CN110632043A - 一种新型测定复垦土地样品中石油类的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤样品中石油类测定技术领域,公开了一种加速溶剂萃取‑荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法,采用加速溶剂萃取仪对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩及净化处理,获得待测定提取液;对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。本发明采用加速溶剂萃取仪进行土壤样品的提取,有效的对样品中的石油类组分进行了提取,溶剂用量小,提取效率高,仪器自动化;本发明荧光分光光度法的测定既准确又简便,在保证测试结果准确可靠的同时也大大提高了分析测试的效率。
Description
技术领域
本发明属于土壤样品中石油类的提取、净化及其测定技术领域,尤其涉及一种加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法。
背景技术
目前,最接近的现有技术:
随着石油的大量开采和广泛使用,石油类对土壤的污染已成为一个越来越严重的问题。为了判断土壤是否受到石油类的污染,确定其含量是多少,须建立土壤中石油类的前处理与仪器分析方法。
目前针对土壤中有机物的提取方法有以下几种:震荡提取法,提取效率低,溶剂使用量大;索氏提取法,须水浴加热,提取时间长,达12-18个小时,溶剂使用量大,浓缩工作量大;超声提取,提取液混浊,不利于后续净化,超声易造成提取溶剂受热、挥发。
仪器分析方法有以下几种:紫外吸收法,只能测量具有共轭双键的成分和具有n电子的生色基团有机化合物,并且受到杂质干扰严重。非色散红外吸收光度法,仅能检测石油类中直链烷烃或环烷烃,不能检测苯系物,影响了数据的代表性。且萃取、分离等样品预处理工作较为复杂。红外分光光度法,溶剂选择困难且检出限高,对于低含量的样品无法准确测定。气相色谱法,气相色谱-质谱法,前处理方法复杂,仅仅检测样品中的可提取直链烷烃的组分含量,数据统计困难,对石油类的污染物中的重烃和芳烃类无法检测,检测结果不够客观有效的反应样品中的石油类污染。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)现有技术中,对后续浓缩净化方便的前处理方法溶剂使用量大,提取效率低。
(2)不能够客观反应样品中的石油类含量;而且现有技术提取及测定中,受环境影响大,精密度低,数据计算复杂,并且操作繁琐,不易于推广。
解决上述技术问题的难度:
探索加速溶剂的仪器参数、样品间的污染处理以及净化方法和荧光分光光度法的仪器参数。
解决上述技术问题的意义:
本发明依托国家重点研发计划:土地修复与生态修复通用技术标准研究下属课题《土地生态恢复评价检验检测及质量控制标准研究》(课题编号:2017YFF0206804)子课题——“复垦土地样品石油类测定”,欲建立复垦土地样品中石油类的前处理与仪器测定方法,为复垦土地评价提供技术规范和方法支持。
采用本发明,能显著节约溶剂,减少环境污染,方便后续的净化处理,效率高;利用荧光分光光度法测定石油类含量能够该法受环境影响小,精密度高,数据计算简单;并且操作简便,易于推广,对未来复垦土地样品的检测起到技术支撑作用。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法。
本发明是这样实现的,一种加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法,采用加速溶剂萃取仪对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩及净化处理,获得待测定提取液。
对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。
进一步,所述加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法包括以下步骤:
第一步,采用加速溶剂萃取仪进行提取操作,收集提取萃取溶液;
第二步,对萃取溶液净化处理;
第三步,荧光分光光度计测定样品浓度。
