多环芳烃(PAHs)是一类由两个或多个芳香环组成的非极性有机化合物。它们是普遍存在的环境污染物,在空气[1]、水[2]、土壤[3]和食物[4]中都能检测到。由于某些PAHs被归类为致癌物、致突变物和遗传毒性物质[5,6],因此其广泛存在具有重要意义。大量毒理学和环境研究表明,即使是在微量浓度下,这些物质也对人类健康和生态系统构成严重威胁[7,8]。最近的分析研究进一步强调了在环境样品中高度敏感和可靠地监测PAHs的必要性,因为它们具有持久性和生物累积潜力[9]。
土壤是PAHs的主要储存库之一,因为这些疏水性化合物会强烈吸附在有机物和矿物表面[10]。一旦沉积在土壤中,PAHs可以长期存在,并可能重新释放到大气中或渗入水生系统,导致二次污染[11]。因此,对土壤中PAHs的分析测定对于环境风险评估、污染控制和修复策略至关重要。然而,正如近期研究所示,高有机质含量的土壤属于特别具有挑战性的样品类型,需要高效的预浓缩和净化步骤才能进行色谱分析。特别是,确定这些样品中的PAHs时,通常需要复杂的多步骤提取和富集方法[12]。
从土壤中提取微量PAHs仍然是一项具有挑战性的分析任务[13]。传统的固液提取方法包括索氏提取[14, [15], [16]、机械振荡[17]、超声辅助提取[18,19]、微波辅助提取[20,21]和加速溶剂提取[22]。这些技术通常使用非极性或弱极性有机溶剂(如己烷[16]、二氯甲烷[17]或环己烷[23]),虽然对疏水性PAHs具有高亲和力,但需要大量溶剂、较长的提取时间和后续的溶剂蒸发或净化步骤。在现代方法中,超声辅助微萃取因传质效率提高和提取时间缩短而受到关注。然而,这些方法仍需要专门的实验室设备,限制了其在现场或野外样品制备中的应用[24]。
随着新型提取技术的发展,小型化和便携式的样品制备格式越来越受到重视。特别是基于一次性移液器尖端的提取技术,包括移液器尖端固相提取和一次性移液器提取,已成为快速、低溶剂消耗样品制备的理想工具。在这些方法中,分析物通过放置在移液器尖端内的吸附材料在多次抽取和分配过程中被提取或保留。这些技术已广泛应用于液体样品,并显示出高效性、简便性和与绿色分析化学原理的兼容性。然而,它们在固体样品中的应用仍然非常有限,因为大多数报道的方法依赖于吸附剂和液体基质,而非直接从颗粒固体中提取分析物[25]。
与此同时,深共晶溶剂(DESs)作为一种新型的绿色、可调且多功能提取介质应运而生[26]。DESs通过结合氢键供体和受体形成熔点远低于各组分熔点的液体,具有几乎为零的蒸气压、低毒性、良好的生物降解性和高度可调的物理化学性质[27,28]。在分析化学中,DESs已成功应用于液-液微萃取、超声辅助微萃取和其他预浓缩技术中,显示出高效的提取效果和作为传统有机溶剂替代品的巨大潜力[29,30]。特别是,最近将DES改性的吸附剂集成到基于移液器尖端的微SPE格式中,用于复杂液体样品的分析,突显了DES化学与微型提取平台的兼容性[31,32]。
尽管取得了这些进展,但尚未有将疏水性DESs与基于移液器尖端的提取技术直接结合用于固体环境样品的报道。特别是,目前还没有描述能够在采样现场直接从土壤中使用基于DES的移液器尖端格式提取PAHs的方法。
本研究提出了一种新型的现场样品制备策略,用于测定土壤中的苯并[a]芘,结合了使用疏水性深共晶溶剂的移液器尖端辅助提取技术,随后进行DLLME型相分离和HPLC-FLD分析。该工作流程旨在实现现场采样和实验室检测的结合。提取步骤在采样现场使用便携式移液器尖端完成,而后续的DLLME相分离和HPLC-FLD分析则在实验室进行。对于现场应用,土壤样品以原始状态使用,无需任何热处理,进一步简化了工作流程;最终测定受益于实验室仪器分析的灵敏度和稳健性。该方法实现了从土壤中快速提取苯并[a]芘,将提取物而非整个样品运输到实验室,并进行高效预浓缩,无需溶剂蒸发,为PAHs监测提供了一种新的、可现场应用且环保的方法。
该方法的分析性能已通过实际土壤样品的分析得到验证,同时使用两种具有不同物理化学性质的土壤(沙质土壤(有机碳含量约1.2%,pH 6.8)和泥炭土壤(有机碳含量约18.5%,pH 4.1)评估了土壤基质组成对提取效率的影响。