不同土壤基质中六六六、滴滴涕含量净化及检测方法研究.pdf

2023年08月|550 引言20 世纪 60 年代至 80 年代初，有机氯农药(OCPS)是我国主要生产的农药种类1，其中使用最早、应用最广的杀虫剂为六六六(BHC)和滴滴涕(DDT)2-5。六六六在我国的总产量曾达 490 万吨，占世界生产量的 33%，滴滴涕总产量曾达 46 万吨，占世界生产量的20%6，二者都是光谱、长效类农药，具有理化性质稳定、难分解和持留期长的特点7。由于有机氯农药广泛存在对环境残留毒害作用8，1983 年，我国已停止有机氯农药的生产9。但直至今日，土壤中六六六和滴滴涕的含量仍然是各环境监测站重要监测项目。六六六包含四种异构体(-六六六、-六六六、-六六六、-六六六)，滴滴涕包含四种衍生物(pp-DDE、pp-DDD、op-DDT、pp-DDT)，土壤中的六六六和滴滴涕通常使用加速溶剂萃取技术(accelerated solvent extraction，ASE)提取10-11。实际样品中，提取液成分复杂、杂质较多、颜色不澄澈透明12，使用气相色谱法上样分析，谱图往往出现大量杂质峰，易出现假阳性检出，甚至出现严重基体效应干扰以至于无法准确定位目标化合物峰，因此，其净化方案的选取尤为重要。土壤中六六六和滴滴涕的净化方案主要有固相萃取法和浓硫酸净化法，现今研究普遍认为固相萃取净化法便捷快速，净化效果好，优于浓硫酸净化法。但在本次对实际土壤的检测验证中发现，在基体复杂的实际土壤中，固相萃取法净化法常常使用的市售商品小柱能力有限，负载能力较差、适用范围较窄，浓硫酸净化法则具有更广的普适性。本研究重点验证并优化了提取液净化条件，比较使用固相萃取净化法(SPE)和浓硫酸净化浓缩法在不同基质中的净化效果，结合气相色谱法(electron capture detector，ECD)和双柱定量定性法分析，期待建立一种可应用于实际样品中的适用不同土壤基质中六六六、滴滴涕含量净化 及检测方法研究邱培(广东省广州生态环境监测中心站，广东 广州 510030)摘要：研究检测土壤中六六六、滴滴涕 8 种有机氯农药含量的双柱气相色谱法，分析对比浓硫酸净化法和固相萃取净化法的净化效果。实验结果表明，在基体较为干净的空白加标和市售土壤标准样品中，两种净化方法效果基本一致，但在基体复杂的实际土壤样品中，浓硫酸净化法的净化效果更加优异，2.00 g/kg 和 20.0 g/kg 实际土壤样品加标回收率分别为 77%111%和 82%96%，相对标准偏差介于 3.9%14.0%和 6.8%9.0%之间，精密度、准确度等指标均有优化，已用于实际土壤样品中有机氯农药检测。关键词：滴滴涕；六六六；浓硫酸磺化法；固相萃取中图分类号：X8 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)24-0055-06DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.24.015Research on Purification and Determination Methods of BHC and DDT in Different Soil SubstratesQIU Pei (Guangzhou Sub-branch of Guangdong Ecological and Environmental Monitoring Center,Guangzhou 510030,China)Abstract:To study a method for determination of 8 organochlorine pesticides BHC and DDT in soil by the double column gas chromatography(GC)method and the comparison of the purification effect of sulphonation method and solid phase extraction.Based on the result of this study,the purification effect of the two methods is almost