进一步,所述第一步采用加速溶剂萃取仪进行提取操作,收集提取萃取溶液包括以下步骤:称取10.0g样品于34ml萃取罐中,添加处理过的硅藻土,要求填满萃取池空间,以正己烷为提取溶剂,萃取温度80℃,萃取压力1200psi,静态萃取时间5min,淋洗为60%池体积,氮气吹扫时间60s,萃取循环次数2次,收集提取溶液。本法可以高效的、节能、稳定的萃取样品中的目标物。
进一步,所述第二步对萃取溶液净化处理包括以下步骤:
(1)在氮吹以上将提取液吹至10ml,采用商品化的固相萃取柱,手动净化;
(2)用1-2柱管体积的正己烷溶剂活化小柱;
(3)将提取液全部添加到小柱中,收集流出液;
(4)用正己烷洗脱小柱,并将液体抽干,收集流出液,合并两次的流出液;
(5)氮吹浓缩至10ml。
进一步,所述第三步荧光分光光度计测定样品浓度具体包括:采用浓度模式进行测定,激发与发射狭缝宽度均为5mm,根据石油类物质的特征波长设定激发波长为310nm,发射波长为360nm,积分时间1s,自动扣减背景值,石英比色皿为10mm,调用已有的工作曲线计算,得到样品的浓度。
进一步,通过以下公式的计算,得到样品中石油类含量:
式中:ρ表示土壤中石油类的质量浓度,单位为mg/kg;C表示机测浓度,单位为mg/L;V表示萃取液体积,单位为ml;M表示称样量,单位为g。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统,所述加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统包括:
加速溶剂萃取仪,用于对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩及净化处理,获得待测定提取液。
荧光分光光度计,用于对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。
进一步,所述加速溶剂萃取仪包括:
用于吸取溶剂的吸液泵。
将吸取的溶剂进行氮气吹扫的氮气吹扫仪。
将氮气吹扫的溶剂注入萃取池。
收集萃取后提取液的收集瓶。
进一步,氮气吹扫仪通过吹扫阀控制氮气吹扫速度。
进一步,萃取池通过静态阀控制流向收集瓶的提取液流速。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:
本发明通过采用加速溶剂萃取仪,对复垦土地样品中石油类的提取,溶剂使用量较其它方法大大降低,仅仅为20~30ml;仪器萃取温度高,萃取罐密闭,可以实现高效萃取,且仪器自动化处理,可进行样品批处理,大大提高了效率,见表3、表4。采用商品化的固相萃取柱子进行净化处理,避免了手工填柱子的繁琐工作,且有利于前处理条件一致,能有效地除去极性干扰物质如色素等,大大降低对检测过程的干扰。利用荧光分光光度计,采用固定激发、发射波长测定,利用已知的标准工作曲线进行浓度计算,可以有效的对样品中的石油类组分进行检测,方法简单,容易操作,且受外界干扰小,保证了结果的准确和稳定。本发明方法的检出限为0.066mg/kg。对比红外法4.0mg/kg和紫外法0.53mg/kg,显著降低,更加准确的检测复垦土地样品中的低含量的石油类污染,见表5。
附图说明
图1是本发明实施例提供的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法实现流程图。
图3是本发明实施例提供加速溶剂萃取工作流程图。
图4是本发明实施例提供加速溶剂萃取工作中设备循环原理示意图。
图中:1、溶剂容器;2、吸液泵;3、氮气吹扫仪;4、萃取池;5、收集瓶;6、吹扫阀;7、静态阀。
图5是本发明实施例提供不同萃取温度条件下测定的石油类含量变化(压力1200PSI,时间5min)。
图6发明实施例提供20mg/L的标准溶液在不同狭缝宽度条件下的荧光强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
现有技术中,对后续浓缩净化方便的前处理方法溶剂使用量大,提取效率低。不能够客观反应样品中的石油类含量的仪器方法,而且现有技术受环境影响大,精密度低,数据计算复杂;并且操作繁琐,不易于推广。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类的方法,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的加速溶剂萃取-荧光法测定复垦土地样品中石油类的方法包括以下步骤:
