松针中有机氯农药的气流式微注射器直接萃取

王娟, 崔美玉, 赵香爱

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

松针中有机氯农药的气流式微注射器直接萃取

王娟, 崔美玉, 赵香爱

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

以落叶松为研究对象,以10种有机氯农药(OCPs)为目标物,通过对气流式微注射器萃取技术(GPMSE)和传统方法(索氏提取和硅藻土柱层析净化)进行比较,利用气相色谱质谱技术进行分离检测,评价了GP-MSE用于直接萃取松针样品中OCPs的准确性,并通过定量离子色谱图初步探讨了目标物的分离效果和基质影响.结果表明:GP-MSE方法分析松针中10种OCPs的加标回收率为70.27%～92.47%(4次平均值),相对标准偏差为3.21%～22.67%(4次平均值),与传统方法相比,有相当的回收率和重复性;定量离子色谱图分析表明,经 GP-MSE萃取的松针加标样品中各OCPs的分离效果好,基质干扰少.

微萃取;有机氯农药;GC-MS;松针;气流式

0 引言

在我国,松针分布广泛,脂含量高,是研究有机氯农药(OCPs)污染的最常用植物样品之一[1-3].松针样品中OCPs的分析方法主要包括样品前处理(主要包括提取和净化)和分离检测两个部分.目前报道的提取方法主要有索氏提取、超声提取、加速溶剂萃取等[4-5],以上方法虽然提取效率高,但需结合净化方法,如柱层净化技术来消除共萃取物中的干扰物质[5-6],因此存在操作繁琐、溶剂用量大、耗时长等问题.为克服以上缺点,本研究试图建立一种简便、高效、快速、经济地分析松针中OCPs含量的分析方法.

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

试剂有:正已烷,丙酮,二氯甲烷,均为色谱纯,购买于加拿大Caledon公司;10种OCPs标准品(α-六六六 ,β-六六六 ,γ-六六六 ,六氯苯 ,艾氏剂 ,异艾氏剂 ,环氧七氯 ,氧化氯丹 ,α-氯丹 ,γ-氯丹)和四氯-间-二甲苯(TCMX)标准品,纯度均高于97%;层析用硅藻土(100目),HPLC级,购自于美国Supelco公司;无水硫酸钠,分析纯;氮气,纯度为99.999%.仪器有:索氏提取器,旋转浓缩蒸发器,氮气浓缩器,研磨机,玻璃层析柱,100μL微注射器,气体流量控制器,冷凝器,加热器,日本岛津 GC MS-QP2010p lus气相色谱与质谱联用仪.其中无水硫酸钠、硅藻土、玻璃仪器(250 m L平底烧瓶,移液管等)均在350℃的高温下灼烧12 h以上.

1.2 样品采集和预处理

1.2.1 松针对照样品 选择落叶松(Larixgmelinii)松针作为供试样品,样品采集于远离农业活动的校园内;采集后用蒸馏水充分漂洗,滤纸蘸干表面水分后自然风干;干燥后用研磨机粉碎,混匀后作为对照样品.

1.2.2 松针加标样品 取上述样品,加入一定量的OCPs混合标准溶液(正已烷为稀释溶剂),挥干均匀后,制得OCPs松针加标样品,用于分析松针中OCPs的加标回收率.

1.3 样品的提取和净化

1.3.1 GP-MSE 松针样品的气流式微注射器萃取主要由微注射器,样品池,气流吹扫体系,加热和冷凝装置构成,具体组装方式参考 Yang等[7]描述的气流式微注射器萃取装置.GP-MSE的具体过程为:准确称取0.020 0 g经预处理的松针样品并填装入样品池中,然后将样品池置于加热装置中,并用硅橡胶隔垫密封样品池口;将100 μL微注射器顺着冷凝装置经隔垫垂直插入样品池中,至隔垫下1 mm处;设置样品池温度为280℃,冷凝温度为 -4 ℃,气流吹扫速率为1 m L/m in;在微注射器中加入10μL有机萃取溶剂(体积比为1∶1的丙酮和正已烷混合溶液),萃取时间为2 min.在气流的带动下,目标化合物进入微注射器中,被有机萃取剂捕集,有机萃取剂在-4℃保护下以液体形式保留于微注射器中;萃取结束后,取下微注射器,加入 1μL 20 ng/μL TCMX(作为仪器内标),定容至 50μL,其中 2μL用于 GC-MS进样分析.

1.3.2 索氏提取与净化 在索氏提取器套筒中加入约3 g无水硫酸钠,然后称取0.100 0 g经预处理的松针样品填装入套筒中,再用约3 g无水硫酸钠覆盖,并将套筒放入索氏提取器中;用200 mL有机萃取溶剂(体积比为1∶1的丙酮和正已烷混合溶液)在250℃沙浴下萃取12 h,结束后提取液在水浴37℃下旋转蒸发至1 mL左右;二氯甲烷清洗蒸发瓶合并提取液,并于常温下氮吹浓缩至2 m L,待净化.

净化方法采用 Wenzel等人[5]的研究方法,具体过程为:将2 m L提取液转移至层析柱1(直径1 cm,长度20 cm),柱1包含15 g去活化的硅藻土(4%超纯水),用160 m L体积比为1∶1的正已烷和二氯甲烷混合溶剂洗脱.第一个60 m L的洗脱液被移至柱2(直径0.5 cm,长度20 cm),柱2包含3.5 g活化的硅藻土(用于净化脂肪类化合物),柱2用60m L的体积比为1∶1的正已烷和二氯甲烷混合溶剂洗脱.合并柱1余下的100mL洗脱液,旋转蒸发至干,用体积比为1∶1的丙酮和正已烷混合溶液溶解,加入 5μL 20 ng/μL TCMX(作为仪器内标)并定容至250μL,2μL用于 GC-MS分析.

