气相色谱法测定淡水养殖区底质中的五氯酚

时间：2021-02-10 09:08:20 大专毕业论文我要投稿

气相色谱法测定淡水养殖区底质中的五氯酚

　　气相色谱法测定淡水养殖区底质中的五氯酚【1】

　　摘要：采用气相色谱确立了1种持久性有机污染物五氯酚在淡水养殖区底质中的检测方法。

　　比较了不同提取试剂、不同提取方法、不同提取时间淡水养殖区底质中五氯酚的加标回收率。

　　用SPSS16.0统计软件中的广义线性模型进行统计分析。

　　结果表明：以正己烷：丙酮=1：1为溶剂，超声波提取法提取底质中的五氯酚，提取时间为5min，外标法定量，经气相色谱法-ECD检测器测定回收率最好。

　　五氯酚在0.8-80?g/L范围内，其浓度与色谱峰面积有很好的线性关系。

　　相关系数为0.997，检出限为2.93?g/kg。

　　在8?g/kg、40?g/kg、160?g/kg 3个浓度水平，平均添加回收率为81.3%～91.1%，相对标准偏差为1.21%～1.63%，定量检出限为7.79?g/kg。

　　方法准确度和精密度较好，满足淡水养殖区底质中五氯酚残留量监测的要求。

　　关键词：有机污染物;五氯酚;底质;气相色谱法;加标回收率

　　五氯酚，又称五氯苯酚(pentachlorophenol，简称PCP)常被用作杀虫剂、防腐剂和除草剂等。

　　PCP挥发性很低，难以通过空气迁移。

　　在通常条件下不被氧化，也难于水解，但容易光解和被生物降解。

　　包括我国在内的许多国家将PCP列为环境优先监测污染物之一，目前已经基本停止使用，但因为其残效期长，属于对水域环境有严重破坏又难以修复的药物，所以迅速准确地测定养殖池塘泥中PCP的残留量，以及采取相应的修复措施对于保证水产品质量和人类健康具有重要的意义。

　　关于土壤中五氯酚的检测方法虽然很多，但仅限于农田、红壤、江河湖泊底泥、植物园土壤、砂壤土、标本库等检测[1～12]。

　　本文以淡水养殖区底质为研究对象，确立了一套合适的检测五氯酚的方法。

　　1 材料与方法

　　1.1 主要仪器与试剂

　　CP3800气相色谱仪(美国，Varian公司)、色谱柱类型：CP8751(30m×0.25mm×0.39mm)、调速多用振荡器(金坛市宏华仪器厂)、超声波振荡器、高速分散均质机(上海标本模型厂)、脱水柱、50mL离心管、50mL容量瓶、1.00mL胖度吸管、125mL分液漏斗等。

　　五氯酚标准溶液(1.00mg/mL，2mL/支，中国计量科学研究院)、甲醇、正己烷、丙酮均为色谱纯(美国，Tedia公司)、乙酸酐(分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司)、浓硫酸(优级纯，中国巨化集团公司)、碳酸钾(分析纯，宜兴市第二化学试剂厂)、无水硫酸钠(分析纯，上海试四赫维化工有限公司)，使用前在650℃灼烧4h，取出冷却后，置干燥器中备用。

　　1.2 实验方法

　　1.2.1 色谱条件

　　进样口温度：250℃，ECD检测器温度：300℃，升温程序：140℃保持2min，以10℃每分钟的速度升高到200℃保持4min，柱流速：2.0mL/min，尾吹：30mL/min，进样量：1.0?l。

　　1.2.2 标准曲线的制作

　　将安剖瓶中2mL的五氯酚标准溶液全部转移至50mL容量瓶中，用甲醇润洗安剖瓶5次，将润洗液转移至容量瓶中，再定容至刻度线。

　　此时五氯酚浓度为40mg/L。

　　再取1.00mL40mg/L五氯酚于50mL容量瓶中，用甲醇定容至50mL，则五氯酚浓度为0.8mg/L。

　　在装有20mL0.1mol/L碳酸钾溶液的7个125mL分液漏斗中分别加入0、5、10、50、100、250、500μl0.8mg/L的五氯酚标准使用液，混匀。

　　加入1.0mL乙酸酐，振摇5min后加入5mL正己烷，振摇5min，静置分层后弃去水相，收集正己烷相。

　　正己烷相经无水硫酸钠脱水后定容至5.0mL。

　　得到浓度为0.0μg/L、0.8μg/L、1.6μg/L、8μg/L、16μg/L、40μg/L、80μg/L的五氯苯乙酸酯标准系列溶液。

　　1.2.3 样品的准备

　　取湖州淡水养殖区的底质(土壤或泥样)，称取重量，记录。

　　然后将称取过重量的`底质放入105℃烘箱中过夜烘干、冷却、称重。

　　再重复烘干、冷却、称重，直到烘干样品达到恒重(2次称量结果差别不超过0.001g)。

　　通过烘干前样品重量减去烘干后样品重量计算水分含量，从而得出1.00g干重样品相当于湿重样品的重量。

　　称取5份相当于1.00g风干土重的底质于50mL离心管中。

　　2份作为空白，3份加标，加标量分别为10μl、50μl、200μl 0.8mg/L的五氯酚标准溶液。

　　1.2.4 五氯酚的提取

　　1.2.4.1 提取试剂和方法的选择

　　取1.2.3的样品，加1mL 50%浓硫酸，加10mL正己烷或正己烷：丙酮=1：1，分别采用高速分散均质法(1min)、超声波法(30min)、振荡法(30min)提取五氯酚，静置5min，取5mL上清液。

