土壤沉积物PAHs检测的技术方法指南

多环芳烃（PAHs）是一类由两个及以上苯环构成的持久性有机污染物，广泛存在于土壤、沉积物等环境介质中，具有强致癌、致畸、致突变性，其环境赋存特征与健康风险是环境科学领域的研究重点。准确检测土壤沉积物中PAHs的含量，是开展污染溯源、风险评估及修复工程的基础前提。本指南聚焦PAHs检测的全流程关键环节，从样品采集、预处理到提取净化、仪器分析，系统梳理技术方法与操作要点，为环境监测、科研及工程实践提供可落地的技术参考。

样品采集与保存：检测准确性的源头保障

样品采集的规范性直接决定后续结果的可靠性。采样点布设需结合监测目标：区域污染调查宜采用网格法均匀覆盖（网格间距根据区域大小设定，如1-5km），重点污染源（如焦化厂、加油站）周边需按功能区加密——下风向、沟渠沿岸等易累积区域应增加采样点。采样深度方面，表层土壤（0-20cm）是PAHs的主要累积层，若需分析垂直迁移特征，可分层采集0-20cm、20-40cm、40-60cm样品，深层采样需使用不锈钢土钻避免交叉污染。

采样工具需选用不释放挥发性有机物的材质：不锈钢铁锹、玻璃采样瓶是首选，避免塑料工具中的增塑剂（如邻苯二甲酸酯）污染样品。采集的样品需现场去除石块、植物残体等杂质，混合均匀后装入棕色玻璃容器（防止PAHs光解），密封并标注“采样时间-地点-深度”等信息。

样品运输与保存需严格控温：采集后立即放入4℃冷藏箱，实验室接收后24小时内完成预处理；若无法及时处理，需冷冻（-20℃）保存，但保存时间不超过7天——长期冷冻可能导致PAHs与土壤颗粒的吸附状态改变，影响提取效率。

样品预处理：从固相到可提取态的转化

预处理的核心是将土壤沉积物转化为均匀、易与溶剂接触的状态。首先进行风干：将样品摊成2-3cm薄层，置于通风阴凉处自然干燥（避免阳光直射，防止PAHs光降解；禁止高温烘干，避免低环PAHs挥发）。风干过程中每天翻动2-3次，确保干燥均匀。

干燥后的样品用玛瑙研钵研磨（避免金属研钵引入重金属），过100目（0.15mm）尼龙筛——细颗粒能增大与提取溶剂的接触面积，提升提取效率。若样品含较多砂粒，可适当调整筛目（如80目），但需保持同批次样品的一致性。

研磨后的样品采用“四分法”缩分：将样品堆成圆锥状，压平后划十字分为四等份，去除对角两份，剩余部分混合后重复缩分，直至获得约10g分析样品。缩分过程需避免样品飞溅损失，确保代表性。

PAHs提取：从固相基质到液相的转移

提取是将PAHs从土壤沉积物中分离至有机溶剂的关键步骤，常用方法包括索氏提取、超声提取、加速溶剂提取（ASE）及微波辅助提取（MAE），需根据样品量、检测需求选择。

索氏提取是经典方法：将样品装入滤纸筒，置于索氏提取器中，用二氯甲烷-正己烷混合溶剂（体积比1:1）回流16-24小时。优点是提取完全，适用于高浓度或复杂基质样品；缺点是溶剂用量大（100-200mL）、耗时久，需后续浓缩处理。

超声提取是快速替代方案：将样品与丙酮-正己烷混合液（体积比1:1）按1:10（g/mL）比例混合，置于40℃超声清洗器中超声30分钟，重复2次。操作简便、耗时短，但需控制超声功率（200-400W）——功率过高可能导致局部过热，使萘、苊等低环PAHs挥发损失。

加速溶剂提取（ASE）是高效自动化方法：利用高温（80-150℃）、高压（1500-2000psi）加速溶剂渗透，提取时间仅15-30分钟，溶剂用量约15-30mL。提取效率与索氏提取相当，适用于批量样品处理，但需专用ASE仪，且样品需用石英砂填充至提取池2/3处，避免死体积。