equal in the blank spiked samples and the soil standard samples,but in the actual soil samples with complex component,the purification effect of sulphonation method is better than solid phase extraction.When the concentrations are 2.00 g/kg and 20.0 g/kg,the recoveries were 77%-111%and 82%-96%,the relative standard deviations were 3.9%-14.0%and 6.8%-9.0%,respectively.The precision,accuracy and other indicators are optimized compared with the current standard method.The resulted spectrogram was and this method has been applied to the determination of 8 organochlorine pesticides in practical soil samples.Keywords:DDT;BHC;sulphonation method;solid phase extraction二校-2023-8-下期.indd 552023/8/17 14:51:19质量与检测56|2023年08月范围广、净化能力强、高效、谱图明晰、假阳性低、高灵敏度和准确度的净化方法。1 实验部分1.1 试剂与仪器8 种六六六、滴滴涕有机氯农药混合标准溶液(AccuStandad，1 000 g/mL)，包 含-六 六 六、-六 六 六、-六 六 六、-六 六 六、pp-DDE、pp-DDD、op-DDT、pp-DDT；4，4-滴滴涕、异狄氏剂混合标准溶液(Reagecon，200 g/mL)。正 己 烷(HPLC，Supelco)、丙 酮(HPLC，CNW Technologies)、浓硫酸(GR，广州化学试剂厂)、石英砂(AR，国药化学试剂有限公司，450 烘烤 4 h)、无水硫酸钠(AR、广州化学试剂厂，450 烘烤 4 h)、硅藻土(AR，国药化学试剂有限公司，450 烘烤 4 h)、弗罗里硅土萃取小柱(CNW Technologies，1 g，6 mL)。气相色谱仪(Thermo Scientific Trace 1310，带 双 ECD 检 测 器)、全 自 动 平 行 浓 缩 仪(RayKOL，MPE)、加 压 流 体 萃 取 仪(Thermo DIONEX 350)、定 量 气 相 色 谱 柱(Thermo，TG，5MS，30 m0.25 mm 0.25 m)、定 性 气 相 色谱柱(Thermo，TG，1701MS，30 m0.25 mm 0.25 m)、电子天平(SHANGPING，YP202N)。市 售 有 证 标 准 土 壤 样 品(Reagecon，浓 度54.1202.0 g/kg，不确定度 12.8%42.0%)，实际土壤样品采自广东省某市农田地，时间为 2022 年 8 月，样品采集后冷冻(-20)保存至分析。1.2 分析方法1.2.1 ASE 提取除去样品中的异物，称取样品于研钵中，加入适量硅藻土，研磨均化成流砂状。使用加压流体萃取仪进行样品的提取：正己烷和丙酮混合溶剂(11)，萃取温度 100，压力 10.34 MPa，静态萃取时间 6.0 min，溶剂淋洗体积为 60%池体积，氮吹 100 s，循环萃取 2 次，收集萃取液。1.2.2 样品净化浓硫酸净化浓缩法：萃取后，将萃取液浓缩至约10 mL 并转移至分液漏斗中，加入 1 mL 浓硫酸，振摇洗涤，静置分层后弃去硫酸层，按照上述步骤重复数次，直至加入的正己烷提取液二相界面清晰均呈透明时止。然后向弃去硫酸层的正己烷提取液中加入硫酸钠溶液(浓度 0.02 g/mL)，振摇十余次，待其静置分层后弃去水层，如此重复至水相中性时止(一般 24 次)，转移出提取液，并使用正己烷洗涤分液漏斗三次，合并洗涤液，加入无水硫酸钠静置除水，浓缩定容至 1.0 mL。