0 引言

多环芳烃(PAHs)是一类广泛分布于自然环境中的有机污染物，具有极强的致癌、致畸、致突变性，土壤中的PAHs主要来自大气颗粒物沉降、污水灌溉、工业废水排放等[1]，可通过植物根系吸收进入食物链，严重威胁人类健康[2]。近年来，科研工作者对土壤中PAHs的检测方法进行了大量研究。土壤中PAHs检测的关键技术在提取和净化步骤，目前，提取方法有索氏提取[3-4]、加压溶剂萃取[5-8]、超声波提取[9-10]、微波萃取[11]等，净化方法大多采用硅胶柱，所用的检测仪器主要有高效液相色谱仪[11-13]、气相色谱-质谱联用仪[3-8]。

针对土壤中PAHs检测，环境保护部在2016年连续发布了气相色谱-质谱法、高效液相色谱法2种检测方法，及加压溶剂萃取提取方法，分别推荐了硅胶柱、硅酸镁柱、GPC 3种净化方法。ASE或加压流体萃取（PLE）是在较高的温度和压力下用有机溶剂萃取固体或半固体的自动化方法。相比较索氏提取等其他提取方法，该方法的优点是有机溶剂用量少、快速高效、全自动操作、回收率高和重现性好，已广泛应用于环境[5-8]及其他领域的样品前处理；由于土壤基质的复杂性，为了防止仪器污染和假阳性出现，土壤样品的净化非常关键，目前的净化方法大多采用硅胶柱或者硅酸镁柱，半人工操作，步骤复杂，平行性较差，且操作人员需要接触大量有机溶剂，不利于实验人员的健康保护。凝胶色谱是以多孔凝胶为固定相，利用凝胶孔的空间尺寸效应，使不同大小的分子达到分离的一种高效色谱方法，其分离机理类似于分子筛效应，溶质按分子体积从大到小依次流出色谱柱。随着科技的不断进步，现在的GPC净化仪能实现预浓缩-净化-浓缩等完全自动化，并可以和高效液相色谱、气相色谱、气相色谱-质谱联用仪等检测设备直接联用。具有分离效果好、重复性好、样品回收率高等优点，而且大大节省人力，避免实验分析人员接触有毒试剂，在多个检测领域已广泛应用[4，5，7]。

近年来随着科技的发展，性能更高的检测仪器也不断推出，GC-MS/MS技术已逐步应用于食品[14-15]、环境等领域的痕量有机分析[16-18]，它克服了色谱法难以解决的重叠出峰、假阳性等缺点，且比单杆质谱有更强的结构解析和定性能力，能有效排除样品基质中无关物的干扰，十分有利于PAHs的识别和定量，采用多重反应监测模式（MRM）定量，由于有碰撞反应池的存在，生成特定碎片离子，可以显著提高仪器信噪比，提高分析灵敏度[19-20]。

将2个高斯分布的能量相互叠加，当两峰值间的距离超过某一临界值时中心处将出现波谷，意味着能量分布开始不均匀[7]，此临界值称为斯派罗极值σL，可表示为：

本文综合了土壤PAHs检测在萃取、净化、仪器检测等步骤的最新技术及优点，建立了ASE-GPCGC-MS/MS检测土壤中PAHs的新方法。

从实验结果看，NAP，ANY，ANA，FLU 的回收率主要受温度和压力的影响，尤其是压力的影响，变化非常明显，降低浓缩腔的压力到0.02 MPa时，16种 PAHs的回收率相比 0.04 MPa和 0.06 MPa时明显降低，NAP，ANY，ANA，FLU 的回收率降至40%以下。但是，升高浓缩腔压力至0.06 MPa后，浓缩时间有较大延长，处理效率降低。综合考虑，选择浓缩腔温度为40℃，压力0.04 MPa作为优化实验条件。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

［本刊讯］上海市护理学会第九届优秀论文评选活动已于近日顺利结束。本届评选活动共收到来自上海各级医院、护理院校及部队医院等51家单位送评的近400篇护理论文，上海市护理学会学术专委会及有关专家经过初评、复评和终评后，最终评选出一等奖2篇、二等奖4篇、三等奖8篇、四等奖16篇及优胜奖30篇。具体奖项及获奖名单详见彩版插页。