1.4 色谱分析

毛细管色谱柱为DB-5MS(30 m×0.32 mm×0.25μm),载气流速为 1.5 m L/min,进样口温度为280℃,不分流进样.采用程序升温,起始温度为 60℃,25℃/min升温至 170℃,保留 2 min,3℃/min升温至250℃,10℃/min升温至280℃,保留10 m in.离子源为电子轰击源,温度为200℃.以SIM模式扫描并进行OCPs的定性与定量.

2 结果与讨论

按照GP-MSE和传统方法分别进行对照松针样品分析,以计算松针中OCPs的本底浓度.分析结果表明,本研究所用松针样品中OCPs均未检出,不需扣除本底浓度.

为评价 GP-MSE分析松针样品中OCPs的准确度和精密度,用索氏提取和柱层析技术结合的传统方法进行比较,结果见表1.传统方法得到的松针中10种OCPs的加标回收率为77.75%～89.76%,相对标准偏差3.33%～24.57%;本法OCPs的加标回收率为70.27%～ 92.47%,相对标准偏差为3.21%～22.67%.这表明,与传统方法相比,GP-MSE有相当的回收率和较好的重复性,能满足痕量分析的需要.

从分析过程上看,应用 GP-MSE可使样品提取时间从索氏提取的12 h减少到几分钟,大大节约了分析时间;样品的溶剂用量从索氏提取的200m L减少到10μL,大大节约了分析溶剂,降低了分析成本.

表1 松针样品中OCPs的加标回收率 %

图1 松针加标样品中OCPs的定量离子色谱图

图1显示了经 GP-MSE萃取和 GC-MS分离检测得到的10种OCPs的定量离子色谱图.从图中可以看出,样品在未采用其他净化技术的情况下,各目标物分离效果很好,定量离子受样品基质的干扰较少,可提供目标物的准确定量.

3 结论

本文采用气流式微注射器萃取(GP-MSE)技术直接萃取、GC-MS进行分离检测的方法分析松针中的10种OCPs.研究表明,该方法具有快速、准确、操作简单、溶剂用量少的优点.松针中10种OCPs的平均回收率高于70%,相对标准偏差小于25%,与传统方法相比,有相当的回收率和重复性;GC-MS分析结果也表明,OCPs得到了有效的分离,定量离子受基质干扰少,可用于松针样品中OCPs的直接萃取和分析.

[1]Yang R Q,YAO Tandong,Xu Baiqing,et al.Distribution of Organochlorine Pesticides(OCPs)in Conifer Needles in the Southeast Tibetan Plateau[J].Environmental Pollution,2008,153(1):92-100.

[2]Xu Diandou,Zhong Weike,Deng Linlin,et al.Regional Distribution of Organochlorinated Pesticides in Pine Needles and Its Indication for Socioeconomic Development[J].Chemosphere,2004,54(6):743-752.

[3]KlánováLánováJ, Ĉup r P,BaráD,et al.Can Pine Needles Indicate Trends in the Air Pollution Levels at Remo te Sites[J].Environmental Pollution,2009,157(12):3248-3254.

[4]Tremolada P,Burnett V,Calamari D,et al.A Study of the Spatial Distribution of PCBs in the U K A tmosphere Using Pine Needles[J].Environmental Science&Technology,1996,30:3570-3577.

[5]Wenzel K D,Hubert A,Manz M,et al.Accelerated Solvent Extraction of Semivolatile Organic Compounds from Biomonitoring Samp les of Pine Needles and Mosses[J].Analytical Chemistry,1998,70(22):4827-4835.

[6]Hanari N,HoriiIY,Okazawa T,et al.Dioxin-like Compounds in Pine Needles A round Tokyo Bay,Japan in 1999[J].Journal of Environmental Monitoring,2004,6(4):305-312.

[7]Yang Cui,Piao Xiangfan,Qiu Jinxue,et al.Gas Purge Microsyringe Extraction for Quantitative Direct Gas Chromatographic-Mass Spectrometric Analysisof Volatile and Semivolatile Chemicals[J].Journal of Chromatography A,2011,1218:1549-1555.

Gas Purge Microsyringe Extracting Directly of OCPs from Pine Needle

WANG Juan, CU IMei-yu, ZHAO Xiang-ai
(KeyLaboratoryofNaturalResourcesoftheChangbaiMountain&FunctionalMolecules(YanbianUniversity),MinistryofEducation,Yanji133002,China)

The study,involving 10 organochlorine pesticides(OCPs)determined by GC-MS inlarixgmelinii,evaluated the accuracy of gas purge microsyringe extracting directly of OCPs from pine needle by comparing gas purgemicrosyringe extraction with traditionalmethod(Soxhlet extraction and Florisil column clean-up),and discussed simp ly the separation and matrix effect of targets by the quantification ion chromatogram s.The results showed recoveriesof OCPs in pine needle samp les with GP-MSEwere 70.27%-92.47%(n=4),and relative standard deviations(RSD)were 3.21%-22.67%(n=4).The results were comparable to those obtained by traditionalmethod.In addition,targets were separated efficiently,and matrix interferences were little acco rding with the quantification ion chromatogram s of OCPs in pine needle samp les.

microextraction;OCPs;GC-MS;pine needle;gas purge

O656.31

A

1004-4353(2011)02-0136-04

2011-05-04

吉林省科技发展计划重点项目(20100340)

王娟(1984-),女,硕士研究生,研究方向为有机分析.