农业大学 学报２０１２，３５（４）：３２１～３２４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 文章编号：１００７—８６１４（２０１２）０４—０３２１一Ｏ４ 多元校正一ＦｅＣ１３比色法同时测定土壤中的 苯酚、对苯二酚和问苯三酚 杨再磊 ，朱新萍 ，加列西 ，贾宏涛 （１．农业大学化学工程学院，乌鲁木齐８３００５２；２．农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐８３００５２） 摘 要： 当溶液为酸性时，苯酚、对苯二酚、间苯三酚与ＦｅＣ１。溶液反应，生成不同颜色的化合物。本研究采用多 元校正法中偏最小二乘法（ＰＩ ｓ）测定了土壤中酚类化合物，模拟混合试样中苯酚、对苯二酚和间苯三酚回收率分别 达到１００．６ ，１００．０ 和９６．８ ，ＲＰＥｓ分别为１．１４，０．２７和３．７９。 关键词： 多元校正；比色法；土壤；酚类化合物 中图分类号：Ｓ１ ５１．９３ 文献标识码：Ａ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｅｎｏｌｓ，Ｈｙｄｒ０ｑｕｉｎ０ｎｅ ａｎｄ Ｐｈｌ０ｒ０ｇｌｕｃｉｎ０ｌ ｂｙ Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ Ｃａｌｉｂｒａｔｉ０ｎ—ＦｅＣｌ３ Ｍｅｔｈｏｄ ＹＡＮＧ Ｚａｉ—ｌｅｉ ，ＺＨＵ Ｘｉｎ—ｐｉｎｇ。，Ｊｉａｌｉｅｘｉ ，ＪＩＡ Ｈｏｎｇ—ｔａｏ。 （１．Ｔｈｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００５２，Ｃｈｉ ｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｕｒｕｍｑｉ ８３００５２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｈｅｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｉｄｉｃ，ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ，ｐｈｌｏｒｏｇ１ｕｃｉｎｏｌ ａｎｄ ｐｈｅｎｏｌｓ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏ— ｒｉｄｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｏｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ（ＰＬＳ）ｏｆ ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ—ＦｅＣ１３ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ，ｈｙ— ｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ ａｎｄ ｐｈｌｏｒｏｇＩｕｃｉｎｏｌ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｉｘｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ １００．６ ，ｉ００．０ ，９６．８ ａｎｄ ＲＰＥｓ ｗｅｒｅ １．１４，０．２７，３．７９ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ；ｓｏｉｌ；ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ 酚类化合物通过空气及水传播，可长期残留于 区域的最大吸收波长相近，给定量分析带来困难，因 土壤中，对生态环境、动植物和人体健康会造成严重 而难以用常规的化学或物理方法分离及同时定量测 的危害 。由于土壤生态系统的复杂性、地域差 定。本研究采用一种同时测定各种酚类化合物的高 异性及酚类污染本身的复杂性及取样测试的繁杂和 效、经济的方法——多元校正法中偏最小二乘法 困难等因素，极大地了酚类污染物研究进展。 （ＰＬＳ）结合紫外分光光度法，实现了不经分离同时 目前测定酚的主要方法有：高效液相色谱法、毛细管 测定酚类化合物的含量［ ，在实际工作中，此方法能 电泳法、紫外可见分光光度法等 。由于酚类化合 最大程度地从校正试验中提取信息，还能及时准确 物的紫外吸收光谱重叠较严重，测定时，彼此相互干 的测定环境中酚类化合物的浓度，为预防、控制和治 扰，其官能团的化学及物理性质十分相似，其在紫外 理酚类化合物污染提供理论依据与研究基础。 