原创 快速溶剂萃取红外分光光度法测定土壤中石油类

1   实验部分

1.1  主要仪器及试剂

    红外分光测油仪：能在3400~2400/cm之间进行扫描，型号为JDS-106A；

    快速溶剂萃取仪：ASE200 Accelerated Solvent Extractor，美国戴安公司；

    超声波清洗机：SYD-300；

    百分之一电子天平：JA21002。

    四氯化碳：在2600~3300/cm之间扫描，其吸光度不超过0.03（1cm比色皿、空气池作参比）；

    硅酸镁：分析纯硅酸镁经500℃马弗炉灼烧2h，在炉内冷却至200℃后，移入干燥器内于磨口瓶中保存，使用时加6%新鲜蒸馏水，充分振荡，放置约12小时后使用；

    无水硫酸钠：在高温炉内300℃加热2h，冷却后装入磨口玻璃瓶中，干燥器内保存；

    石油类标液：1000mg/L，国家环境保护部标准样品研究所。

1.2  测定步骤

1.2.1  样品制备

    将所采集的土壤样品于背光条件下自然风干，用玛瑙研钵研成f粉末，经60~100目金属筛筛分后用四分法缩分得所需土样。浊度计| 溶氧变送器| 酸碱度变送器| 氧化还原测试器| 测力仪/测力计| 粘度计| 压差计| 水活度仪|

1.2.2  样品萃取

    ⑴快速溶剂萃取仪萃取土壤中石油类：称取20.00g土壤装入快速溶剂萃取仪的33ml规格萃取池中，萃取所用溶剂为四氯化碳，温度120℃，压力为10.3Mpa（1500psi），预热5min，静态提取5min，用溶剂快速冲洗样品，氮气吹扫收集全部提取液，加上系统清洗液，总计每个样品用约溶剂40ml。将所有提取液转移至50ml洁净比色管中，定容。此过程总耗时约22min。

    ⑵超声波萃取土壤中石油类：称取10.00g土壤样品于50ml比色管中，加入约40ml四氯化碳，塞紧塞子，放入超声仪中萃取，30min时将比色管缓缓摇晃，以增加四氯化碳与样品的接触来提高萃取效率，45min后将萃取液经砂芯漏斗过滤（加少许无水硫酸钠），用5ml四氯化碳小心洗涤漏斗两次，洗涤液一并接入洁净的50ml比色管中，定容。此过程中耗时约60min。

1.2.3   样品吸附

   用硅酸镁吸附样品，层析柱长200mm、内径10mm的玻璃柱，湿法填充，硅酸镁高度约80mm，然后在硅酸镁上加入适当无水硫酸钠。将适量的萃取液通过该柱，弃去前约5ml的滤出液，余下部分接入玻璃瓶中，待测。日本新宇宙COSMOS| 日本凯世KAISE| 日本新宝SHIMPO| 日本爱宕ATAGO| 京都电子KEM

1.2.4   样品测定与结果计算

    将已处理好的滤出液于红外分光测油仪中在测油红外区间内（3400～2500/cm之间）扫描，根据2930、2960、3030/cm处的吸光度得出待测液石油类浓度，再根据定容体积和称样量算出土壤中石油类含量。

2   结果与讨论

2.1  快速萃取温度对萃取效果的影响

    对同一样品分别在60℃、80℃、100℃、120℃、140℃条件下进行快速溶剂萃取，测定结果如表1所示。实验表明，在温度较低时，石油类测定值偏低，随温度升高呈上升趋势，当温度升至120℃时样品石油类浓度达到最大值，继续升温，由于热降解的原因，石油类测定值反而有所降低。故本实验采用120℃的温度进行快速溶剂萃取，以达到较好的萃取效果。

              表1  快速溶剂萃取温度对萃取效果的影响

2.2  快速溶剂萃取与超声萃取比较

2.2.1   模拟标样的制备及测定

    取无农药及油污染的山土，风干，研磨，过60～100目竞速筛，在500℃马弗炉内灼烧2h后，冷却，用四氯化碳反复洗涤，直至用快速溶剂萃取和超声波萃取两种方法分析石油类均未检出为止，在通风柜中干燥，待用。取上述净土20.00g14份，分7组装入快速溶剂萃取池中，加入石油类标液使土壤石油类浓度分别为0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0mg/kg（每组2份平行），用快速溶剂萃取法测定。再取净土10.00g14份，分7组装入50ml比色管中（每组2份平行），同理加标，用超声波萃取法测定。

    两种方法比对数据见表2。测定结果表明，在土壤石油类含量小于等于50mg/kg时，快速溶剂萃取和超声波萃取均能满足分析要求，但快速溶剂萃取的萃取效率要较超声波萃取为好。对于测定石油类含量大于50mg/kg土壤时，超声波萃取法的萃取效率偏低，快速溶剂萃取法的萃取效率较超声波萃取法有明显提高。

          表2  快速溶剂萃取和超声波萃取的萃取效率

2.2.2   样品加标回收率及精密度

    选不同类型土壤用快速溶剂萃取法和超声波萃取法各测定6次，同时做加标回收实验，加标量及测定结果见表3.快速溶剂萃取法的样品相对标准偏差为2.8%～7.5%，加标回收率为94%～105%；超声波萃取法的样品相对平均偏差为5.6%～11.3%，加标回收率为69%～94%。跨书溶剂萃取法的精密度及样品加标回收率要优于超声波萃取法，尤其对于高浓度含油土壤样品效果更为明显。

                表3  快速溶剂萃取和超声波萃取的样品加标回收率与精密度       mg/kg

3   结论

    用快速溶剂萃取红外分光光度法测定土壤中的石油类具有操作简单、快捷、有机溶剂消耗量少等特点，且萃取过程可自动进行，亦能直接测定湿样（将湿样与无水硫酸钠混合在玛瑙研钵研成干状即可）。通过与超声波萃取法比对实验结果表明，快速溶剂萃取法具有萃取效率高，回收率和精密度好的优点。快速溶剂萃取红外分光光度法是一种测定土壤中石油类的较好方法，尤其适应土壤普查等大批量样品的测定。