土壤中六六六和滴滴涕定量检测的一种快捷方法

2012•11（下）《科技传播》106基础科学BasicScience土壤中六六六和滴滴涕定量检测的一种快捷方法武春媛1，3，朱文龙2，邓晓1，3，李勤奋1，31.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所，海南海口5711012.南京农业大学，江苏南京5702283.农业部儋州农业环境科学观测实验站，海南儋州571737摘要本文改进土壤中六六六、滴滴涕测定国标方法（GB/T14550-2003），建立了石油醚/丙酮（1/1，v/v）混合溶剂萃取，超声波提取，浓硫酸净化，毛细管气相色谱法（电子捕获检测器)定量检测土壤中有机氯的方法。方法对目标物γ-六六六、o，p'-DDT、p，p'-DDT的检出限为0.01-0.04μg/kg，对4种供试砖红壤土样的加标回收率达到81.24%~102.36%，相对标准偏差为0.42%~3.5%。该方法在无索氏提取器和固相萃取装置实验条件下使用，具可批量处理，溶剂无毒/用量少，提取时间短和易操作优点。关键词六六六；滴滴涕；超声波提取；气相色谱法中图分类号X592文献标识码A文章编号1674-6708（2012）79-0106-03AConvenientMethodforQuantitativeAnalysisofHCHandDDTinSoilWUChun-yuan1，3，ZHUWen-long2，DENGXiao1，3，LIQin-fen1，31.EnvironmentandPlantProtectionInstitute，ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences，Haikou571101，China2.CollegeofLifeScience，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China3.DanzhouScientificObservingandExperimentalStationofAgro-Environment，MinistryofAgriculture，Danzhou571737，ChinaAbstractAsimpleandfastimprovedGB/T14550-2003analyticalmethodwasdevelopedforthequantitativedeterminationofHCHandDDTresiduesinlateriticpaddysoilsamples.Theanalyteswereextractedfromthesoilsamplesbymeansofultrasound-assistedextraction，usingtheacetoneandpetroleumethermixedsolvent（1/1，v/v）asextractants，andtheextractwaspurifiedwithconcentratedsulfuricacid.Separationanddeterminationweremadebyusingcapillarycolumngaschromatographywithmicro-electroncapturedetector（μECD）.Recoveriesof80.96-83.45%，82.29-86.15%，and100-102.36%，respectively，havebeenobtainedforγ-HCH，o，p’-DDTandp，p’-DDTinblanksamplesspikedatthelevelof1.0mg/kg，withRSDof0.42%to3.5%.Thedetectionlimitsfortheanalyteswereintherangeof0.01-0.04μg/kg.Theproposedmethodwasconductedwhennosoxhletextractionwasapplied，usinglesssolventandtakingsignificantlylesstimethanGB/T14550-2003method.KeywordsHCH;DDT;Ultrasoundextraction;GasChromatography六六六（六氯环己烷，HCHs）和滴滴涕（双对氯苯基三氯乙烷，DDTs），具有“三致”毒性、生物蓄积性和半挥发性，半衰期长，对人类健康和环境危害严重，是我国20世纪60年代~70年代广泛使用的有机氯杀虫剂，1983年国内禁止生产，但因难降解性，近年在土壤、农产品、动物和母乳中仍被广泛检出[1，2]。HCHs和DDTs被列为我国土壤环境质量、无公害水果/蔬菜土壤质量的重要监测指标[3，4]。利用气相色谱（GC-ECD）实现土壤中HCHs和DDTs的定量检测，但土壤样品的前处理（提取与净化）技术有所差异。目前最常用的前处理技术为索氏提取（提取溶剂不同），结合浓硫酸（或柱层析）净化[5-7]。如，国标法GB/T14550-2003利用索氏提取（石油醚：丙酮=1：1，v/v）、浓硫酸净化、GC-ECD法分析土壤中HCHs和DDTs残留[5]，此类方法需配备索氏提取器，一次处理样品数量有限。另一类前处理技术是“超声波提取，加固相萃取柱或浓硫酸净化[8-11]”，其中，固相萃取柱费用较高，一些实验室无条件采用，而目前已报道方法的超声提取时间过长（60min~120min），操作费时，且有机溶剂正己烷或二氯甲烷具有毒性[10-12]。本文利用常规实验条件，提出“石油醚/丙酮（1/1，v/v）混合溶剂萃取，20min超声波提取结合浓硫酸净化”的土壤残留HCHs和DDTs前处理方法，更容易实施，在有GC-ECD、旋转蒸发仪和超声波清洗仪的硬件条件下即可进行，且此方法溶剂无毒、用量少、提取用时短、可批量处理、易于操作和掌握。1材料与方法1.1材料仪器：Aglient6890气相色谱仪，配有ECD检测器；Aligent1909/J-413色谱柱（30m×320μm×0.25μm）；SK2200H超声波清洗仪；RE-3000旋转蒸发仪。