污染物的测定方法
生物样品经过预处理后,即可进行污染物的测定。因为生物体中的污染物质含量一般在痕量或超痕量级,故需要用高灵敏度的分析仪器和分析方法。
一、常用的分析方法
(一)光谱分析法
用于测定生物样品中污染物质的光谱分析法有可见-紫外分光光度法、红外分光光度法、荧光分光光度法、原子吸收分光光度法、发射光谱分析法、X射线荧光分析法等。这些方法中的大部分在前面有关章节中已作介绍,在此仅介绍在生物污染监测中的应用。
可见-紫外分光光度法已用于测定多种农药(如有机氯、有机磷和有机硫农药),含汞、砷、铜和酚类杀虫剂,芳香烃、共轭双键等不饱和烃,以及某些重金属(如铬、镉、铅等)和非金属(如氟、氰等)化合物等。
红外分光光度法是鉴别有机污染物结构的有力工具,并可对其进行定量测定。
原子吸收分光光度法适用于镉、汞、铅、铜、锌、镍、铬等有害金属元素的定量测定,具有快速、灵敏的优点。
发射光谱法适用于对多种金属元素进行定性和定量分析,特别是等离子体发射光谱法(ICP-AES),可对样品中多种微量元素进行同时分析测定。
X射线荧光光谱分析也是环境分析中近代分析技术之一,适用于生物样品中多元素的分析,特别是对硫、磷等轻元素很容易测定,而其他光谱法则比较困难。
(二)色谱分析法
色谱分析法是对有机污染物进行分离检测的重要手段,包括薄层层析法、气相色谱法、高压液相色谱法等。
薄层层析法是应用层析板对有机污染物进行分离、显色和检测的简便方法,可对多种农药进行定性和半定量分析。如果与薄层扫描仪联用或洗脱后进一步分析,则可进行定量测定。
气相色谱法由于配有多种检测器,提高了选择性和灵敏度,广泛用于粮食等生物样品中烃类、酚类、苯和硝基苯、胺类、多氯联苯及有机氯、有机磷农药等有机污染物的测定。如果气相色谱仪中的填充柱换成分离能力更强的毛细管柱,就可以进行毛细管色谱分析。该方法特别适用于环境样品中多种有机污染物的测定,如食品、蔬菜中多种有机磷农药的测定。
高压液相色谱法是环境样品中复杂有机物分析不可缺少的手段,特别适用于分子量大于300、热稳定性差和离子型化合物的分析。应用于粮食、蔬菜等中的多环芳烃、酚类、异腈酸酯类和取代酯类、苯氧乙酸类等农药的测定可收到良好效果,具有灵敏度和分离效能高、选择性好等优点。
(三)电化学分析法
示波极谱法、用极溶出伏安法等近代极谱技术可用于测定生物样品中的农药残留量和某些重金属元素。离子选择电极法可用于测定某些金属和非金属��染物。
(四)放射分析法
放射分析法在环境污染研究和污染物分析中具有独特的作用。例如,欲了解污染物在生物体内的代谢途径和降解过程,不能应用上述分析方法,只能用放射性同位素进行示踪模拟试验。用中子活化法测定含汞、锌、铜、砷、铅、溴等农药残留量及某些有害金属污染物,具有灵敏、特效、不破坏试样等优点。
(五)联合检测技术
目前应用较多的联用技术有气相色谱-质谱(GC-MS)、气相色谱-傅立叶变换红外光谱(GC-FTIR)、液相色谱-质谱(LC-MS)等。这种分析技术能将组分复杂的样品同时得到分离和鉴定,并可进行定量测定。其方法灵敏、快速、可靠,是对环境样品中有机污染物进行系统分析的理想手段。
二、测定实例
(一)粮食作物中几种有害金属及类金属元素测定
粮食作物中铜、锌、镉、铅、铬、汞、砷的测定方法列于表6-14。
表6-14 粮食中几种有害金属元素的测定方法
(二)植物中氟化物的测定
测定植物中的氟化物可用氟试剂分光光度法或离子选择电极法(原理见**章)。样品预处理方法有干灰法和浸提法。
干灰法用碳酸钠作为氟的固定剂,在500—600℃灰化,残渣洗出后,加入浓H2SO4,用水蒸气蒸馏法蒸馏(温度控制在137±2℃),收集馏出液,加入氟试剂显色,于620nm处测定吸光度,对照标准溶液定量。也可以用离子选择电极法测定。