　　再加10mL相同溶剂，同样方法提取五氯酚，静置5min，取5mL上清液。

　　合并上清液。

　　加0.1mol/L碳酸钾10mL振荡反提取2次，弃去有机相，取下层水相。

　　加1mL乙酸酐，振荡5min，加入5mL正己烷，振荡5min，取上清液。

　　用无水硫酸钠脱水，定容至5.0mL。

　　1.2.4.2 得出最佳提取方法

　　比较2种试剂和3种方法进行五氯酚提取的加标回收率，得出最佳提取方法。

　　1.2.5 数据处理

　　用SPSS16.0统计软件中的广义线性模型(General linear Model)进行方差分析，按α=0.05水准，广义线性模型p值=0.000，说明模型有统计学意义。

　　1.3 方法的评价

　　通过线性范围和检出限、精密度和准确度来确定本方法是否符合农药残留检测的要求。

　　2 结果与讨论

　　2.1 提取试剂的确定

　　提取五氯酚的加标回收率如表1和表2：　　由表1可以看出：以正己烷：丙酮=1：1为溶剂提取的五氯酚溶液加标回收率明显高于正己烷为溶剂的回收率。

　　这与孙磊等的研究结果相同。

　　在pH近于五氯酚解离常数的土壤中，五氯酚可以离子态和分子态存在，在土壤溶液中，两者的比例近乎相等。

　　但是在土壤胶体表面，由于H+的积累，使胶体表面的酸性远高于土壤溶液[13]。

　　由于土壤表面带有电荷，呈极性，使得非极性的正己烷很难进入土壤孔隙和表面，提取出五氯酚。

　　适当增加溶剂的极性，可大幅提高萃取效率和回收率。

　　所以选择以正己烷：丙酮=1：1为溶剂提取底质中的五氯酚。

　　由表2可知：随着加标量的增加，五氯酚的回收率有所增加，这说明低浓度的五氯酚残留更难提取。

　　2.2 提取方法的确定

　　不同提取方法的加标回收率见表3：

　　据表3，五氯酚的加标回收率由高到低分别为：超声波法、高速分散均质法、振荡法。

　　振荡提取在于将样品混合均匀，大幅度加大液体的流动性，从而提高提取效率，方法本身而言不对样本有多大伤害，但是从实验结果来看，回收率不高。

　　超声提取在于将样品粉碎破坏，打破样品的本体，对其进行深度提取。

　　高速分散均质也是将样品粉碎破环，进行深度提取，但是它比超声提取产生的温度要高很多，容易导致溶剂和农药的挥发和分解，所以加标回收率反而是3者中最低。

　　所以选择超声波法进行提取。

　　2.3 最佳提取方法条件的优化

　　通过以上步骤，已经初步确定最佳提取方法为以正己烷：丙酮=1：1为溶剂，进行超声波提取。

　　接下来对不同超声提取时间的加标回收率进行了比较。

　　具体结果见表4。

　　由表4可以看出：最佳提取试剂是5min，低于5min提取不完全，回收率偏低。

　　高于5min，随着时间的增加，回收率逐渐减少。

　　由此推断：随着超声提取试剂的增加，5min之后，温度的升高导致了农药和溶剂的挥发和分解。

　　2.4 方法的评价

　　2.4.1 线性范围和检出限

　　根据1.2.1制作标准曲线，得出：Y=1.9740e4x+1.1563e4，R=0.997，RSD=12.84%。

　　实验表明：在0.8～80?g/L范围内，五氯酚浓度与色谱峰面积有很好的线性关系。

　　以3倍基线噪音计，检出限为2.93?g/kg。

　　说明本方法适用于底质中五氯酚的定量分析。

　　图1 五氯苯乙酸酯的气相色谱图

　　2.4.2 精密度和准确度

　　采用正己烷：丙酮=1：1为试剂，超声波法提取5min，其余步骤按1.2.4。

　　1进行，每个浓度重复提取3次，五氯酚的方法回收率和相对标准偏差见表5。

　　据表5，样品的平均加标回收率为81.3%～91.1%，符合农药残留分析要求[14]。

　　样品的相对标准偏差为1.21%～1.25%，说明方法的精密度较好[15]，定量检出限为7.79?g/kg。

　　3 结论

　　通过以上实验可知，采用超声对底质中的五氯酚进行提取，以正己烷：丙酮=1：1为溶剂，提取时间为5min可以达到很好的回收率。

　　本方法准确度和精密度较好，符合农药检测要求。

　　参考文献

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　　气相色谱―质谱法测定地表水中的五氯酚【2】

　　【摘要】本文建立了气相色谱-质谱检测地表水中五氯酚残留量的方法，选择性离子扫描模式检测，在20～100μg/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数为0.9998，在20、30μg/L添加水平下，敌敌畏的加标回收率在97.8%～101.2%之间，方法的检出限为5.0μg/L，该方法灵敏度高，分离效果良好，能有效地消除复杂基质带来的干扰，可以作为地表水中五氯酚残留量的检测和确证方法。