16 种 PAHs标准溶液（Z-013-17，200 mg/L，介质为50%甲醇和50%二氯甲烷，美国Accu Standard公司）；HP-5MS色谱柱，30 m ×0.25 mm×0.25 μm（美国 Aglient Technologies公司）；甲醇、丙酮、正己烷（HPLC，美国Tedia公司）；无水硫酸钠（优级纯）、硅 藻 土（Thermo Fisher Scientific）、石 英砂（100～20目），使用前于马弗炉450℃加热4 h，冷却至室温，放置于干燥器中保存；载气：高纯氦气（纯度大于99.999%），碰撞气：高纯氮气（纯度大于99.999%）。

中国科普作家协会农业科普创作专业委员会主任、中国农业出版社党委书记、社长孙林强调，专委会将以习近平新时代中国特色社会主义思想为统领，自觉承担起举旗帜、聚民心、育新人、兴文化和展形象的使命任务，紧紧围绕乡村振兴战略这一“三农”工作总抓手和农业供给侧结构性改革这个主线，弘扬科学精神，讲好“三农”故事，传播“三农”正能量，以高质量文化供给增强人们的文化获得感、幸福感，进一步提升专委会的吸引力和影响力，奋力开创新时代农业科普创作新局面。

1.2 土壤样品前处理

1.2.1 加速溶剂萃取

称取土壤样品20.0 g，然后加入适量硅藻土于研钵中充分研磨混合，装入34 mL萃取池中，剩余空间用硅藻土填满。以丙酮与正己烷(V/V＝1∶1)混合溶剂为萃取溶剂，萃取条件设置为：载气压力1.0 MPa，温度 100℃，加热 5 min，静态萃取 5 min，溶剂淋洗体积60%池体积，氮气吹扫时间为60 s，循环萃取2次。在玻璃漏斗口径处塞入玻璃棉，加入5 g无水硫酸钠，将萃取液过滤至60 mL的GPC进样瓶中，然后用少量的丙酮和正己烷的混合溶剂冲洗萃取液接收瓶3次，并过无水硫酸钠。

加速溶剂萃取仪（ASE350，配34 mL萃取池，戴安公司，美国）；凝胶渗透色谱净化仪（配紫外检测器，LC Tech公司，德国）；安捷GC7890B-7000C气相色谱-三重四极杆质谱联用仪（美国Aglient Technologies公司）。

1.2.2 预浓缩-凝胶净化-定量浓缩

配制 3份 5.0 mL质量浓度为 20.0 μg/L的16种P A Hs标准溶液，然后直接进凝胶色谱柱净化，不浓缩，直接从浓缩腔取出1.0 mL流出液上GC-QQQ测定含量，并分别计算回收率，经计算，3次测定的平均回收率在99.6%，因此净化过程中，16种PAHs几乎没有损失。结合2.1节实验结果，16种PAHs采用正己烷和丙酮混合溶剂作为萃取液时，在低浓度加标水平回收率都能达到90%以上，较高浓度加标水平回收率几乎达到100%，因此，从以上结果来看，NAP，ANY，ANA，FLU挥发性较强的组分，损失主要在浓缩阶段，我们将标准溶液加入到50 mL的丙酮和正己烷的混合溶剂中模拟萃取液来进行浓缩参数的优化，以提高NAP，ANY，ANA，FLU的回收率。而浓缩阶段的主要参数是温度和压力，通过实验分别考察了浓缩腔温度为40，50，60℃，浓缩腔压力为0.02，0.04，0.06 MPa时的净化及浓缩过程的回收率，结果见表2。

色谱柱：HP-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；升温程序：初始温度 80℃（保持 2 min），以8℃/min升温至180℃（保持2 min），以10℃/min升温至280℃（保持10 min）；载气为高纯氦气≥99.999%，流速为1.0 mL/min；进样口温度280℃，分流比为 5∶1，进样体积 1 μL。

