1. 引言
我国土壤中的有机污染物多数为有机氯农药(OCPs)与多环芳烃(PAHs) [1]。这两类有机污染物的化学性质稳定，使其能一直残存于土壤、水中，难以自然降解；并且这两类物质具有很强的生物蓄积性和高度迁移性 [2] [3]，能随着载体如水、土壤等在全球迁移，甚至在南极洲的企鹅体内检测出了滴滴涕农药残留。2004年11月11日中国正式加入旨在减少持续性有机污染物排放的《关于持续性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，对包括有机氯农药与多环芳烃在内的多种持续性有机污染物进行重点监控检测。
PAHs主要来源于煤和石油的不充分燃烧，在大规模燃烧煤的企业和存在大量汽车使用的城市中较为常见。PAHs随排放物进入大气之中，被空气中微小颗粒物吸收，随后沉降或随雨水进入土壤中，并在土壤中长时间留存 [4] - [10]。土壤中OCPs主要来自农业灌溉，包括直接向土壤中浇灌农药和向大气中喷洒农药后沉积附着到土壤中两种形式 [11]。
土壤中的PAHs与OCPs传统检测方法比较成熟，但绝大多数均为两类物质分开进行提取、净化和检测 [5] [11]，这种分别测试方法试剂使用量大，手续繁杂，操作时间长。如今越来越重视环境保护，送检样品的数量与其待测项目大大增多，传统分析方法已不能满足日渐增长的分析测试需要。因此，建立一整套能同时提取出复杂土壤基质中的PAHs与OCPs、在净化步骤中去除绝大多数会影响后续步骤的杂质、并实现在GC/MS上同时准确测定PAHs与OCPs的测试方法十分必要。
本文选取土壤检测项目中常见的16种PAHs与18种OCPs作为研究对象，分别是：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、䓛、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a, h)蒽、苯并[g, h, i]苝、α-BHC、六氯苯、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、七氯、艾氏剂、环氧七氯B、氧氯丹、环氧七氯A、α-氯丹、γ-氯丹、p,p'-DDE、狄氏剂、异狄氏剂、p,p'-DDD、o,p'-DDT、p,p'-DDT，这些化合物在土壤中检出频率较高、环境毒性较强，是评估农业土壤污染的重要标准之一，通过分析结果可为揭示地块污染来源与区域环境治理提供数据基础。
2. 实验部分
2.1. 仪器与试剂
7890A + 5975C气相色谱质谱仪(美国Agilent公司)；Speed Extractor E-916快速溶剂萃取仪(瑞士Buchi有限公司)；EFAA-DC12-RT氮吹仪(上海安谱实验科技有限公司)；FD-1D-50真空冷冻干燥仪(北京博医康实验仪器有限公司)。
19种有机氯混合标准溶液、16种多环芳烃混合标准溶液、4种替代物(2-氟联苯、对三联苯-d14、四氯间二甲苯和和氯菌酸二丁酯)和5种氘代内标物(萘-d8、苊-d10、菲-d10、䓛-d12和苝-d12)均产自O2Si公司；正己烷、二氯甲烷、丙酮均为农残级，由安谱有限责任公司生产。
2.2. 实验方法
2.2.1. 标准工作溶液的配制
将市售有证标准溶液用正己烷+丙酮(95 + 5)逐级稀释至标准溶液中间液，在棕色安瓶中分别配制PAHs、OCPs和替代物浓度为：2 ng/mL、5 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL、500ng/mL、1000 ng/mL、2000 ng/mL的标准溶液，5种氘代内标浓度统一为200 ng/mL。
2.2.2. 样品前处理
样品的制备：取适量土壤样品于冷冻干燥器中进行冻干，若土壤含水较多，则应先将样品置于冷冻箱中先进行冷冻操作。冻干干燥完成后置于操作台上进行初步碾碎，挑出其中的草根、树叶、小石子等异物，再充分研磨、过60目筛，研磨完成后的样品转移到棕色样品瓶中，贴好标签。
样品的萃取：准确称取10.0g制备好的样品，加入适量硅藻土混合均匀，装载至萃取池中，放入快速溶剂萃取仪进行萃取。萃取液经平行蒸发浓缩至1 mL左右，用正己烷换相，继续在平行蒸发仪上浓缩溶液至1 mL左右，转入净化操作工序。
萃取液的净化：向硅酸镁小柱内加入5 mL正己烷淋洗，在硅酸镁填料暴露于空气前关闭控制阀并补加4 mL正己烷，活化5 min。活化完成后，打开控制阀放出正己烷。随后向柱内加入萃取浓缩液，再用约10 mL 2%丙酮–正己烷混合溶液洗脱，调节控制阀使流速控制在2 mL/min收集洗脱液。
浓缩定容：将洗脱液氮吹浓缩至0.5 mL，加入一定浓度的内标中间液，用正己烷定容至1 mL，待上机测定。
2.2.3. 快速溶剂萃取仪条件
萃取温度90℃，萃取压力100 bar，萃取剂选用正己烷–丙酮(1+1)。
2.2.4. 色谱–质谱条件
色谱柱：HP-5MS毛细管柱(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)；进样口温度：280℃；流速：1.5 mL/min；分流比5:1；隔垫吹扫3 mL/min；进样量1 μL；柱温箱程序升温：起始温度80℃保持1 min，以15℃/min的速度升至210℃保持1 min，然后以14℃/min的速度升至300℃保持7 min。
离子源(EI)温度：230℃；四极杆温度：150℃；测定模式：选择离子扫描(保留时间、定性离子和定量离子见表1，选择离子扫描总离子流图见图1)；溶剂延迟5 min。