固相萃取净化法：用约 8 mL 正己烷洗涤弗洛里硅土小柱，保持弗洛里硅土小柱内吸附剂表面浸润。用吸管将浓缩后的提取液转移到弗洛里硅土小柱上停留 1 min 后，弃去流出液。加入 2 mL 丙酮-正己烷混合溶剂(体积比 19)并停留 1 min，用 10 mL 小型浓缩管接收洗脱液，继续用丙酮-正己烷混合溶剂(体积比19)洗涤小柱，至接收的洗脱液体积到 10 mL 为止，浓缩定容至 1.0 mL。1.2.3 气相色谱条件进样口温度：260；进样方式：不分流进样；载气：高纯氮气，1.0 mL/min，恒流；尾吹气：高纯氮气，20 mL/min；检测器温度：280；进样量：1.0 L；柱温升温程序：从 120 开始，以 12/min 升温速率至180，保持 5 min，再以 7 /min 升温速率至 260，保持 1 min，共 22.5 min。2 结果与讨论2.1 标准色谱图和标准曲线8 种有机氯农药的色谱流出曲线如图 1 所示。准确移取 10 L 的 8 种有机氯农药混合标准溶液加入 990 L 正己烷溶剂中，配制成浓度为 10.0 g/mL 的标准贮备液；准确移取 100 L 标准储备液加入900 L 正己烷溶剂中，配制成浓度为 1.0 g/mL 的标准储备液。准确移取 2.0 L、10.0 L 标准储备液，分别加入 998 L、990 L 的正己烷溶剂中，准确移取 5.0 L、10.0 L、25.0 L、50.0 L 标 准 贮 备 液分 别 加 入 995 L、990 L、975 L、950 L 的正己烷溶剂中，配 制 成 浓 度 为 2.0 ng/mL、10.0 ng/mL、50.0 ng/mL、100 ng/mL、250 ng/mL 和 500 ng/mL 的标准系列。按照仪器条件，由低浓度到高浓度依次对标准系列溶液进行进样、检测，记录目标物的保留时间、峰面积。以标准系列溶液中目标物浓度为横坐标，以其对应的峰面积为纵坐标，建立标准曲线，线性回归方程、相关系数如表 1 和表 2 所示，校准曲线回归方程的相关系数大于 0.995，符合实验要求。2.2 两种净化方法精密度和回收率对比2.2.1 空白加标样品和市售标准土壤样品分称 38 份空白土壤样品(10.0 g/份)，其中 36 份加入一定量的六六六、滴滴涕标准溶液，配置成加标浓度为 0.5 g/kg、10.0 g/kg、45.0 g/kg 的空白加标二校-2023-8-下期.indd 562023/8/17 14:51:192023年08月|57样品，其中每种浓度 12 份，两种净化方法各 6 份备用；分称 12 份市售标准土壤样品(2.0 g/份)，两种净化方法各 6 份备用。在以上土壤样品中加入适量硅藻土混合均匀后，使用 ASE 萃取法提取，提取液分别采用浓硫酸净化法和固相萃取柱净化法净化，比较空白加标样品和市售标准土壤样品的检测谱图和净化效果、回收率及相对偏差，结果如图 2、表 3 和图 3、表 4 所示。根据数据可知，由于空白加标样品和市售标准土壤样品因基底较为干净，两种方法净化效果差距不大，其中弗罗里硅土萃取小柱净化加标回收率为89%111%，相对偏差为 2.3%7.9%；浓硫酸净化加标回收率为 76%92%，相对偏差为 1.1%6.3%。两种净化方法均满足实际检测需要，展现出较好的谱图峰形，空白加标样品具有较好的准确度、精密度，市售标准土壤样品测定结果均在质量控制范围内。2.2.2 实际土壤加标样品分称 20 份实际土壤样品(10.0 g/份)，其中 18 份加入一定量的六六六、滴滴涕标准溶液，配置成加标浓度为 2.0 g/kg、20.0 g/kg 的实际土壤加标样品，其中 2.0 g/kg 样品 12 份，两种净化方法各 6 份备用，20.0 g/kg 样品 6 份；加入适量硅藻土混合均匀后，使用 ASE 萃取法提取。因本次实际需测定的土壤样品基底复杂、杂质含量多，ASE 萃取液为深黄色较澄清溶液，浓缩后普遍出现灰黑色悬浊物，分别采用弗洛里硅土小柱净化和浓硫酸净化，谱图如图 4 所示，回收率及相对偏差数据结果如表 5 所示。浓缩液经固相萃取小柱净化后能去除大部分色素，颜色变为无色透明，但谱图仍然存在大量杂质峰，并产生严重基体效应干扰，整体基线抬高以至于无法准确定位目标化合物。