创新生态地球化学有机分析体系　促进资源节约和环境保护——“中国农业生态地球化学调查评价有机分析技术研究及应用”项目成果展示

2012-12-26

“中国农业生态地球化学调查评价有机分析技术研究及应用”项目属于中国地质调查局 “中国农业生态地球化学调查评价体系研究”成果之一。项目针对中国农业生态地球化学调查评价对有机分析技术的急需，在国内首次建立了多介质、多组分、多方法技术配套的生态地球化学调查评价有机分析体系。该体系共包含17个分析方法，适合五大类20多种样品中不同含量范围的42种有机污染物测定，技术指标先进，并成功应用于农业生态地球化学调查，绘制了100平方公里农田有机污染物地球化学分布图，探讨了有机污染物分布与土壤利用方式的密切关系，这是目前测定样品种类比较齐全（土壤、沉积物、粮食、蔬菜、水果、鱼、虾和肉类等）、测定技术方法配套（GC、GC-MS、GC-MS-MS），且适合进行批量样品测试的农业生态地球化学调查有机分析方法体系。该体系开拓性地集野外样品采集与保存方法、实验室检测与质量控制方法、数据处理与地球化学填图为一体，实现了全流程质量控制，延长了实验室工作链，为我国在农业生态地球化学调查与评价方面引领国际水平提供了关键技术支撑。

项目组共发表论文20篇，出版专著1部，培养研究生2名和技术骨干多名。

一、建立了多介质、多组分、多技术配套的生态地球化学调查评价有机分析技术体系

利用气相色谱技术（GC）、气相色谱–质谱联用技术（GC-MS）以及现代样品分离富集技术，研究建立了土壤、沉积物、农产品（粮食、水果、蔬菜）和生物样品（鱼、虾、肉）中微量有机污染物系列分析方法。测定样品覆盖了“DD2005-03 生态地球化学评价样品分析技术要求”中全部种类。测定的化合物共三大类42种，包括：17种有机氯农药，多氯联苯总量和8个代表性化合物分量，16种多环芳烃。测定的化合物超出了“DD2005-03生态地球化学评价样品分析技术要求”。

该体系包含17个分析方法，针对每种样品分别建立了GC和GC-MS两种或两种以上的分析方法，适合于不同含量范围化合物的测定。由于所建立的系列方法是基于不同的分析原理，因此方法之间能互相验证，互相补充。探索建立了气相色谱二级串联质谱测定方法。针对样品基体复杂的难点，探索样品前处理方法，采用了快速溶剂萃取技术等多种现代提取和净化技术，提高了分析效率，将样品处理时间从十几个小时减少为1小时左右，大大缩短了分析时间，减少了有机试剂用量，推进了绿色环保分析技术。经过东北、华北、西北、华东等地不同类型土壤、河口和海洋沉积物、植物、动物共数百个样品验证，该系列方法技术配套，各项技术指标先进，适合于批量样品的分析。

对于土壤类样品中有机污染物测定，本项目系统研究了各类土壤、河口沉积物、海底沉积物等样品，采用现代加速溶剂萃取、固相萃取柱和自制复合载体小柱净化等方法，目标化合物回收率高。建立的多个分析方法不仅满足地质调查对有机检测的要求，而且大部分测试指标都优于我国国家标准和美国EPA权威方法。

对于蔬菜、水果和粮食类样品，目前没有可用的国家标准。本项目针对该类样品含有大量的色素、蜡质、脂肪酸、糖份等问题，成功探索了一套有效的样品提取和净化措施。建立的方法具有简便快捷、效率高、准确度好、成本低、自动化程度高等优点，测定的各项指标明显优于国家标准。

对于鱼、虾、猪肉、牛肉、鸡肉等肉类样品的检测，本项目针对鱼、虾、猪肉、牛肉、鸡肉等肉类样品油脂含量高，基质复杂的特点，采用冷冻法干燥样品后进行ASE提取结合在线柱净化，提取液经凝胶渗透色谱单次或结合柱色谱二次净化，有效地除去了样品中干扰物质。研究建立的GC-ECD和GC-MS两种分析方法的检测限均大大优于国家标准。

多环芳烃是环境激素类有机污染物，对人体危害极大。本项目系统研究了生态地球化学调查各类样品中16种多环芳烃的分析方法，克服了样品种类多、基体复杂等技术难题，利用现代GC-MS技术成功测定了五大类20多种样品中16种多环芳烃，其技术指标远远优于美国EPA权威方法。

建立的方法经过严格的准确性和适用性考察。用美国研制的土壤有证标准物质和我国研制的国家一级标准物质验证方法的正确性。在山西、黑龙江和吉林等地区采集在了黄土、草甸土和森林覆盖土壤等，考察本方法对不同类型样品的适用性。结果证明本方法准确可靠，适合我国所有土壤类型样品中有机污染物的检测。

建立了适合有机分析的土壤样品野外包装与保存技术方法。在野外环境下，进行采集样品的包装方法和保存条件的实验研究，采用锡纸包装和有色玻璃瓶包装，分别在常温和低温冷藏条件下保存。根据样品检测结果，提出采集地表10～30公分土壤，用棕色玻璃瓶包装、低温密闭保存是生态地球化学调查土壤样品有机分析的最佳包装与保存方法，保证了样品的稳定性。

二、首次编制研究区域100平方公里有机污染物地球化学分布图

首次编制研究区域100平方公里有机污染物地球化学分布图，并由此就有机污染物分布与土壤利用方式关系提出了认识和见解，论文被评为中国地质学会优秀论文。

三、研究成果在行业得到广泛应用

根据研究结果，向上级主管单位提出四点建议全部被采用，为生态地球化学调查评价的工作部署提供了有力的技术支撑。所建立的方法在全国地矿行业有条件的实验室推广应用，举办全国培训班和实验室有机分析比对共6次，培训骨干200多人次，许多实验室应用本研究成果开展样品测定，取得了明显的经济效益和社会效益。