搜索
微波辅助萃取海洋沉积物中16种有机氯农药和10种多氯联苯1徐恒振1王晓芳1，2翟立斐1，3周传光1王艳洁1马新东1林忠胜1姚子伟11国家海洋环境监测中心，辽宁大连(116023)2大连海事大学环境科学与工程学院,辽宁大连(116026)3大连水产学院，辽宁大连(116023)E-mail:hzxu@nmemc.gov.cn摘要：通过优化微波辅助萃取技术的影响因素的研究，建立了适合于沉积物样品中16种有机氯农药和10种多氯联苯的微波辅助萃取方法。结果表明，在600W，110℃的微波条件下，用30mL体积比为1：1的正己烷-丙酮混合液,萃取3g～5g海洋沉积物样品15min，16种有机氯农药和10种多氯联苯的回收率在85%～100%的范围内。关键词：微波辅助萃取,影响因素,海洋沉积物,有机氯农药,多氯联苯中图分类号：X551.引言微波辅助萃取技术(MicrowaveAssistedExtraction，MAE)，利用极性分子可迅速吸收微波能量的特性来加热一些极性溶剂，辅之精确的温度和压力控制，达到萃取样品中目标化合物与基质分离的目的。具有高效、安全、快速、试剂用量小和易于自动控制等优点[1]。目前，微波萃取技术已用于土壤、生物样品中多氯联苯与农药残留的萃取和分析[2-4]。对此，本文针对海洋沉积物样品中16种有机氯农药（OCP16）和10种多氯联苯（PCB10）的微波辅助萃取的影响因素展开研究，以期建立起一个海洋沉积物样品中有机氯农药和多氯联苯的快速有效的提取方法。2.材料和方法2.1试剂与处理正己烷（HPLC级，美国TEDIA公司）；二氯甲烷（HPLC级，美国TEDIA公司）；丙酮（HPLC级，美国TEDIA公司）；乙醚（HPLC级，美国TEDIA公司）；无水硫酸钠（分析纯，450℃烘4h，用干净的广口玻璃瓶盛装，置于干燥器内，待用），天津科密欧化学试剂有限公司；高纯铜粉（使用体积比1：1的稀盐酸活化，去酸后正己烷封存，待用），国药集团化学试剂有限公司；弗罗里硅土（分析纯，100目～200目，650℃烘4h，去除杂质并活化，加5%的蒸馏水失活，混匀后置入干燥器中，待用），上海化学试剂厂。实验用有机试剂均经过色谱分析确认无杂质干扰后方可使用。实验用水为亚沸蒸馏水。浓度为1000mg/L的16种有机氯农药标准储存溶液：α-666、β-666、γ-666、δ-666、p,p’-DDE、p,p’-DDD、p,p’-DDT、七氯、环氧七氯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、异狄氏剂1本课题得到国家高技术研究发展计划（863计划）项目资助（课题编号：2006AA09Z164）.1醛、异狄氏剂酮、α-氯丹、硫丹-ΙΙ；1000mg/L的10种多氯联苯标准储存溶液：CB-28、CB-52、CB-155、CB-101、CB-112、CB-153、CB-118、CB-138、CB-180和CB-198。购于美国CHEMSERVICE公司。用正己烷配制成相应浓度的标准使用溶液，置于棕色容量瓶密封，4℃冷藏保存。2.2仪器设备气相色谱仪（GC-2010A，日本岛津）：配用Ni63-ECD检测器，DB-5毛细管柱(30m×0.32mm×0.25μm)，配有多阶程序升温控制系统；微波萃取仪（MARSXpress型，美国CEM公司）；旋转蒸发仪（RE-2000），上海亚荣生化仪器厂；旋涡混合器（XH-C），江苏金坛市医疗仪器厂；氮吹仪（N-EAP12），OrganomationAssociates,Jnc.；玻璃层析柱（400mm×10mm），四川蜀玻有限公司；分液漏斗（500mL，配聚四氟乙烯活塞），四川蜀玻有限公司。2.3沉积物样品制备方法2.3.1海洋沉积物样品海上采集的沉积物样品,去除石砾、贝壳等杂质，置于试验室内自然风干后，粉碎研磨，过80目筛,置于棕色玻璃瓶中，低温保存，作为海洋沉积物样品。2.3.2空白沉积物样品称取10g海洋沉积物样品与5g石英砂混合均匀，用体积比为9：1的二氯甲烷-乙醚混合溶液150mL索氏提取24h（水浴温度40℃）；弃去萃取液后，再用150mL体积比为1：1的正己烷-丙酮混合液，索氏提取12h（水浴温度为60℃），弃去提取液，将萃取后的沉积物样品，阴凉处风干后，过80目筛，弃去石英砂。做为空白沉积物样品使用。2.3.3加标沉积物样品取100g空白沉积物样品，置于直径15cm的平底表面皿内，均匀铺开后，将OCP16和PCB10的混合标准溶液（含5.0µg的OCP16和3.0µg的PCB10的混合标准丙酮溶液），均匀倒入表面皿内，再用适量的丙酮洗涤烧杯，将清洗液再倒入表面皿内，重复6次，保持表面皿内的液面没过沉积物2mm～4mm，加盖，置于阴凉通风避光处2周后，阴干后，研磨，混匀，做为加标沉积物样品。用索氏萃取法(100mL体积比为1：1的正己烷-丙酮混合溶液,60℃水浴萃取8h)和吸附剂-离心纯化法预处理上述加标沉积物样品（重复测定6次），结果见表1。可以看出，加标沉积物中OCP16和PCB10的相对标准偏差在1.98%～10.08%之间。表明制备的加标沉积物样品均匀性良好，尚可用于微波条件优化实验。