1.3 色谱及质谱参数

1.3.1 色谱条件

具体步骤为：将脱水后的萃取液，使用自动定量浓缩仪(EVA)的标准浓缩模式将ASE萃取液预浓缩到2.0 mL，然后加入5.0 mL凝胶渗透色谱流动相进行溶剂转换，再次浓缩至5.0 mL进入凝胶柱净化。净化后的萃取液收集至自动定量浓缩仪的浓缩腔内定量浓缩至1.0 mL，加入内标中间液，混匀后待测。

3.绩效考核体系具有客观公正性，因此可以很好的区分职工工作状态是高效还是低效，根据不同职工工作水平决定他们不同的工资和福利待遇，合理的分配奖金和晋升机会，这样才能可以对员工起到激励作用。

1.3.2 质谱条件

这样的设计充分尊重学生的前概念范畴，注重前后呼应，使学生感受到从物质和能量角度来思考本课的问题能够更贴近事物的真相。巧妙的是，本课中涉及到能量释放的知识需要到后一章节才学到，学生有疑惑之余正好可以作为后面学习呼吸作用中“物质和能量观”的伏笔，让课堂留有余味。

2 结果及讨论

2.1 萃取溶剂的选择和萃取效率

由于16种PHAs中，萘、苊烯、苊、芴等挥发性较强，采集的土壤样品不能采用风干脱水，只能真空冷冻脱水或者将新鲜土壤样品用无水硫酸钠、硅藻土研磨脱水，因此在萃取溶剂中加入能和水互溶的丙酮，溶掉土壤中的水份，可以增大有机萃取溶剂和土壤颗粒的接触面积，以提高萃取效率。本方法采用石英砂中加入标准溶液的方式考察萃取过程的回收率。分别考察了二氯甲烷和丙酮（V/V=1∶1）、 正己烷和丙酮 （V/V=1∶1）2 种混合溶剂的萃取效率。方法如下：称取20.0 g石英砂，用微量注射器加入一定的PAHs标准溶液，加入适量硅藻土于研钵中充分研磨混合，装入34 mL萃取池中，剩余空间用硅藻土填满，萃取结束后，用无水硫酸钠脱水，最后将萃取液定容到50 mL，用GC-MS/MS测试含量，并计算回收率。0.2（A），0.5（B），2.0（C）μg/kg 3 个质量分数梯度的石英砂加标样品各测试3次，加标回收率平均值结果见表1。从实验结果看，以正己烷和丙酮混合为萃取溶剂时，在0.2 μg/kg加标浓度级别的PAHs的回收率在90%以上，明显优于二氯甲烷和丙酮混合的萃取剂；在2.0 μg/kg较高加标浓度级别时2种萃取溶剂的回收率差别不大，都能达到92%以上。考虑到正己烷的毒性相对二氯甲烷较小，因此选择正己烷和丙酮（V/V=1∶1）混合溶剂作为萃取溶剂。

电离模式：电子轰击离子源（EI+），电离能量为70 eV；离子源温度230℃，四级杆温度150℃，质谱端接口温度280℃；碰撞气为高纯氮气≥99.999%，流速1.5 mL/min，氦淬灭气，流速2.25 mL/min；扫描模式：多重反应监测模式（MRM），溶剂延迟时间6 min。

 

表1 16种PAHs不同溶剂和不同加标含量的萃取效率

  

回收率（正己烷和丙酮）/%化合物回收率（二氯甲烷和丙酮）/%A B C A B C萘(N A P)苊烯(A N Y)苊(A N A)芴(F L U)菲(P H E)蒽(A N T)荧蒽(F L T)芘(P Y R)苯并(a)蒽(B a A)蒽屈(C H R)苯并(b)荧蒽(B b F)苯并(k)荧蒽(B k F)苯并(a)芘(B a P)茚并(1,2,3-c d)芘(I P Y)二苯并(a,h)蒽(D B A)苯并(g,h,i)芘(B P E)91.294.491.893.091.210196.898.090.693.395.590.690.299.292.098.395.389.696.395.010110710410110398.610199.198.711097.810698.699.297.296.599.110210310698.710210098.410110898.810575.378.580.680.186.388.692.795.896.388.286.288.989.398.482.090.586.582.890.892.395.196.999.210210110695.798.498.810399.210295.692.897.698.298.196.295.898.098.810510299.210310198.6109

