超聲波萃取-紅外分光光度法測定土壤中的石油類

超聲波萃取-紅外分光光度法測定土壤中的石油類

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，土壤污染已成為影響環(huán)境的主要問題之一。石油類物質(zhì)進入土壤,會影響其通透性,在植物根系及土壤有機質(zhì)表面形成黏膜,阻礙根系呼吸和吸收,引起根系腐爛,對土壤環(huán)境造成一定影響［1－2］。因此土壤中石油類污染受到社會的廣泛關(guān)注。石油類是能被四氯化碳萃取,不被硅酸鎂吸附并在波數(shù)為2930cm－1、2960cm－1、3030cm－1全部或部分譜帶處有特征吸收的物質(zhì)［3］。目前,土壤中石油類的監(jiān)測尚無國家標準,分析方法雖然眾多,但多數(shù)存在不足。如熱浸萃取紅外光度法操作繁瑣且耗時長,快速溶劑萃取紅外光度法對儀器要求高、操作繁瑣,超聲波萃取紫外光度法靈敏度低等。樣品前處理方法中,超聲波萃取法具有操作簡單、萃取時間短、誤差小等優(yōu)勢。今采用超聲波萃取-紅外分光光度法測定土壤樣品中石油類,并對超聲波萃取的條件進行優(yōu)化,用超聲波萃取與四氯化碳熱浸［4－6］以及快速溶劑萃取法［7］同時處理土壤樣品,超聲波萃取法的結(jié)果令人滿意。1測試1.1針式超聲波機OIL420型紅外測油儀,金壇市泰納儀器廠YQ-1003型探針式超聲波機,上海易凈超聲波儀器廠;AES200型快速溶劑萃取儀,美國戴安公司振蕩器。1000mg/L的石油類標準品,環(huán)境保護部標準樣品研究所;四氯化碳(環(huán)保專用);硅酸鎂;無水硫酸鈉。1.2土壤樣品的測量1.2.1氯化碳的萃取超聲波萃取:新鮮土壤樣品去除砂礫、植物根系等雜物,充分混合均勻。準確稱取10.0g土壤樣品,加入10g無水硫酸鈉,混勻,放置30min,固化后壓碎。同時按照《土壤干物質(zhì)和水分的測定重量法》(HJ613-2011)測定土壤水分。樣品置于50mL比色管中,加入20mL四氯化碳,塞緊塞子,于水浴中超聲萃取。超聲波機的功率為25W,水浴溫度為25℃,萃取15min,靜置,過濾,用50mL比色管收集濾液。重復(fù)萃取1次,合并2次萃取的濾液。再用5mL四氯化碳洗滌過濾器和土壤樣品2次,洗滌液并入濾液,用四氯化碳定容。準備全程序空白2份。四氯化碳熱浸萃取:準確稱取上述土壤樣品10.0g,并按上述方法處理,置于250mL磨口錐形瓶中,加入40mL四氯化碳,加蓋輕輕振搖2min,放置過夜。將錐形瓶放入40℃水浴熱浸1.5h后,取出錐形瓶,加入10g無水硫酸鈉,靜置,過濾,濾液收集于50mL比色管中。快速溶劑萃取:準確稱取上述土壤樣品10.0g,并按上述方法處理,裝入快速溶劑萃取儀的萃取池中,加入30mL四氯化碳,萃取儀的溫度設(shè)定為110℃,壓力10.0MPa,萃取20min。萃取結(jié)束,用氮氣吹掃收集提取液入50mL比色管。1.2.2硫酸鎂上酸鎂的萃取在長200mm,內(nèi)徑10mm的玻璃層析柱內(nèi)裝填高度為80mm的硅酸鎂,于硅酸鎂上加適量無水硫酸鈉,濕法填充。將萃取液通過層析柱,收集濾液于玻璃燒杯中,待測。根據(jù)紅外測油儀在波數(shù)2930cm－1、2960cm－1、3030cm－1處的吸光度值得出石油類的質(zhì)量濃度,再換算出土壤樣品中石油類的質(zhì)量比。2結(jié)果與討論2.1超聲萃取時間的確定室溫下,對空白土壤加標,以四氯化碳為萃取劑,分別在超聲波機功率8W、15W、20W、25W、30W下超聲萃取。試驗表明,回收率隨超聲波功率的增大而增加,功率大于25W后,回收率基本不變。故選擇超聲波機功率為25W。調(diào)節(jié)超聲波機功率25W,分別在15℃、20℃、25℃、30℃、40℃、50℃水浴下,對空白土壤加標樣品超聲萃取,萃取時間相同。試驗表明:當溫度在20℃~30℃時,回收率高且穩(wěn)定。故選擇超聲波水浴溫度為25℃。設(shè)定超聲波機功率25W,水浴溫度25℃,空白土壤加標樣超聲萃取的時間分別為5min、10min、15min、20min、30min。試驗表明,隨著萃取時間的延長,回收率逐漸增大,當萃取時間達到15min時,回收率最高,15min后,隨著時間的延長回收率降低。故選擇超聲波萃取時間15min。2.2標準系列和測定值將1000mg/L石油類標準品逐級稀釋精確配制成0mg/L、5.00mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、40.0mg/L、80.0mg/L的標準系列,并測定吸光度值。以質(zhì)量濃度為橫坐標,對應(yīng)的吸光度值為縱坐標,繪制標準曲線?；貧w方程為y=0.904x+2.7×10－3,相關(guān)系數(shù)r為0.9997。2.3檢出限的確定按照樣品分析全部步驟,平行測定全程序空白(n=7),計算7次測定的標準偏差為1.91μg/L。根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ168-2010)［8］的相關(guān)規(guī)定,按MDL=t(n－1，0．99)×s計算,n=7時查表得t=3.143,得出檢出限為6.00μg/L。當取樣質(zhì)量10.0g,萃取液定容體積50mL時,計算得方法檢出限為0.03mg/kg。2.4萃取回收結(jié)果對空白土壤樣品做加標回收試驗,分別用3種萃取方法處理樣品,并測定萃取液,結(jié)果見表1。由表1可見:超聲波法萃取,回收率為97.4%~103%;四氯化碳熱浸法和快速溶劑法萃取的回收率分別為87.6%~94.0%和90.2%~96.0%。2.5樣品萃取方法結(jié)果準確稱取環(huán)境土壤樣品3份,用超聲波萃取、四氯化碳熱浸和快速溶劑萃取法3種方法分別處理樣品,并測定萃取液,結(jié)果見表2。由表2可見,用超聲波法處理樣品,測定結(jié)果的RSD為3.0%~3.9%;四氯化碳熱浸法處理樣品,測定結(jié)果的RSD為4.5%~7.7%;快速溶劑法處理樣品,測定結(jié)果的RSD為2.8%~7