Table 1. Retention times and characteristic ions of targets, substitutes and internal standard materials
表1. 目标物、替代物及内标的保留时间与特征离子
注：1、萘-d8；2、萘；3、2-氟联苯；4、苊烯；5、苊烯-d10；6、苊；7、芴；8、四氯间二甲苯；9、α-BHC；10、六氯苯；11、β-BHC；12、γ-BHC；13、菲-d10；14、菲；15、蒽；16、δ-BHC；17、七氯；18、艾氏剂；19、环氧七氯B；20、氧氯丹；21、环氧七氯A；22、荧蒽；23、α-氯丹；24、芘；25、γ-氯丹；26、p,p'-DDE；27、对三联苯-d14；28、狄氏剂；29、异狄氏剂；30、p,p'-DDD；31、o,p'-DDT；32、p,p'-DDT；33、苯并(a)蒽；34、屈-d12；35、屈；36、氯菌酸二丁酯；37、苯并(b)荧蒽；38、苯并(k)荧蒽；39、苯并(a)芘；40、苝-d12；41、茚并(1,2,3-c,d)芘；42、二苯并(a,h)蒽；43、苯并(g, h, i)芘。
图1. 选择离子扫描总离子流图
3. 结果与讨论
3.1. 标准曲线和方法检出限
优化色谱、质谱上机条件后，在SIM模式下，根据1.2.1配制的标准溶液上机检测，得到的标准曲线回归方程及其线性相关系数见表2。
Table 2. Linear regression equations, correlation coefficients and method detection limits of 34 compounds
表2. 34种目标物线性回归方程、相关系数及检出限 (单位: mg/kg)
*加标浓度为8 μg/kg。
从各目标物的线性回归方程看，在各自的浓度范围内，线性相关系数均大于0.995，说明线性较好，可用于定量分析各目标物质浓度。
选取空白土壤样品中加入5 μg/kg和10 μg/kg两种加标浓度分别进行7次平行测定，依据HJ 168-2020中方法检出限(MDL)计算方法，得到各目标化合物的检出限，详见表2。
由表2可知，在空白加标浓度为5 μg/kg的实验结果中，有25个目标化合物的3~5倍MDL包括了该浓度，即：对于5 μg/kg的样品浓度，本文中34种目标化合物中，有73.5%被分析物样品在3~5倍MDL范围内，并且100%被分析物浓度在1~10倍MDL中，所有被分析物浓度均没超过20倍MDL，因此可以认为初始加标浓度为5 μg/kg是合适的，不在此范围内的其他化合物采用10 μg/kg加标浓度实验来计算MDL，有8个目标化合物的3~5倍MDL包括了该浓度，占比23.5%，只有荧蒽的MDL不在这两个浓度所测定的范围内，可以通过加标8 μg/kg浓度检测后，计算出MDL为1.8 μg/kg。从检测结果来看，测定的MDL值符合HJ 168-2020标准要求，结果有效。因此，该方法检出限为1.1 mg/kg~3.2 mg/kg。
3.2. 方法的准确度
方法的准确度包括精密度及正确度，本实验选择海南某地区土壤作为基体土壤，通过测定低含量(10 μg/kg)、中含量(10 μg/kg)、高含量(50 μg/kg)基体加标平行测定7次，利用基体加标回收率R、对标准偏差RSD分别考察方法的正确度及精密度，详见表3。
Table 3. Precision and accuracy of the method
表3. 方法的精密度和正确度
由表3数据可知：低浓度(10 μg/kg)空白加标样品测定结果的RSD在2.8%~27.0%之间；中浓度(100 μg/kg)基体加标样品测定结果的RSD在1.6%~8.3%之间；高浓度(500 μg/kg)基体加标样品测定结果的RSD在0.7%~12.2%之间。PAHs与OCPs均属于半挥发性有机物，标准规范要求半挥发性有机物的精密度实验结果的相对偏差 < 30%，与表3结果比较，本实验中三种浓度的分析测试结果精密度均满足规范要求，说明该方法精密度良好。
从方法的正确度来看，在空白加标浓度为为10 μg/kg、基体加标浓度为100 μg/kg和500 μg/kg时，目标化合物的回收率分别为：60.4%~128.9%、60.4%~126.7%和60.4%~125.5%。半挥发性有机物的基体加标回收率须在60%~160%，本实验的基体加标回收率在60.4%~128.9%，满足标准规范要求，说明本实验方案的正确度良好。
4. 结论
1) 本文建立起一套快速溶剂同时萃取、净化、并同时检测的土壤样品分析方法，以保留时间和特征离子定性，内标法定量。优化后的仪器分析条件为：萃取剂选用正己烷–丙酮(1:1)，萃取温度90℃，萃取压力100 bar；柱温箱升温程序为起始温度80℃保持1 min，以15℃/min的速度升至210℃保持1 min，然后以14℃/min的速度升至300℃保持7 min。
2) 通过测定空白加标样，得到该套分析方法的检出限为1.1 mg/kg~3.2 mg/kg；通过测定低浓度(10 ppb)空白加标、中等浓度(100 ppb)基体加标、高浓度(500 ppb)基体加标相对标准偏差(n = 7)分别为2.8%~29%、1.6%~8.3%和0.7%~12.2%；基体加标回收率分别为：60.4%~128.9%、60.4%~126.7%和60.4%~125.5%，说明整套方法的检出限低、准确度和精密度较好，可用于同时检测土壤中的多环芳烃与有机氯农药。
NOTES
*通讯作者。