摘要 ：由于土壤基質(zhì)本身較復(fù)雜，且常規(guī)分析所涉及的半揮發(fā)性有機物種類較多，對土壤中半 揮發(fā)性有機污染物的檢測存在一定難度。本方法參考美國 EPA8270D 方法和新國家標(biāo) 準(zhǔn) HJ834-2017、HJ835-2017 的內(nèi)容，建立了僅需一針進(jìn)樣并能快速篩查、分析土壤中 147 種半揮發(fā)性有機物的方法。該方法涵蓋了土壤中的苯系物、苯酚類、苯胺類、硝基芳 香烴類、氯代芳烴類、多環(huán)芳烴類和有機氯農(nóng)藥等半揮發(fā)性有機物的分析，并且獲得了出 色的回收率和檢測限，整個實驗過程中的樣品前處理快速、簡便，儀器分析方法快速、 穩(wěn)定。

前言 ：隨著中國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，工業(yè)企業(yè)規(guī)模不斷擴大，長期累積的環(huán)境問題開始凸顯。 土壤作為人類生存和發(fā)展的重要環(huán)境因素，其污染狀況越來越受到人們關(guān)注。在此背景 下，國家頒布的“土十條”及相關(guān)的“分析測試方法技術(shù)規(guī)定”使土壤污染狀況詳查成為 熱點。半揮發(fā)性有機物廣泛分布于環(huán)境土壤中。由于其難以揮發(fā)或降解的特性，甚至某些 化合物還具有持久性和生物蓄積性，因此會在環(huán)境中長期沉積和遷移。 半揮發(fā)性有機物種類繁多，特性不一，常見的有苯酚類、苯胺類、硝基芳香烴類、氯代芳 烴類、多環(huán)芳烴類和有機氯有機磷農(nóng)藥等。因此，有關(guān)半揮發(fā)性有機物檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法大 多側(cè)重于其中某一類，未見同時測定土壤中 147 種半揮發(fā)性有機物的方法。本方法參考 美國 EPA 8270D 方法[1]、新國家標(biāo)準(zhǔn)《HJ834-2017 土壤和沉積物 半揮發(fā)性有機物的測 定 氣相色譜-質(zhì)譜法》[2] 以及《HJ 835-2017 土壤和沉積物 有機氯農(nóng)藥的測定 氣相色譜質(zhì)譜法》[3]，建立了一針進(jìn)樣、同時測定土壤中 147 種半揮發(fā)性有機物的氣質(zhì)聯(lián)用分析 方法。

土壤樣品的提取和凈化在測定土壤中半揮發(fā)性有機物的過程中起 到關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)方法大多針對某一類化合物進(jìn)行提取和凈化， 各有其優(yōu)缺點。本方法通過比較實驗，終選用國家標(biāo)準(zhǔn)《HJ 783-2016 土壤和沉積物 有機物的提取 加壓流體萃取法》中規(guī)定 的方法，對土壤中 147 種不同性質(zhì)的半揮發(fā)性有機物進(jìn)行萃取， 不僅精減了樣品的凈化步驟，還保證了樣品的回收率，提高了分 析效率。

實驗部分 ：試劑與樣品 半揮發(fā)性有機物標(biāo)準(zhǔn)品：AccuGrand 64 組分半揮發(fā)性有機物混合 標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 mg/L 購于 Accustandard；AccuGrand 39 組分半 揮發(fā)性有機物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 mg/L 購于 Accustandard； 22 組分有機氯農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，2000 mg/L 購于 Accustandard； 3 組分 o,p’-滴滴涕混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 mg/L 購于 o2si；TCL 聯(lián) 苯胺混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，2000 mg/L 購于 Supelco；硝基氯苯混合標(biāo) 準(zhǔn)溶液，2000 mg/L 購于 o2si；以及部分由 Dr. Ehrenstorfer 提供 的純物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品 8270D 替代物：EPA8270 BNA 替代物標(biāo)準(zhǔn)溶液，4000 mg/L 購 于 o2si 8270D 內(nèi)標(biāo)物：EPA8270 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，4000 mg/L 購于 o2si 二氯甲烷、丙酮、正己烷，農(nóng)藥殘留級，購自 ACS (Anaqua Chemicals Supply) 公司。無水硫酸鈉，購自國藥集團化學(xué)試劑有 限公司，在 450 °C 下焙燒 4 h，冷卻后裝瓶保存于干燥器中 土壤樣品：來至于用戶實地采集土樣，包括污染土樣與一般土樣 儀器和設(shè)備 Agilent Intuvo 9000 氣相色譜/5977B 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)，EI 離子源，配備 ALS7693 自動進(jìn)樣器。 其它設(shè)備：加壓流體萃取儀；經(jīng)典式玻璃索氏提取裝置；超聲萃 取儀；翻轉(zhuǎn)式振蕩萃取器；Kuderna-Danish (K-D) 濃縮裝置；8 孔 恒溫水浴鍋，溫度范圍 37–100 °C (± 0.5 °C)。