收稿日期：２０１２—０４—０５ 基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（ＸＤＡ０５０５０５０４）；土壤学重点学科资助 通讯作者：贾宏涛，Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｏｎｇｔａｏｊｉａ＠１２６．ｃｏｍ ３２２ 农业大学学报 ２０１２年 ｌ材料与方法 １．１ 实验原理与特点 在酸性条件下，不同酚类化合物与三氯化铁发 生反应，生成不同颜色的化合物，颜色的深浅与酚类 的含量成正比。由于酚类化合物与三氯化铁显色反 应的吸收光谱重叠较严重，因而直接用分光光度法 测定其混合体系中的单成分是不可能的。采用偏最 小二乘法可克服光谱定量分析中出现的多重共线 性、光谱重叠和组分的相互干扰等问题¨６ ］，并且不 需要分离可直接同时测定混合体系的各组分。 １．２仪器与试剂 １．２．１ 主要仪器 紫外一可见分光光度计（ＴＵ１８１０，北京普析通 用仪器有限责任公司）、电子分析天平（ＡＬ２０４一ＩＣ， 梅特勒一托利多仪器有限公司）、超声波（上海科导 超声仪器有限公司）、水浴锅（上海苏进仪器设 备厂）。 １．２．２ 试剂 酚类标准溶液：苯酚２ ｍｇ／ｍＬ，间苯三酚 ０．５ ｍｇ／ｍＩ ，对苯二酚６ ｍｇ／ｍＩ ，ＦｅＣ１。质量分数： ３ ，丙酮～正己烷体积比为１：１，其他试剂均为分 析纯；实验用水为二次蒸馏水。 １．３ 方法 精密量取一定量的酚类标准溶液于２５．００ ｍＩ 容垣瓶中．加入２．５ ｍＩ 三氯化铁溶液，加水定容至 刻度．摇匀。以二二氯化铁溶液为参比，光波波长４０３ ～６４９ ｎｉｎ，每隔ｌ ｒｉｍ测量各溶液的吸光度。 １．４ 样品 土壤样品来自于和田、伊犁、巴楚、泽普石油基 地的塔西南石油化学厂附近表层土，克拉玛依炼油 厂附近表层土，吐鲁番表层土，风干后过筛（２０～ ４０｝］），储于干燥器中备用。 ２结果与分析 ２．１ 吸收光谱 苯酚、间苯三酚和对苯二酚在不同波长下的吸 收光谱见图１。从图ｌ中可看出，苯酚、间苯三酚和 对苯二酚分别在４０９，４３２，５４７ ｎｍ处有最大吸收， 且吸收光谱重叠较严重，在进行光度法测定时，３组 分彼此相互干扰。 ２．２显色条件的选择 ２．２．１ 显色剂用量选择 ３种酚标准溶液（均取１ ｍＩ ）的吸光度随ＦｅＣ１。 溶液加入量的变化情况见图２。从图２可知，当酚 标准液与显色剂的体积比为１：２．５时，其吸光度值 最大。因此，显色剂与酚标准液比例选２．５：１。 图１ 苯酚、间苯三酚和对苯二酚在不同波长下的吸收光谱 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ。ｐｈｌｏｒｏｇｌｕｃｉ－ ｎｏｉ ａｎｄ ｐｈｅｎｏｌｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｊ磐 图２ 酚标准溶液吸光度值随ＦｅＣＩ。溶液加入量的变化情况 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｓｔａｎｄａｒｄ ＳＯ— ｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ＦｅＣｌ３ ２．２．２ 显色时间的选择 ３种酚标准溶液（均取１ ｍＬ，各加入２．５ ｍＬ ＦｅＣ１。溶液）的吸光度随时间的变化趋势见图３，测 定时间分别为１，３，５，７。９，ｌ１，１３，１５ ｍｉｎ。从图３ 可明显看出，在不同的时间范围内，酚类标准液的吸 光度值几乎保持不变。 ｊ磐 ・图３ 酚标准液吸光度值随显色时间的变化情况 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｏｌｕ ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 第４期 杨再磊，等：多元校正一ＦｅＣＩ。比色法同时测定土壤中的苯酚、对苯二酚和间苯三酚 ３２３ ２．２．３显色稳定性试验 范围选择（４０３～６４９ ｎｌＴＩ，３９０～６２０ ｎｍ，３８０～ ３种酚标准溶液（均取１．０ ｍＩ ，各加２．５ ｍＩ ６１０ｎｍ），对同一套混合样品进行偏最小二乘法 ＦｅＣ１。溶液）的吸光度随时间变化情况见图４，在最 （Ｐ１ ｓ）计算，计算结果可知，对于此类混合体系，波 大吸收波长下，测定时间为ｌ６ ｈ（每隔２ ｈ测１次）。 长范围选择对计算结果产生严重的影响，选择波长 从图４可明显看出，在１６ ｈ内，酚类标准液的吸光 ４０３～６４９ ｎｍ为最佳。波长间隔的改变对计算结果 度没有变化，这说明酚类标准液与ＦｅＣ１。溶液的显 影响不明显，但间隔太小会产生较大误差。在保证 色作用很稳定。 准确度前提下，选择２ ｎｍ的间隔为宜，混合体系各 组分均方根误差的平均值（ＭＲＰＥ）均在可控制范 围内。 ２．４．２ 混合试样的测定 按正交设计表Ｌ。（３。）配制９个标准混合溶液 作校正组（表１），建立校正模型，分别测定９个标准 混合溶液在不同波长处的吸光度。对９个不同比例 的３组分混合物预报组进行测定（表２），用偏最小 二乘法（ＰＩ Ｓ）进行数据处理，模拟混合试样中苯酚、 对苯二酚和问苯三酚回收率分别达到１００．