提取液净化：去除干扰的关键步骤

提取液中除PAHs外，还含土壤中的油脂、色素、腐殖酸等杂质，这些杂质会导致气相色谱峰重叠、质谱信号干扰，必须通过净化去除。

硅胶柱层析是最常用的净化方法：硅胶需经130℃烘烤4小时活化（去除水分，增强吸附性），装入内径1-2cm的玻璃层析柱（底部铺玻璃棉），用正己烷预淋洗（去除柱中杂质）。将浓缩至1mL的提取液上柱，用正己烷-二氯甲烷混合溶剂梯度洗脱——先以9:1体积比洗脱非极性杂质，再以1:1体积比洗脱PAHs，收集洗脱液。硅胶用量为样品质量的5-10倍（如1g样品用5g硅胶），确保杂质吸附完全。

固相萃取（SPE）是自动化净化选择：选用C18或硅胶SPE小柱（根据PAHs极性调整——低环PAHs用C18柱，高环PAHs用硅胶柱），用甲醇、正己烷活化后，将提取液过柱，再用二氯甲烷洗脱PAHs。SPE的优点是溶剂用量少（5-10mL）、操作快，适用于批量样品，但小柱需提前验证回收率（如加标后回收率≥80%方可使用）。

净化后的提取液需用氮吹仪浓缩至1mL以下（氮气流速以“溶剂表面微颤”为宜），定容至1mL后待检测。浓缩温度控制在30-40℃，避免低环PAHs挥发——若样品中萘含量高，可将温度降至25℃。

仪器检测：准确定量的核心环节

PAHs的检测需结合其物理化学性质选择仪器：低环PAHs（2-3环，如萘、苊）沸点低，适合气相色谱；高环PAHs（4-6环，如苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘）沸点高、易分解，适合液相色谱。

气相色谱-质谱联用法（GC-MS）是目前最常用的技术：采用弱极性毛细管柱（如DB-5MS，30m×0.25mm×0.25μm），柱温程序为“50℃保持2min→5℃/min升至300℃→保持10min”，电子轰击源（EI）扫描范围50-500m/z。GC-MS的优势是定性准确（通过特征离子峰匹配）、灵敏度高（检测限可达ng/g级），适用于复杂基质样品。

高效液相色谱法（HPLC）适用于高环PAHs检测：采用C18反相色谱柱（250mm×4.6mm×5μm），流动相为乙腈-水梯度洗脱（初始60%乙腈，15min内升至100%乙腈），荧光检测器（FLD）激发/发射波长根据PAHs调整（如苯并[a]芘为290nm/430nm）。FLD的灵敏度高于紫外检测器（UV），检测限可达pg/g级，是低浓度高环PAHs的首选方法。

气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）适用于批量快速定量：操作与GC-MS类似，但检测器为FID（对有机物响应稳定），线性范围宽（10^6），但无法定性——需通过标准品保留时间匹配确认PAHs种类，适合高浓度样品的快速筛查。

质量控制：结果可靠性的最后防线

质量控制需贯穿检测全流程，重点关注以下环节：

空白试验：每批样品做“溶剂空白”（仅用溶剂走全流程）与“方法空白”（用石英砂代替样品走全流程）。若空白中PAHs浓度超过方法检测限的1/3（如检测限为1ng/g，空白浓度需≤0.3ng/g），需更换溶剂或检查操作环节（如层析柱是否污染）。

加标回收率：向样品中加入已知浓度的PAHs标准溶液（加标量为样品浓度的0.5-2倍），按全流程操作计算回收率。PAHs的回收率要求为80%-120%——低环PAHs（如萘）因挥发可能略低（≥70%），高环PAHs（如苯并[a]芘）因吸附可能略高（≤130%），超出范围需重新试验。

平行样：每批样品做10%-20%的平行样（同一采样点采集两份样品，同条件处理检测），相对偏差需≤15%。若偏差过大，需检查采样的均匀性（如是否混合充分）或操作的一致性（如提取时间是否相同）。

标准物质验证：定期用有证标准物质（如GBW07405土壤PAHs标准物质、GBW07310沉积物PAHs标准物质）验证方法准确性——测定值需在证书给定的不确定度范围内（如GBW07405中苯并[a]芘的标准值为(12.3±1.5)ng/g，测定值需在10.8-13.8ng/g之间）。