樣品預(yù)處理 取空白石英砂，用正己烷反復(fù)清洗三次，作為空白樣品用于空白 加標(biāo)實驗。取實際污染土壤樣品，自然風(fēng)干、研磨后，過 100 目 孔徑尼龍篩，在 250 mL 玻璃瓶中密封保存，作為實際樣品進(jìn)行 加標(biāo)分析。

樣品萃取 索氏萃取法[4] 準(zhǔn)確稱取 2.0 g 樣品，放入濾紙筒中，如制備加標(biāo)樣品，此時加 入標(biāo)準(zhǔn)品和替代物；將濾紙筒置于索氏提取器中，在 500 mL 圓 底燒瓶中加入 150 mL 丙酮:二氯甲烷 (1:1, V/V) 混合溶劑，加熱回 流 18 h，每小時 4–6 次回流；萃取結(jié)束后進(jìn)行過濾，待濃縮。 超聲波萃取法[5] 準(zhǔn)確稱取 2.0 g 樣品置于 100 mL 燒杯中，如制備加標(biāo)樣品，此時 加入標(biāo)準(zhǔn)品和替代物；加入約 50 mL 丙酮:二氯甲烷 (1:1, V/V) 混 合溶劑，超聲波萃取 10 min；離心分離出萃取液，重復(fù) 3 次，將 3 次萃取液混合，待濃縮。 翻轉(zhuǎn)振蕩萃取法 準(zhǔn)確稱取 2.0 g 樣品置于 250 mL 藍(lán)蓋瓶中，如制備加標(biāo)樣品，此 時加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和替代物；加入 100 mL 丙酮:二氯甲烷 (1:1, V/V) 混合溶劑，蓋上瓶蓋，于翻轉(zhuǎn)振蕩器上振搖 2 h，轉(zhuǎn)速 30 r/min ± 2 r/min；振搖結(jié)束后進(jìn)行過濾，待濃縮。 加壓流體萃取法[6] 準(zhǔn)確稱取 2.0 g 樣品置于 10 mL 的萃取池內(nèi)，如制備加標(biāo)樣品， 此時加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和替代物；加入丙酮:二氯甲烷 (1:1, V/V) 混合 溶劑進(jìn)行萃取，加速溶劑萃取儀的溫度設(shè)定為 100°C，壓力設(shè)定 為 100 bar，預(yù)加熱平衡 5 min，靜態(tài)萃取時間為 5 min，溶劑淋 洗 60% 萃取池體積，氮氣吹掃時間 1 min，循環(huán) 2 次，待濃縮。 樣品濃縮 所有萃取液轉(zhuǎn)移至 K-D 濃縮裝置進(jìn)行濃縮，終樣品濃縮定容至 1 mL，待上機測試。KD 濃縮裝置含 10 mL 接收管、 500 mL 加 液燒瓶、三球施耐德柱 (Snyder Column) 和兩球施耐德柱，使用 前需用二氯甲烷潤洗一遍，棄去廢液后使用。 終樣品濃縮定容至 1 mL 體積，準(zhǔn)備上機分析

色譜條件 色譜柱： Agilent HP-5MS UI 毛細(xì)管柱，30 m × 250 μm × 0.25 μm 程序升溫： 初始溫度 45 °C，保持 2 min，以 20 °C/min 升溫到 265 °C，以 6 °C/min 升溫到 285 °C，再以 10 °C/min 升溫 到 320 °C，保持 4 min 進(jìn)樣口溫度： 300 °C 芯片式保護(hù)柱溫度設(shè)置： 跟蹤柱溫 芯片式流路溫度： 320 °C； 載氣： 氦氣：1 mL/min 進(jìn)樣量： 1.0 μL，不分流模式 質(zhì)譜條件 離子源： EI，70 eV 離子源溫度： 280 °C 四極桿溫度： 150 °C 采集模式： Scan 全掃描 掃描范圍： 35–500 m/z 傳輸線溫度： 280 °C 溶劑延遲： 3.9 min