药品：石油醚和丙酮（色谱纯），购自百灵威；γ-六六六、o，p'-DDT和p，p'-DDT（纯度98%~99%），购自百灵威；浓硫酸（优级纯）和无水硫酸钠（分析纯），购自广州化学试剂厂。标准溶液制备：准确称取γ-六六六、o，p'-DDT和p，p'-DDT药品各10mg（精确到0.0001g），分别溶于100mL石油醚，基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费(2011Hzs1J006;2010hzsZDZXZ001)。通讯作者：李勤奋，研究方向：农业环境保护11月下_v2.indd1062004-10-118:42:17《科技传播》2012•11（下）107基础科学BasicScience制成100mg/L储备液。准确量取上述3种药品的储备液10mL，移至100mL容量瓶中，用石油醚定容至刻度，制成10mg/L中间溶液。根据检测器的灵敏度和线性要求，将中间溶解配制成5个浓度梯度（0.002mg/L、0.02mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L）的标准工作溶液。标准溶液均贮存于4℃冰箱。供试土壤：土壤样品于2011年6月分别采集于海南省乐东尖峰镇、东方天安乡、儋州石马岭和新盈农场，属于四种不同土壤类型：砾质壤土、砂壤土、壤土、黏土，分别编号为S1、S2、S3、S4。1.2方法提取：准确称取10g过60目筛的风干土样，置于100mL离心管中，加入10mg/L的混合标准溶液1mL，充分混匀，配成γ-HCH、o，p'-DDT、p，p'-DDT终浓度为1mg/kg的含药土样。避光静置过夜，依次加入1g硅藻土，1mL蒸馏水，80mL石油醚-丙酮（1：1，v/v），摇匀。浸泡土样12h后，超声提取20min，离心，上清液转入250mL分液漏斗中，用20mL石油醚分2次洗涤离心管及滤渣，并入滤液中，将滤液转入250mL分液漏斗中。用20g/LNa2SO4水溶液洗涤石油醚相滤液3次，每次100mL，振摇1min，静止分层后，弃去下层水相，石油醚提取液待净化。净化：加入有机相十分之一体积的浓H2SO4，对提取液进行磺化，振摇1min，静置分层后，弃去下层硫酸层。按上述步骤重复3次~4次，使二相界面清晰且均呈无色透明时止。然后向弃去硫酸层的石油醚提取液中加入有机相体积一半的20g/LNa2SO4溶液，振摇十余次。待其静置分层后弃去水层，如此重复至提取液呈中性时止（一般2次~4次）；将石油醚提取液移入旋转蒸发瓶中，浓缩至近干，用石油醚定容至10mL，待GC检测。气相色谱检测条件：进样口温度：250℃；检测器温度：300℃；载气：高纯氮气，流速60mL/min，不分流进样；吹扫时间0.75min；柱温升温程序为：100℃（保持1min）→160℃（20℃/min，保持1min）→270℃（10℃/min，保持1min）；进样量为1μL。单一标准溶液定性，绘制峰面积-浓度标准曲线定量。每个样品均设置3个重复，每个实验均重复3次。2结果与分析2.1线性方程按照气相色谱设定的检测条件，3种药品能被有效分离，色谱图见图1。色谱峰顺序为：γ-HCH、o，p'-DDT、p，p'-DDT。测定浓度为0.002mg/L、0.02mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L的混合标准工作溶液的吸收峰面积（Y），以Y对混合标准工作溶液浓度（X）绘制标准曲线，得到3种药品的线性方程和相关系数，结果见表1，相关系数R2均大于0.999，表明此检测条件适用于HCHs和DDTs的定量分析，最小检出限为0.01μg/kg~0.04μg/kg。图1γ-HCH、o，p'-DDT和p，p'-DDT混合标准样品的气相色谱图目标农药保留时间线性方程相关系数R2检出限（μg/kg）γ-HCH9.082Y=260612X-390.50.99980.01O，P'-DDT13.765Y=69850X-758.770.99940.04P，P'-DDT14.368Y=105287X-1315.60.9990.03表1目标农药的线性回归方程2.2土壤中HCHs/DDTs提取净化条件的确定为了减少前处理时间，减少溶剂用量，在国标法（GB/T14550-2003）[5]和现有超声波处理方法[10-14]基础上，结合现有实验条件，本文提出了“石油醚/丙酮（1/1，v/v）混合溶剂萃取+20min超声波提取+浓硫酸净化”前处理方法，设置3个处理：（A）石油醚/丙酮（1：1，v/v）+超声波提取15min+浓硫酸净化；（B）石油醚/丙酮（1：1，v/v）+超声波提取20min+浓硫酸净化；（C）石油醚/丙酮（1：1，v/v）+超声波提取1h+浓硫酸净化。分析土壤样品S1中添加1mg/kg的γ-HCH/o，p'-DDT/p，p'-DDT的回收率，设置3次重复，结果见图2。图2显示，处理A，3种目标物的回收率均低于72%，p，p'-DDT的回收率仅为54%；而处理B中γ-HCH、o，p'-DDT和p，p'-DDT的回收率较好，分别为80.96%、99.4%和82.29%，处理C中3种目标物的回收率比B中略高，分别为83.516%、101.2%和84.26%。表明，超声时间越长，回收率越高；超声20min和1h的回收率相近，考虑到节约处理时间，超声波处理20min为宜。图2处理A、B、C的回收率比较2.34种砖红壤样品分析以海南4种砖红壤土样为研究对象，采用2.2的前处理方法B（石油醚/丙酮（1：1，v/v）+超声波提取20min+浓硫酸净化)，利用GC-ECD，分析了样品中添加1mg/kg的γ-HCH/o，p'-DDT/p，p'-DDT的平均回收率和精密度，验证方法的可靠性，设置3次重复，结果如表2所示。从检测结果看，相对标准偏差（RSD）分别为0.42%~1.62%（γ-HCH）、1.95%~3.5%（p，p'-DDT）和1.57%~3.36%（o，p'-DDT），平均回收率分别为81.24%~84.