2.2 净化过程的回收率及GPC浓缩参数的优化

GPC参数：凝胶柱250mm ×25mm，柱填料Bio-BeadsS-X3；流动相：环己烷和乙酸乙酯混合（V/V＝1∶1），柱流速4.5 mL/min，预冲洗时间12 min，收集时间19 min，后冲洗时间3 min。浓缩腔加热温度为40℃，浓缩腔压力0.04 MPa。

 

表2 浓缩腔不同温度和压力时的回收率

  

回收率（0.04 M P a）/% 回收率（40 ℃）/%化合物N A P A N Y A N A F L U P H E A N T F L T P Y R B a A C H R B b F B k F B a P I P Y D B A B P E 40℃68.869.677.080.992.895.298.010698.710210098.410110898.810550℃53.860.062.171.389.188.192.091.996.896.196.089.093.610410199.860℃33.259.056.863.289.689.392.690.797.396.994.893.895.010510196.10.02 M P a 29.235.627.836.547.854.652.152.663.860.976.965.865.293.687.481.30.04 M P a 68.869.677.080.992.895.298.010698.710210098.410110898.81050.06 M P a 72.066.179.185.395.197.296.399.295.810110397.799.810298.9102

银纹是高分子特有的一种现象。由于银纹内部存在空洞，其折光指数与高分子材料不同，宏观上表现为白色细纹，因此称为银纹。银纹由银纹质和空洞组成，一般银纹的长度在几十微米，厚度1 μm，银纹质是发生取向的高分子链段，占银纹体积的30%～50%。

2.3 多重反应监测模式（MRM）的建立

首先采用单级质谱全扫描（MS1Scan）模式，确定个组分的保留时间，然后利用定性软件，选择出每种化合物质荷比大、丰度高的离子作为母离子，然后打开碰撞气，用子离子扫描模式（Product ion）对母离子产生的子离子碎片进行检测，选择丰度大的2个碎片离子作为建立MRM方法的子离子。输入母离子和子离子对，建立MRM采集方法，设定不同的碰撞电压的运行序列，对碰撞电压进行优化。分析采集数据，选择丰度最大的子离子作为定量离子，次之的作为定性离子，并将各自最大响应值所对应的电压，作为最佳碰撞电压。16种PAHs的保留时间、定性、定量离子及优化后的碰撞电压见表3。16种PAH s的MRM图谱见图1。

 

表3 16种PAHs的保留时间、特征离子及最佳碰撞能量

  

注：m·z-1为质荷比，*为定量离子.

 

碰撞能量/e V 2525253535453550353035305055455540354035455545555050555545505055名称保留时间/m i n 母离子(m·z-1)N A P 7.49128.1 A N Y 11.93152.1 A N A 12.48153.1 F L U 13.90166.1 P H E 17.23178.1 A N T 17.40178.1 F L T 21.21202.1 P Y R 21.82202.1 B a A 25.10228.2 C H R 25.20228.2 B b F 27.76252.2 B k F 27.83252.2 B a P 28.66252.2 I P Y 32.86276.1 D B A 33.07278.2 B P E 34.04276.1子离子(m·z-1)102.0*78.1151.0*126.1152.1*127.1165.1*115.1176.1*152.1176.1*152.1200.1*150.1200.1*174.1226.1*202.1226.1*202.1250.1*224.1250.1*224.1250.1*224.1274.1*248.0276.1*250.0274.1*248.0

  

图1 16种PAHs的MRM图谱

2.4 方法的线性参数、检出限、准确度及精密度

配制 1.0，2.0，4.0，8.0，20.0，40.0 μg/L 6 个质量浓度点的PAHs标准系列溶液。以目标物定量子离子的峰面积（y）对质量浓度（x）绘制标准曲线，以外标法定量。各目标化合物的线性方程、截距、斜率和相关系数见表4。

 