結(jié)果與討論 ：半揮發(fā)性有機物的分離 由于半揮發(fā)性有機污染物的沸點在 170–350 °C 的范圍內(nèi)，因此分 離這些物質(zhì)需要使用具有高溫耐受性的色譜柱。美國 EPA 8270D 方法推薦使用 HP-5MS 或類似色譜柱，本方法采用具有超低柱流 失性的 Agilent HP-5MS UI 色譜柱進(jìn)行目標(biāo)化合物分離。圖 1 為 5 mg/L 混合溶液中 147 種半揮發(fā)性有機物標(biāo)準(zhǔn)品、6 種內(nèi)標(biāo)和 6 種替代物的總離子流色譜圖。從圖中可以看出，HP-5MS UI 色 譜柱能夠很好地分離大部分目標(biāo)化合物，且絕大部分化合物均獲 得了較高的豐度值。

 不同樣品萃取方法的比較 對于篩查實驗來說，萃取方法和萃取效率至關(guān)重要。本文在土壤 中半揮發(fā)性有機物的分析方法開發(fā)過程中，對不同萃取方法所得 到的回收率進(jìn)行了比較。為盡可能減小土壤背景對實驗的影響， 取自然風(fēng)干后的土壤樣品，過 100 目篩后，經(jīng)馬弗爐 450 °C 烘 烤 3 h，冷卻至室溫后裝瓶密封，作為萃取方法實驗空白土壤樣 品。將標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇稀釋至一定濃度后，在萃取前加入空白土 壤樣品中，充分混合，經(jīng)過上文所述 4 種萃取方法和濃縮方法處 理后，制備得到目標(biāo)化合物濃度達(dá)到 2.5 μg/g 的待測樣品。 采用 4 種萃取方法（索氏萃取、超聲波萃取、翻轉(zhuǎn)振蕩萃取和 加壓流體萃取）所得到的空白土壤樣品中目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收 率結(jié)果如表 1 所示。從中可以看出，四種萃取方法的目標(biāo)化合 物加標(biāo)回收率結(jié)果差異不大，加壓流體萃取方法所得到的回收率 略高。綜合考慮回收率、萃取樣品所需的時間、儀器自動化程度 及可操作性等因素，本文選用加壓流體萃取法作為樣品萃取 方法。

結(jié)論 ：本文成功開發(fā)了同時分析土壤樣品中多種半揮發(fā)性有機物的方 法。通過對不同萃取方法所得回收率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)加壓流體 萃取法更適合批量樣品的處理，萃取速度快、自動化程度高， 節(jié)省溶劑和時間。此外，為保證化合物的回收率和檢出率，在樣 品前處理過程中省去了凈化步驟，經(jīng)萃取和濃縮后直接進(jìn)樣分 析，節(jié)省了樣品預(yù)處理的時間。本文采用新的 Agilent Intuvo 9000 GC/5977B GC/MS，配備了*的芯片式保護(hù)柱和直接加 熱技術(shù)，既提高了分析速度，又能夠有效地耐基質(zhì)污染，適用于 經(jīng)過簡單前處理的批量樣品篩查分析。芯片式保護(hù)柱可以使色譜 柱和質(zhì)譜檢測器承受的污染大大減少，只需更換芯片式保護(hù)柱， 無需切割色譜柱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；而普通氣相色譜質(zhì)譜系 統(tǒng)，無法避免頻繁切割色譜柱和清洗質(zhì)譜離子源的工作；直接加 熱技術(shù)有效地提高了樣品分析的速度，本文中分析方法時間總共 22 min，而根據(jù) EPA8270D 或 HJ 834-2017 標(biāo)準(zhǔn)中提供的分析方 法時間為 40 min 左右，節(jié)省了約 50% 的時間?？傮w而言，整個 實驗方法簡單、快速、穩(wěn)定，并能夠滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。