表1加标沉积物样品的测定结果(10-9)和相对标准偏差（RSD，%）Tab.1TheresultsofOCP16andPCB10inspikedsediment(注1：CB-118和硫丹-ΙΙ未分离开，CB-118+硫丹-ΙΙ为两者结果之和，下同)待测组分名称S1S2S3S4S5S6平均值RSD（%）2’-DDE40.1241.3746.2143.0144.3746.7043.636.01p,p’-DDD45.3049.1247.4050.2341.3743.2646.117.45p,p’-DDT48.3249.3544.3743.0243.3749.3746.306.54七氯39.7442.3741.3640.3737.9840.7540.433.70环氧七氯49.2055.3052.0254.8149.7551.4052.084.86α-氯丹44.3646.3749.6852.3947.1243.1347.187.25艾氏剂41.2043.5144.1342.3139.6440.1241.824.33狄氏剂49.3250.4046.3148.3145.1444.2647.295.15异狄氏剂46.3149.3747.3048.0345.7046.4047.192.86异狄氏剂醛46.0343.0146.9745.1047.3747.0345.923.59异狄氏剂酮44.1248.3346.3245.4042.3744.7945.224.47CB-2822.0226.3526.3724.3022.4825.9524.587.98CB-5230.1332.3733.3134.3737.1935.1533.757.19CB-15525.3729.3727.3728.1524.3728.4427.187.09CB-10129.2430.8428.4128.0127.8929.9929.064.05CB-11226.5230.7928.4027.1625.3729.1827.907.01CB-118+硫丹-ΙΙ173.4877.1474.7175.4773.6076.4175.141.98CB-15325.7031.3727.9029.4024.3629.4528.039.29CB-13830.1531.6032.3933.7029.8630.4131.354.77CB-18024.4027.0425.9126.4920.1825.9725.0010.08CB-19825.6925.1223.4825.3621.0524.5724.217.162.4提取方法2.4.1微波萃取法称取3.00g沉积物样品和适量的无水硫酸钠均匀混合，转移至微波消解罐内，加入适量体积比为1：1的正己烷-丙酮混合溶液，摇匀，密封，放入微波炉内提取一定时间，冷却至室温，将提取液转移至旋转蒸发瓶内，用正己烷洗涤样品残渣3次，合并滤出液，45℃旋转蒸发，浓缩萃取液至1mL。待吸附剂-离心纯化。2.4.2索氏萃取法称取3.00g沉积物样品和适量的无水硫酸钠均匀混合，装入滤纸（用前，用有机溶剂抽提处理干净）卷成的封底圆筒内，上表面覆盖石英砂，将纸筒置于索氏萃取器内，加入150mL3：1的正己烷-丙酮混合液，萃取8h（水浴温度60℃）。将萃取液全量转移至旋转蒸发瓶，用正己烷洗涤萃取器和样品残渣3次，合并滤出液，在45℃下旋转蒸发，浓缩萃取液至1mL左右。待吸附剂-离心纯化。2.5吸附剂-离心纯化法[5]将上述浓缩萃取液转移至离心瓶内，加入1g～3g弗罗里硅土作为吸附剂，再加入10mL正己烷，5000r/min旋涡1min后，再3000r/min离心5min，转移离心后的溶液于旋转蒸发瓶内，然后分别用10mL体积比为1：1的正己烷-二氯甲烷混合液和10mL二氯甲烷依次洗脱，旋涡和离心条件皆同上，合并离心后的溶液于旋转蒸发瓶内，浓缩定容，加入高纯铜粉，除硫后，待测。2.6色谱条件载气：高纯N2;柱流速：2.0mL/min；尾吹气：30mL/min；分流方式：无分流进样；进样口温度：260℃；柱箱初始温度：80℃；检测器温度：300℃；脉冲电流：1.0nA。柱箱升温程序：80℃～180℃，20℃/min；180℃～250℃，5℃/min，保持2min；250℃～280℃，30℃/min,保持5min。OCP16和PCB10的保留时间的相对标准偏差为0.000%～0.020%，仪器检出限低于1pg。3.实验结果3.1微波辅助萃取的主要影响因素3.1.1提取溶剂类型对提取效果的影响国内外学者萃取有机氯农药和多氯联苯，常用的溶剂有正己烷、二氯甲烷、丙酮3种，且微波对于极性溶剂的加热效果显著。EPA-3546中推荐的萃取溶剂为体积比为1：1的正己烷-丙酮混合溶液，Fish[6]等认为，体积比为2：3的正己烷-丙酮混合溶液为最佳萃取剂。根据溶剂的极性，设计了正己烷、二氯甲烷、丙酮、体积比分别为1：1和2：3的正己烷-丙酮混合液，共5种提取剂，在600w、110℃的微波条件下提取15min。提取率见表2。表2不同类型提取剂对微波提取回收率的影响（%）Tab.2RecoveryofOCP16andPCB10fordifferentkindesofextractant提取剂类型待测组分名称正己烷二氯甲烷丙酮正己烷-丙酮(2：3,v/v)正己烷-丙酮(1：1,v/v)α-66657.068.583.488.394.0β-66671.387.191.993.1100.0γ-66657.771.386.889.595.9δ-66653.378.981.794.097.5p,p’-DDE69.986.992.3100.296.4p,p’-DDD61.278.587.699.1101.74’-DDT9.432.656.173.794.4七氯27.253.788.487.785.8环氧七氯68.784.188.989.094.3α-氯丹73.786.191.998.896.4艾氏剂65.279.089.1100.093.4狄氏剂67.382.386.391.298.0异狄氏剂42.559.480.687.195.2异狄氏剂醛50.7565.769