收率最理想(69.0%～120%)；其他3種淋洗劑淋洗時(shí)，部分CBs的回收率偏高，可能與干擾物的穿透有關(guān)。試驗(yàn)選擇淋洗劑為正己烷。

2.5.3 淋洗劑用量

移取1 mL 新鮮樣品的萃取濃縮液加標(biāo)后上樣，以9 mL正己烷進(jìn)行淋洗，淋洗液每流出1 mL收集1次，CBs的流出曲線見圖4。

由圖4 可知:當(dāng)流出體積為8 mL 時(shí)(上樣1 mL、淋洗劑用量為7 mL)，所有CBs的淋洗回收率均保持穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇淋洗劑用量為7 mL。

2.6 色譜柱的選擇

圖4 CBs的流出曲線Fig.4 Effluent curves of CBs

試驗(yàn)采用Agilent DB-5毛細(xì)管色譜柱和Agilent DB-1701毛細(xì)管色譜柱對CBs進(jìn)行分離，發(fā)現(xiàn)大部分CBs在這兩種色譜柱上的分離度差別不大，但1，2，3，5-TCB 和1，2，4，5-TCB 在Agilent DB-5毛細(xì)管色譜柱上完全無法分開。試驗(yàn)選用Agilent DB-1701毛細(xì)管色譜柱。

有機(jī)氯農(nóng)藥是采用GC-ECD測定的最常見的有機(jī)污染物。采用Agilent DB-1701毛細(xì)管色譜柱按儀器工作條件對有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行分離。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):α-六六六第一個(gè)出峰、保留時(shí)間為51.728 min，遲于CBs中最后一個(gè)出峰的HCB(保留時(shí)間為50.443 min)，有機(jī)氯農(nóng)藥不會對CBs的測定產(chǎn)生干擾。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按儀器工作條件對11種CBs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，以各CBs的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。11種CBs的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。

對空白樣品進(jìn)行7次平行分析，根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 168－2010《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》，以測定結(jié)果的3.143倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法檢出限(3.143s)，結(jié)果見表1。

表1 線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.1 Linearity ranges，linear regression equations，correlation coefficients and detection limits

2.8 準(zhǔn)確度和精密度

測定CBs時(shí)，土壤樣品的制備方法可以采用兩種:樣品經(jīng)冷凍干燥后，以正己烷為萃取溶劑進(jìn)行加速溶劑萃取，將萃取液濃縮后按色譜條件進(jìn)行測定(簡稱干法)；新鮮樣品以正己烷與丙酮以體積比1∶1組成的混合液為萃取溶劑進(jìn)行加速溶劑萃取，萃取液經(jīng)脫水和硅酸鎂小柱凈化后收集所有淋洗液，將淋洗液濃縮后按色譜條件進(jìn)行測定(簡稱濕法)。分別采用干法和濕法制備土壤樣品，按試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見表2。

由表2可知:回收率為45.3%～140%，RSD 為2.7%～24%。方法的準(zhǔn)確度和精密度滿足HJ 835－2017的要求。

2.9 樣品分析

在湖北省鄂州市葛店開發(fā)區(qū)某農(nóng)藥廠(現(xiàn)已停止生產(chǎn))生產(chǎn)車間附近采集5處土壤表層樣品，分別為廠界西南、廠界東南、生產(chǎn)車間東南1＃門、生產(chǎn)車間西南2＃門和車間東面3＃門。

按試驗(yàn)方法用干法對土壤樣品進(jìn)行分析。結(jié)果表明:在生產(chǎn)車間東南1＃門、生產(chǎn)車間西南2＃門這2處采集的土壤樣品中檢出HCB，測定值依次為0.018，0.024 mg·kg－1。

表2 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.2 Results of tests for accuracy and precision(n＝6)