浸提法是将制备好的样品用0.05mol/L硝酸浸取,再用0.1mol/L氢氧化钠溶液继续浸取,使样品中的氟转入浸取液中。以柠檬酸溶液作离子强度调节缓冲剂,用氟离子选择电极在pH5—6范围直接测定。这种方法不能测定难溶氟化物和有机氟化物。
(三)鱼组织中有机汞和无机汞的测定
1.巯基棉富集-冷原子吸收测定法
该方法可以分别测定样品中的有机汞和无机汞,其测定要点如下:
称取适量制备好的鱼组织样品,加1mol/L盐酸浸提出有机汞和无机汞化合物。将提取液的pH值调至3,用巯基棉富集两种形态的汞,然后用 2mol/L盐酸洗脱有机汞化合物,再用氯化钠饱和的6mol/L盐酸洗脱无机汞,分别收集并用冷原子吸收法测定。
2.气相色谱法测定甲基汞
鱼组织中的有机汞化合物和无机汞化合物用1mol/L盐酸提取后,用巯基棉富集和盐酸溶液洗脱,并用苯萃取,洗脱液中的甲基汞,用无水硫酸钠除去有机相中的残留水分,*后,用气相色谱法(ECD)测定甲基汞的含量。
(四)粮食中石油烃的测定
测定粮食中石油烃的方法有重量法;非色散红外线吸收-紫外分光光度法等。当其含量大于100ppm时,一般采用重量法,小于100ppm时用非色散红外线吸收-紫外分光光度法。非色散红外吸收-紫外分光光度法测定要点如下:
(1)称取适量粮食样品,在索氏提取器中用氢氧化钾-乙醇皂化和石油醚提取,则样品中所含油脂类干扰物质生成甘油和脂肪酸钾(皂化),即
皂化产物易溶于水,进入水相,而石油烃不能被皂化,仍留在石油醚(有机相)中。
(2)将石油醚提取液通过已用纯石油醚洗过的无水硫酸钠和活性氧化铝(吸附剂)分离柱,用适量石油醚洗脱吸附在分离柱上的烷烃和环烷烃,收集于烧杯中,经浓缩、烘干,备作红外吸收法测定。用适量苯-环己烷继续洗脱分离柱上的芳香烃,收集于烧杯中,经浓缩、烘干,备作紫外分光光度法测定。
(3)将烷烃、环烷烃浓缩产物用四氯化碳溶解,在非色散红外线吸收分析仪上以四氯化碳为参比液,测其对3.4μm特征光的吸收,对烷烃进行定量测定。用己烷溶解芳香烃浓缩产物,以己烷为参比液,在紫外分光光度计上于 256nm处测其吸光度,对芳香烃进行定量测定。
(五)有机氯农药的测定
测定生物样品中有机氯农药,一般经过提取、纯化、浓缩和测定四步。
提取,可用石油醚在索氏脂肪提取器中进行,也可以用振荡法浸取,此时样品中的农药、脂肪类等均提取到有机相中。纯化是用加浓硫酸的方法除去有机相中的脂肪类、有机磷农药及不饱和烃等干扰物质,因为这些杂质与浓硫酸的反应产物溶于水相。所得石油醚提取液经洗涤、无水亚硫酸钠脱水后,如果有机氯农药的浓度不能满足分析方法要求,还要进行浓缩,即蒸发有机溶剂。得到适于测定的试样后,用色谱法(ECD)测定,可测得有机氯农药各种异构体(α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、pp'-DDE、op'-DDT、pp'-DDD、pp'-DDT)的总含量。
(六)作物中苯并(a)芘的测定
米、小麦、玉米等作物中苯并(a)芘通常采用荧光分光光度法测定。其测定要点是称取适量经制备的样品,放入脂肪提取器中,加入石油醚(或正己烷)与氢氧化钾-乙醇溶液进行皂化和提取,其中,油脂等杂质被皂化而进入水相,苯并(a)芘等非皂化物仍留在有机相中,用二甲基亚砜液相分配提取或用氧化铝填充柱层析纯化(以纯苯洗脱)。将提取液或洗脱液移入K-D浓缩器中,加热浓缩至0.05mL,点于乙酰化纸上进行层析分离,所得苯并(a)芘斑点用丙酮洗脱,于荧光分光光度计上在激发波长367nm,荧光发射波长402、405、408nm处分别测定洗脱液的荧光强度,计算苯并(a)芘的相对荧光强度,对照标准苯并(a)芘样品的相对荧光强度计算出作物中苯并(a)芘的含量(见第四章)。