６ ， 图４ 酚标准溶液吸光度值随时间的变化情况 表ｌ 混合物校正组质量浓度 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｏｌｕ— Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｍｉｘｅｄ ｍａｔｔｅｒ ｕｇｆ ｍＬ ２．３ 线性范围 苯酚、问苯三酚和对苯二酚的标准溶液的吸光 度在ｌ６ ｈ内吸光度保持不变，可以满足测定的需 要。线性范围：苯酚：１．３～５．２ ｍｇ／ｍｌ ；间苯三酚： ０．２～０．８ ｍｇ／ｍＩ ；对苯二酚：８～３２ ｍｇ／ｍＩ 。 ２．４测定波长的选择 ２．４．１ 波长范围及波长间隔对计算结果的影响 为了检查波长范围的选择对计算结果的影响， 根据吸收曲线，采用相同的波长间隔ｌ。］，不同的波长 表２ 混合物预报组质量浓度组成、ＰＩ Ｓ预测值及误差分析 Ｔａｂｌｅ ２ Ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ。ＰＬＳ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｘｔｕｒｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｇｒｏｕｐ ／ｘｇ／ｍＬ 兰兰———一． 新 疆 农 业 大 学 学 报 ２ｏ１２年 １００．０ 和９６．８ ９／６，ＲＰＥｓ分别为ｌ＿１４，０．２７和 ３．７９。结果表明，对苯酚、间苯三酚、对苯二酚３组分 混合物的重叠光谱．采用偏最小二乘法（ＰＩ ｓ）具有 较好的解析光谱的能力，其主要原因是基于因子分 析的多元校正方法中用偏最小二乘测定误差更小。 ２．５土壤样品分析 称取采自和田、巴楚、吐鲁番及泽普石油、克拉 玛依石油厂附近的土壤样各１０．０ ｇ，置于５０ ｍＬ碘 量瓶中，加入数滴二次重蒸水使试样均匀润湿，再加 １５ ｍＬ正己烷一丙酮混合溶剂（体积比为１：１），以 水密封瓶口，置于超声波槽内超声波辐射３０ ｓ ］。 离心分出提取液后；剩余固体物再以１５ ｍＩ 新 鲜溶剂在超声液槽中辐射３０ ｓ，离心分出提取液后； 合并两次提取液，用混合溶剂定容于１００．０ ｍＬ容 量瓶中。以试剂空白为参比，在４０３～６４９ ｎｍ，每隔 ２ ｎｍ测量吸光度。采用偏最小二乘法计算土壤中 三种酚类的含量，分析结果见表３。 表３ 实际土壤样品中酚类化合物的分析结果 Ｔａｂｌｅ ３ Ａｎａｌｙｚｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｍｇ／ｋｇ 污染物 苯酚 间苯三酚 对苯二酚 和田土壤样１ 一 一 一 和田土壤样２ 一 … 一 巴楚土壤 一 一 一 泽普石油土壤样 ９５ ８４ １０６ 克拉玛依土壤样 ７２ １７ ５４ 吐鲁番土壤样 一 一 一 ３ 结论 通过研究酚类化合物与ＦｅＣＩ。显色反应的特征 和实验条件的优化，使３种酚类物质相互重叠的吸 收光谱得以较好分辨。实验结果表明，偏最小二乘 法（ＰＬＳ）能对重叠较严重的吸收光谱进行解析并能 给出较准确的浓度预报，提高波谱的分辨率，从而减 小测定误差，仪器设备简单，分析成本低。 通过对几种土壤样品的测定数据得出，可很好 的实现苯酚、对苯二酚和间苯三酚３种酚类物质的 同时测定，并取得令人满意的测定结果。 参考文献： ［１］李美蓉，袁存光，李丽．用紫外双波长光度法同时测定 水中酚类和苯胺类物质［Ｊ］．石油大学学报，２０００，２４ （３）：６７－７１． ［２］林云琴，周少奇．环境污染物与人类健康［Ｊ］．环境卫生 工程，２００３，１１（３）：１３２－１３６． Ｅ３３ 田芹，江林，王丽平．水体中挥发酚测定中的流动注射 分光光度法研究进展［Ｊ］．岩矿测试，２０１０，２９（２）：１６１— １６８． Ｅ４３周艳玲．酚类化合物检测方法研究进展ＥＪ３．环境监测 管理与技术，２０１１，２３（Ｓ１）：７０—７８． Ｅ５３李惕川，黄敏，李新云，等．化学模式识别一岭回归分光 光度测定混合酚［Ｊ３．北京工业大学学报，１９９７，２３（２）： ３Ｏ． ［６］李楠，秦学孔．茶多酚含量重氮化一偶合分光光度法测 定［Ｊ］．大连理工大学学报，２００４，４０（４）：４２５—４２７． ［７］翟虎，陈小全，邵辉莹．多元校正一紫外分光光度法同时 测定苯酚和间苯二酚ＥＪ］．光谱实验室，２００８，２５（３）： ４３—４４． Ｅ８３陈莉莉，金继红，王洪梅．小波变换一主成分回归分光 光度法同时测定邻苯二酚、间苯三酚和对苯二酚三组 分ＥＪ３．分析科学学报，２００４，２０（１）：５７—５９． Ｅ９３隽英华，武志杰，陈利军．基于紫外吸收光谱的酚类衍 生物含量检测研究［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２００９，２９ （８）：２２３２—２２３５． ［１０３钟爱国．土壤中酚的超声波提取［Ｊ］．应用声学，２００３， ２２（３）：１７—１８．