S101:采用加速溶剂萃取仪进行提取操作,收集提取萃取溶液。
S102:对萃取溶液净化处理。
S103:荧光分光光度计测定样品浓度。
如图2所示,本发明实施例提供的加速溶剂萃取-荧光法测定复垦土地样品中石油类的方法具体包括以下步骤:
第一步、样品的提取:
采用ASE-350加速溶剂萃取仪进行提取操作,具体如下:称取10.g(精确至0.1g)样品于34ml萃取罐中,添加处理过的硅藻土,要求填满萃取池空间,以正己烷为提取溶剂,萃取温度80℃,萃取压力1200psi,静态萃取时间5min,淋洗为60%池体积,氮气吹扫时间60s,萃取循环次数2次。收集提取溶液。
第二步、样品的净化:
如果萃取液颜色过重,须进行下述净化步骤:
在氮吹以上将提取液吹至10ml,采用商品化的固相萃取柱(填料为Florisil),手动净化。
活化,用1—2柱管体积的正己烷溶剂活化小柱,保持柱体湿润。
上样,将提取液全部添加到小柱中,收集流出液。
洗脱,用正己烷洗脱小柱,并将液体抽干,收集流出液,合并两次的流出液。
定容,氮吹浓缩至10ml。
第三步,荧光分光光度计测定:
采用LS55型荧光分光光度计进行测定,主要工作条件为:采用浓度模式进行测定,激发与发射狭缝宽度均为5mm,激发波长为310nm,发射波长为360nm,积分时间1s,自动扣减背景值,石英比色皿为10mm,调用已有的工作曲线计算,可得到样品的浓度。
通过以下公式的计算,可得到样品中石油类含量:
式中:ρ表示土壤中石油类的质量浓度,mg/kg;C表示机测浓度,mg/L;V表示萃取液体积,ml;M表示称样量,g。
本发明提供一种加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统包括:
加速溶剂萃取仪,用于对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩及净化处理,获得待测定提取液。
荧光分光光度计,用于对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。
图3是本发明实施例提供加速溶剂萃取工作流程图。
如图4所示,本发明实施例提供的加速溶剂萃取仪包括:
用于吸取溶剂的吸液泵2。溶剂盛装在溶剂容器1中。
将吸取的溶剂进行氮气吹扫的氮气吹扫仪3。
将氮气吹扫的溶剂注入萃取池4。
收集萃取后提取液的收集瓶5。
氮气吹扫仪通过吹扫阀6控制氮气吹扫速度。
萃取池通过静态阀7控制流向收集瓶的提取液流速。
图5是本发明实施例提供不同萃取温度条件下测定的石油类含量变化(压力1200PSI,时间5min)。
图6是发明实施例提供20mg/L的标准溶液在不同狭缝宽度条件下的荧光强度。
下面结合效果对本发明作进一步描述。
本发明通过采用加速溶剂萃取仪,对复垦土地样品中石油类的提取,溶剂使用量较其它方法大大降低,仅仅为20~30ml;仪器萃取温度高,萃取罐密闭,可以实现高效萃取,且仪器自动化处理,可进行样品批处理,大大提高了效率,见表1、表2、表3、表4。采用商品化的固相萃取柱子进行净化处理,避免了手工填、柱子的繁琐工作,且有利于前处理条件一致,能有效地除去极性干扰物质如色素等,大大降低对检测过程的干扰。利用荧光分光光度计,采用固定激发、发射波长测定,可以有效的对样品中的石油类组分进行检测,方法简单,容易操作,且受外界干扰小,保证了结果的准确和稳定。
本发明方法的检出限为0.066mg/kg。对比红外法4.0mg/kg和紫外法0.53mg/kg,显著降低,更加准确的检测复垦土地样品中的低含量的石油类污染,见表5。
本发明采用加速溶剂萃取仪进行土壤样品的提取,有效的对样品中的石油类组分进行了提取,溶剂用量小;提取液进行适当浓缩后,经固相萃取柱净化,之后在荧光分光光度计进行测定,采用固定激发波长激发提取液,固定发射波长测定荧光强度,利用已知的标准工作曲线进行浓度计算。荧光分光光度计的测定既准确又简便,在保证测试结果准确可靠的同时也大大提高了分析测试的效率。
表1
序号 | 压力/PSI | 平均值/mg/kg | RSD/% |
1 | 1000 | 102.5 | 2.63 |
2 | 1200 | 115.7 | 1.26 |
3 | 1500 | 116.2 | 1.55 |
表2
序号 | 静态时间/min | 平均值/mg/kg | RSD/% |
1 | 3 | 100.5 | 2.39 |
2 | 5 | 115.7 | 1.26 |