经实验测定后，回收率范围为39%126%，相对偏差为 11%56%，部分化合物回收率较低，如-六六六和 pp-DDT 回收率仅为 39%。浓缩液经浓硫酸净化后，基体效应干扰基本消除，基线整体平直，8 种六六六和滴滴涕因其在浓硫酸中稳定的性质，均在谱图中表现出清晰的峰形，结合双柱定性定量法即可成功定位目标化合物及其含量，低浓度加标样品(2.00 g/kg)回收率范围为77%111%，相 对 偏 差 3.9%14.0%；中 浓 度 加 标样品(20.0 g/kg)回收率范围 82%96%，相对偏差6.8%9.0%，均具有较好的准确度和精密度，符合实际实验检测需要。因此，在基体十分复杂的实际土壤样品中，弗洛里硅土小柱净化能力有限，部分化合物受土壤基质干扰，无法获得较好的回收率，无法满足实际检测需要。浓硫酸净化法则能够大大降低实际土壤样品中其他杂质干扰，在复杂基体处理中具备明显优势，符合实际检测工作需要。表1 线性回归方程、相关系数(定量气相色谱柱TG-5MS)编号化合物名称线性回归方程相关系数1-六六六y=6.0103x0.9972-六六六y=5.5103x0.9973-六六六y=2.4103x0.9974-六六六y=5.6103x0.9965pp-DDEy=4.1103x0.9976op-DDTy=2.4103x0.9987pp-DDDy=2.7103x0.9978pp-DDTy=3.1103x0.998表2 线性回归方程、相关系数(定性气相色谱柱TG-1701MS)编号化合物名称线性回归方程相关系数1-六六六y=9.3103x0.9982-六六六y=8.4103x0.9983-六六六y=3.6103x0.9984-六六六y=7.8103x0.9975pp-DDEy=6.6103x0.9986op-DDTy=3.9103x0.9997pp-DDDy=5.0103x0.9998pp-DDTy=4.9103x0.999图1 8种有机氯农药的标准色谱图二校-2023-8-下期.indd 572023/8/17 14:51:20质量与检测58|2023年08月表3 空白加标回收率、精密度对比化合物Compound空白样品测定值弗罗里硅土萃取小柱净化浓硫酸净化加标浓度0.5 g/kg加标浓度10.0 g/kg加标浓度45.0 g/kg加标浓度0.5 g/kg加标浓度10.0 g/kg加标浓度45.0 g/kg回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)-六六六未检出1027.91114.5915.6761.1795.7761.5-六六六未检出1082.31095.5895.9762.1845.9783.3-六六六未检出903.31115.4944.3761.1816.3772.4-六六六未检出1064.71104.51004.7924.3836.3813.9pp-DDE未检出1035.91102.31014.1803.5886.2834.5pp-DDD未检出1006.51116.3965.5783.3886.4865.2op-DDT未检出1082.31115.0954.3824.4896.0864.8pp-DDT未检出977.81104.1983.3904.2926.1895.53 结语本文优化了土壤中有机氯农药检测方法，对比分析了两种净化方法效果，使用双柱定性定量完成检测。根据结果可知，在较为干净的空白加标样品、市售标准土壤样品中，固相萃取净化法和浓硫酸净化法效果基本一致。但在实际土壤加标样品中，固相萃取净化法常使用的市售商品小柱净化能力有限，出现较严重基体效应干扰，回收率范围为 39%126%，相对偏差为11%56%，部分化合物回收率较低；浓硫酸净化法可较大消除基体效应干扰，呈现清晰完整的目标化合物峰形，整体回收率范围为 77%111%，测定结果均在保证值范围内，具有优异的普适性和可操作性。因此，当检测的样品基质过于复杂、超出已有固相萃取柱净化能力时，使用浓硫酸净化法可以获得优异的净化效果。图2 空白加标样品谱图(a)弗罗里硅土萃取小柱净化(b)浓硫酸净化二校-2023-8-下期.indd 582023/8/17 14:51:202023年08月|59参考文献：1 华小梅,江希流.