气相色谱法测定土壤柴油含量实验的探讨

气相色谱法测定土壤柴油含量实验的探讨

叶芳勇

浙江多谱检测科技有限公司浙江杭州310030

摘要：柴油对土壤生态环境以及农作物生长破坏非常严重，并且有致癌毒性，能够在食物链中累积进而危害人类健康。当土壤中的柴油含量超过100ug/g时，即对生态环境构成危害。因此为了了解土壤中的柴油含量，本文阐述了气相色谱法的工作原理，对气相色谱法测定土壤中柴油含量的实验及其结果进行了探讨分析，旨在加强对土壤环境的保护。

关键词：气相色谱法；工作原理；土壤；柴油；测定

目前柴油定量分析主要有紫外一可见分光光度法及气相色谱法等。气相色谱法是基于柴油在气相色谱柱程序升温过程中的出峰情况，通过加入内标物并对色谱峰面积进行归一化处理后得到定量结果。以下就相色谱法测定土壤中柴油含量的实验进行分析。

1气相色谱法的工作原理

气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法，其主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来。也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附，结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。检测器能够将样品组分的与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比。当将这些信号放大并记录下来时，就是气相色谱图了。

并且气相色谱法应用过程中，由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。

2气相色谱法测定土壤中柴油含量的实验分析

2.1实验用的主要仪器与试剂

气相色谱仪：Agilent7890A，配有FID氢焰离子化检测器；微波萃取仪：MARS一型，微波输出功率：0-1600W；电子分析天平：AL204型，精度为0.0001；柴油：0#纯品；正己烷：分析纯；丙酮：分析纯；柴油标准溶液：配制正己烷一丙酮（1：1）溶液于容量瓶中，定量称取柴油，加入正己烷一丙酮溶液，定容至100mL，分别配制成0.5，1.0，1.5，2，2.5，39/L柴油标准溶液系列，备用；土壤样品：来源于某柴油污染耕地。

2.2色谱条件分析

分析方法：SY/T57791995《原油全烃气相色谱分析方法》；色谱柱：HP-5毛细柱；检测器：氢离子火焰检测器；进样方式：自动进样；分流比：1：5；进样口温度：300℃；检测器温度：300℃；程序化升温：柱箱温度首先于40℃保持2min，然后以15℃/min升温至290℃，保持3min；内标物：1000mg/L二硝基甲苯。

2.3土壤样品处理要点

土壤样品取样地块曾因输送管道破裂发生柴油泄漏，导致土壤被0#，20#柴油污染，后经生物法修复，投加降解菌株进行治理，土壤中柴油的含量得以降低。污染土壤与正常土壤的采集与保存方法参照中华人民共和国农业行业标准NY/T1121.1-2006《土壤检测第1部分：土壤样品的采集、处理和贮存》进行。样品处理后可以得出土壤受柴油污染后pH值基本不变，但由于柴油的粘性及其对土壤颗粒的团聚作用，导致电导率下降，影响土壤通透性，对农作物造成破坏。准确称取来自场地的正常土壤（10.0士0.1）g，分别加入0.1^-0.5g购置的0#柴油，搅拌均匀后配制成为柴油质量分数为1%^-5%的污染土壤，与1份正常土壤（作为基质空白）同时进行微波萃取，提取土壤中的柴油，稀释到适宜浓度后利用气相色谱法测定柴油含量，同一添加样品重复测定5次。利用微波萃取仪对土壤样品进行预处理。实验方法如下：（1）准确称取2g土壤样品（湿重）加入微波萃取样品罐，注意土壤样品中不得有任何金属颗粒；（2）向其中加入25mL正己烷一丙酮混合萃取剂（1：1）；（3）检查确认样品罐密闭完好，观察样品罐密封膜无破损，保证样品管外壁无水滴；（4）将微波萃取仪测温头插入1号罐（指示罐），并将萃取罐按照相应编号放置到萃取仪反应盘上；（5）设定微波萃取操作参数（反应功率1200W，萃取时间30min，反应温度120℃），进行萃取操作；（6）反应结束后，待反应室温度降至30℃以下时，取出反应罐。将萃取液过滤，留至气相色谱分析用。