　　【关键词】气相色谱-质谱法;五氯酚;地表水

　　0 引言

　　近年来，农药残留对于地表水的影响呈上升趋势，快速准确的对其残留进行定性定量分析日益受到人们的关注，气相色谱-质谱联用(GC-MS)是鉴定农药残留及其代谢产物的有效手段，具有快速、准确、灵敏、检出限低的特点，本文应用气质联用仪建立了五氯酚的检测方法，测定结果令人满意。

　　五氯酚是毒性物质，通常作为除草杀虫用剂，被广泛应用于农业生产中，在消灭害虫的同时，也给环境带来了不利的影响，尤其是它的残留进入地表水，给人畜饮水及用水带来了危害，对地表水中含有的五氯酚进行检测是非常必要的。

　　1 实验部分

　　1.1 仪器及试剂

　　气相色谱(Trace GC Ultra)-质谱(DSQⅡ)联用仪(Thermofisher公司);甲醇(色谱纯);TRACE TR-WaxMS高温石英毛细管色谱柱(30m×0.25mmID，0.25μm film);五氯酚标准溶液(1000mg/L，国家环保局标准物质研究所);超纯水由Millipore超纯水机制备。

　　1.2 气相色谱-质谱条件

　　载气：高纯He;载气流量控制方式：压力控制;流速：1.0mL/min，恒流模式，进样量1μL，不分流进样;数据采集和处理：N2000软件工作站。

　　进样口温度：250℃，质谱检测器温度180℃;离子源：电子轰击离子源(EI);电子能量：70eV;传输线温度150℃;检测模式;选择离子扫描模式检测，扫描特征离子m/z：264，266，268;溶剂延迟3分钟。

　　升温程序：初始温度40℃，保持1min，10℃/min升至110℃，保持1min，然后10℃/min升至220℃，保持1min;五氯酚的出峰时间为18.85min.

　　1.3 五氯酚标准溶液的配制

　　分别取1000mg/L五氯酚标准溶液200、500、1000uL于10mL棕色容量瓶中，用甲醇稀释到刻度线，制得五氯酚标准使用液，用于制作标准曲线。

　　1.4 水样的采集和保存方法

　　五氯酚在水中不稳定，阳光直接照射下易发生降解，所以用棕色玻璃磨口瓶采集样品，每100mL水样加入1mL 10%的硫酸溶液和0.5g硫酸铜，放在暗处，低温保存，保存超过24小时，可将五氯酚萃取到正己烷中，置于暗处，低温保存。

　　1.5 水样的前处理

　　取试样50mL于125mL分液漏斗中，加入1mL浓硫酸，分别用5mL正己烷萃取水样俩次，合并正己烷相，弃去水相，再用0.1M碳酸钾溶液10mL，分为5，3，2mL提取正己烷相三次，合并水相于50mL分液漏斗中，加入0.5mL乙酸酐，振摇俩分钟后再用2mL正己烷萃取生成的五氯苯乙酸脂，有机相收集在5mL离心管中待分析测定。

　　2 结果与讨论

　　2.1 标准物质总离子流图和MS图

　　选用TRACE TR-WaxMS毛细柱，对五氯酚进行定量鉴定，因为全扫描图谱的背景干扰非常严重，而实验测定的水样所含目标化合物含量不高，所以本实验不采用全扫描，而在选定的色谱条件下对乐果进行选择性离子扫描(SIM)，作出总离子流图(图1)，SIM的优势在于仅对目标化合物的特征离子进行扫描，减少了背景干扰，所以能够很大的提高检测限和灵敏度，可以准确对目标化合物进行定性和定量检测[4]。

　　2.2 标准曲线、精密度和检出限

　　当选取20～100ug/L范围的3个浓度时，五氯酚所获得的标准工作曲线为Y=3.07×106X+1.36×107，相关系数为0.9997，方法检出限为5μg/L，每个浓度做三个平行实验，RSD在2.01%～3.65%之间，说明本方法用于地表水中五氯酚的检测结果是可靠的。

　　2.3 样品测定结果

　　我们对环境水样进行了监测，每个水样做三个平行实验，结果见表1。

　　3 结论

　　研究结果表明，本方法前处理简单，回收率比较高，线性关系和检出限都比较理想，能够同时对目标化合物进行定性和定量检测，适合于地表水中五氯酚的检测。

　　【参考文献】

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