表4 方法的线性参数、检出限、准确度及精密度

  

名称N A P A N Y A N A F L U P H E A N T F L T P Y R B a A C H R B b F B k F B a P I P Y D B A B P E线性方程y＝184.86 x+159.8 y＝92.26 x+45.8 y＝118.41 x+87.8 y＝181.65 x+130.9 y＝97.90 x+34.4 y＝168.28 x+129.6 y＝85.97 x+37.8 y＝95.20 x+36.5 y＝152.25 x+14.5 y＝109.71 x+14.6 y＝101.00 x+23.7 y＝98.31 x+31.7 y＝37.01 x+11.3 y＝29.65 x+6.5 y＝31.75 x+16.3 y＝36.83 x+16.0 r 0.99840.99850.99810.99810.99800.99840.99870.99900.99810.99940.99940.99980.99900.99760.99680.9980检出限/（μ g·k g-1）0.0160.0150.0150.0120.0190.0230.0070.0100.0050.0060.0110.0120.0190.0180.0400.022加标回收率/%66.663.475.278.993.710298.610710210010197.599.710596.8104 R S D/%3.13.83.54.35.84.94.55.33.63.35.66.29.68.99.58.8

方法线性范围可以满足土壤样品监测的需要；取6份干燥处理后的实际土壤样品，分别加入质量分数为0.5 μg/kg的PAHs标准溶液，用该方法分析，16种PAHs的6次加标回收率的平均值在63.4%～107%之间，6次测定结果的相对标准偏差在 3.1% ～9.6%之间（表4）；根据 HJ 168—2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》[21]关于检出限的计算方法，平行测定7次低浓度20.0 g空白土壤加标样品，计算各组分的标准偏差S，方法检测限MLD ＝ 3.143 S(μg/kg)，见表4。当取样量为 20.0 g，定容体积为1.0 mL时，本方法16种PAHs的检出限在 0.005～0.040 μg/kg之间。

2.5 实际样品测试

采用本方法，对徐州周边8个不同点位的农田土壤进行了检测，16种PAHs均有检出，范围在0.111～2.35 μg/kg之间，PAHs总量在 6.52～17.54 μg/kg之间，结果见表5。

 

表5 实际土壤样品检测结果μg·kg-1

  

化合物N A P A N Y A N A F L U P H E A N T F L T P Y R B a A C H R B b F B k F B a P I P Y D B A B P E点位11.430.3210.4560.2310.3151.620.9800.7601.331.210.4200.4110.5250.6130.5300.308点位21.030.2280.3720.2890.4531.270.8600.7031.421.730.5530.4180.5810.3320.7150.353点位30.8260.2080.3950.3680.5590.6370.5610.2360.6850.9560.1280.2060.3020.1180.1110.225点位40.5650.1861.420.1771.050.1540.3660.2950.5610.2940.3800.2520.2400.1990.2880.180点位50.1910.1720.1850.3210.9550.2811.610.6800.7330.1620.2450.3890.9210.7790.1200.151点位61.590.1880.1710.7081.661.821.180.9922.352.021.820.8780.6890.5270.6330.338点位71.290.2180.3320.1090.2081.221.181.271.351.090.1230.6220.2270.4450.8360.505点位80.7490.3451.690.2711.230.3530.5710.5180.6820.2930.5720.2720.4450.3720.4460.382

3 结论

本文建立了ASE-GPC-GC-MS/MS多重反应监测模式测定土壤中PAHs的方法，经验证该方法定性定量准确、回收率高、灵敏度高、重复性好，在实际应用上相比其他方法具有明显的优势。

（1）该方法的前处理过程基本实现了全自动化操作，操作简便，避免了实验人员接触有毒试剂。

（2）采用GC-MS/MS定性定量，减少了土壤中其他杂质的干扰，同时可以获得比单杆质谱方法和高效液相色谱法更低的检出限。

（3）回收率高、准确度高、重复性好。实验结果表明，加标质量分数为0.5 μg/kg的土壤样品，16种PAHs的加标回收率的平均值在63.4%～107%之间，6次测定结果的相对标准偏差在3.1%～9.6%之间。

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