3 | 7 | 114.1 | 1.98 |
4 | 10 | 116.2 | 1.14 |
表3
序号 | 前处理方法 | 样品量/g | 溶剂用量/mL | 萃取时间/h | 溶液浑浊程度 |
1 | 超声提取 | 10 | 50 | 0.5-1 | 浑浊 |
2 | 振荡提取 | 10-20 | 30 | 12 | 浑浊 |
3 | 索氏提取 | 10-30 | 100-200 | 12-18 | 浑浊 |
4 | 加速溶剂萃取 | 5-10 | 30 | 0.5 | 较清 |
表4
序号 | 前处理方法 | 测定值/mg/kg | RSD/% | 测定值/mg/kg | RSD/% |
1 | 超声提取 | 20.05 | 1.88 | 248.6 | 1.86 |
2 | 振荡提取 | 18.34 | 2.65 | 225.3 | 2.41 |
3 | 索氏提取 | 24.51 | 2.36 | 300.5 | 2.16 |
4 | 加速溶剂萃取 | 115.7 | 1.22 | 1390.6 | 1.09 |
表5
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测定复垦土地样品中石油类的方法,其特征在于,所述测定复垦土地样品中石油类的方法采用加速溶剂萃取-荧光分光光度法,包括:
第一步,采用加速溶剂萃取仪对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩;
第二步,净化处理,获得待测定提取液;
第三步,荧光分光光度计测定样品浓度;对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。
2.如权利要求1所述的测定复垦土地样品中石油类的方法,其特征在于,所述第一步具体包括:
采用加速溶剂萃取仪进行提取操作,收集提取萃取溶液包括以下步骤:称取10.0g样品于34ml萃取罐中,添加处理过的硅藻土,要求填满萃取池空间,以正己烷为提取溶剂,萃取温度80℃,萃取压力1200psi,静态萃取时间5min,淋洗为60%池体积,氮气吹扫时间60s,萃取循环次数2次,收集提取溶液。
3.如权利要求1所述的测定复垦土地样品中石油类的方法,其特征在于,所述第二步对萃取溶液净化处理具体包括以下步骤:
(1)在氮吹以上将提取液吹至10ml,采用商品化的固相萃取柱,手动净化;
(2)用1-2柱管体积的正己烷溶剂活化小柱;
(3)将提取液全部添加到小柱中,收集流出液;
(4)用正己烷洗脱小柱,并将液体抽干,收集流出液,合并两次的流出液;
(5)氮吹浓缩至10ml。
4.如权利要求1所述的测定复垦土地样品中石油类的方法,其特征在于,所述第三步荧光分光光度计测定样品浓度具体包括:采用浓度模式进行测定,激发与发射狭缝宽度均为5mm,激发波长为310nm,发射波长为360nm,积分时间1s,自动扣减背景值,石英比色皿为10mm,调用已有的工作曲线计算,得到样品的浓度。
6.一种实施权利要求1~5任意一项所述方法的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统,其特征在于,所述加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统包括:
加速溶剂萃取仪,用于对土壤样品的石油类组分进行提取、浓缩及净化处理,获得待测定提取液;
荧光分光光度计,用于对获得待测定提取液进行固定激发波长激发和测定荧光强度,然后利用标准工作曲线进行土壤样品中石油类浓度计算。
7.如权利要求6所述的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统,其特征在于,所述加速溶剂萃取仪包括:
用于吸取溶剂的吸液泵;
将吸取的溶剂进行氮气吹扫的氮气吹扫仪;
将氮气吹扫的溶剂注入萃取池;
收集萃取后提取液的收集瓶。
8.如权利要求7所述的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统,其特征在于,氮气吹扫仪通过吹扫阀控制氮气吹扫速度。
9.如权利要求7所述的加速溶剂萃取-荧光分光光度法测定复垦土地样品中石油类系统,其特征在于,萃取池通过静态阀控制流向收集瓶的提取液流速。
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