2.4定量方法

样品中加入1%的二硝基甲苯作为内标物。样品测定结束后，根据柴油样品色谱峰的全部面积与内标物二硝基甲苯的色谱峰面积之比与柴油浓度之间的线性关系制作标准曲线，进而测定土壤样品中的柴油含量。

3气相色谱法测定土壤中柴油含量实验结果的分析

3.1色谱条件的合理选择

色谱条件选择时应该充分兼顾样品的极性强弱、相关组分的保留时间以及柱效等因素。柴油的主要组分为正构烷烃、异构烷烃及少量的醇、胺类化合物。针对样品的特性，选择非极性毛细管柱，其固定相为非极性键合相，对烷烃的分离效果较好。柴油中的多个组分能够独立分开，信噪比≥5，色谱峰形对称尖锐，灵敏度高。土壤中柴油的生物降解过程主要由真菌及细菌等参与。在降解过程中，长链烷烃与芳香烃的裂解效率不同，芳香烃的裂解效率要低于烷烃的降解效率。气相色谱法的测定原理是基于柴油中所有组分的出峰情况，根据峰面积之和进行定量，因此排除了不同组分（芳香烃与长链烷烃）之间的差异，测定精密度较好，结果可信度高，能够反应土壤中柴油的真实含量。按照样品处理方法，对柴油加标土壤进行微波萃取，在得到的柴油样品中加入二硝基甲苯作为内标物，按照色谱条件以气相色谱法测定柴油含量。溶剂为正己烷一丙酮时，柴油各组分出峰情况良好，主要组分为正构烷烃及少量的含N，O的烷烃衍生物，内标物先出峰，柴油各组分出峰时间为3-13min。

3.2科学处理样品

发生柴油污染后，由于柴油的粘性，土壤样品会出现部分团聚的情况，影响样品中柴油的萃取以及进一步的定性及定量分析。常规的超声萃取或振荡萃取难以取得良好的效果。通过高功率的微波萃取，可以充分萃取得到样品中的柴油。溶剂选择正己烷一丙酮混合萃取剂（1：1），对柴油中的极性及非极性组分有良好的萃取效果。微波萃取完毕后可以进行土壤样品的干重测量，得到样品中的柴油含量。

3.3土壤样品测定结果分析

取样地段曾因埋于地下的柴油管道泄漏，发生大面积耕地柴油污染事件。经添加铜绿假单胞菌及黄胞原毛平革菌进行生物修复治理，柴油含量得以下降，土壤污染得到治理。分别对治理后的污染土壤以及周边未污染的正常土壤进行采样，经微波萃取后，采用气相色谱法对生物降解后的柴油含量进行测定。正常土壤的色谱图中无明显色谱峰，表明土壤中不含柴油污染物；污染土壤样品有若干柴油特征色谱峰，表明污染土壤中仍含有柴油。

结束语

综上所述，气相色谱法适用于土壤中柴油含量的测定，并且采用气相色谱法对土壤中的柴油进行定量检测实验分析，表明对于针对陈旧性柴油污染及生物降解过程中柴油含量变化定量测定时，定量效果较好，对于保护土壤环境具有重要作用。

参考文献

[1]王世杰等.柴油降解菌的筛选鉴定及降解特性研究[J].农业环境科学学，2011(1).

[2]谢园园等.气相色谱一单光子电离飞行时间质谱的联用及在柴油组分表征中的应用[J].色谱,2015(2).

[3]李晓森等.气相色谱法测定土壤中柴油含量[J].化学分析计量，2015（11）.

[4]罗成成.气相抽提技术修复柴油污染土壤的实验研究[J].中国地质大学，2016.