我国农药的生产使用状况及其对环境的影响J.环境保护,1999(09):23-25.2 王阳,荆杰,雷雨辰,等.典型耕地土壤有机氯农药残留特征、来源解析及风险评价J.环境化学,2023,42(6):1911-1921.3 鲁炳闻,刘海萍,徐鹏,等.土壤标准样品中有机氯农药的加速溶剂萃取/净化方法优化J.中国测试,2015,41(03):55-60.4 雷梁晓晖,解启来,郑芊,等.雷州半岛南部典型农用地土壤-作物的有机氯农药残留特征和健康风险评价J.环境科学,2022,43(01):500-509.5 温茹淑,宋涌泉,郑祉欣.梅州土壤及底泥有机氯农药检测与评价J.嘉应学院学报,2021,39(06):29-34.6 赵玲,滕应,骆永明.我国有机氯农药场地污染现状与修复技术研究进展J.土壤,2018,50(03):435-445.7 李国学,孙英.高温堆肥对六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的降解作用研究J.农业环境保护,2000(03):141-144.表4 市售标准土壤样品质量控制数据化合物Compound固相萃取净化浓硫酸净化平均值/(g/kg)质量控制范围/(g/kg)真值/(g/kg)相对误差/%平均值/(g/kg)质量控制范围/(g/kg)真值/(g/kg)相对误差/%-六六六47.425.977.154.1-12599293944651-8-六六六51.018.477.759.3-14638292942650-2-六六六75.432.510781.2-7622293943651-4-六六六78.144.710981.2-4576293943651-12 pp-DDE10448.7153108-3534241776535-0.2pp-DDD12085.8191135-1160123977153213 op-DDT10487.8191135-235742417765357 pp-DDT192119286202-55622407735335 图3 市售标准土壤样品谱图(a)弗罗里硅土萃取小柱净化(b)浓硫酸净化二校-2023-8-下期.indd 592023/8/17 14:51:20质量与检测60|2023年08月表5 实际土壤样品加标回收率、精密度对比化合物Compound实际土壤样品测定值固相萃取净化浓硫酸净化加标浓度2.0 g/kg加标浓度2.0 g/kg加标浓度20.0 g/kg回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)回收率/%(n=6)相对偏差(n=6)-六六六未检出116138914826.8-六六六未检出8933773.9926.8-六六六未检出12622816.2917.4-六六六未检出3956908.9947.3pp-DDE未检出8218827.8919.0pp-DDD未检出107111118.1968.7op-DDT未检出70219810948.6pp-DDT未检出39129912958.1图4 实际土壤样品加标谱图(b)浓硫酸净化(a)弗罗里硅土萃取小柱净化8 袁旭音,王禹,陈骏,等.太湖沉积物中有机氯农药的残留特征及风险评估J.环境科学,2003(01):121-125.9 安琼,董元华,王辉,等.苏南农田土壤有机氯农药残留规律J.土壤学报,2004(03):414-419.10 佟玲,黄园英,张玲金,等.土壤中持久性有机污染物分析的前处理方法J.岩矿测试,2008(02):81-86.11 施玉格,王琳琳,李媛,等.土壤中六六六、滴滴涕等8 种有机氯农药残留检测前处理方法探讨J.干旱环境监测,2022,36(03):97-101.12 相雷雷,宋洋,卞永荣,等.土壤中10 种多溴联苯醚的加速溶剂-固相萃取净化方法优化研究J.分析化学,2016,44(05):671-677.13 中华人民共和国水利部.水环境监测规范:SL 2132019S.北京:中国水利水电出版社,2014.作者简介：邱培(1995-)，女，汉族，初级工程师，硕士，毕业于中山大学化学学院，工作单位为广东省广州生态环境监测中心站，主要研究方向为环境监测分析与评价，E-mail：。二校-2023-8-下期.indd 602023/8/17 14:51:20