1. 引言
苯并噻唑及苯并噻唑衍生物具有较强的分子科技化率，对外场响应灵敏，其光谱响应范围可以很大幅度的移向长波区，是一类非常重要的功能化合物，该类化合物在光质变材料、非线性光学、电发光和医学中广泛应用 [1]。通常作为防腐剂、冷冻剂、杀菌剂、癌制剂、光敏剂和橡胶剂添加至各类产品中。2-甲基苯并噻唑为苯并噻唑衍生物的最主要原料，因此2-甲基苯并噻唑在工业生产中广泛生产和使用。如金属卟啉催化氧化2-甲基苯并噻唑可以制备苯并噻唑-2-甲酸，后者为一种重要的有机医药中间体，可以广泛应用于医药、农药、医学及光学材料领域，同时它亦可以合成二肽蛋白酶抑制剂，对严重急性呼吸系统综合征病毒(SARS-CoV 3CL)的活性可以有效的抑制，还可用于合成抗癌、消炎及治疗神经心血管疾病或障碍的药物 [2]。同时2-甲基苯并噻唑作为原材料可以合成(E)-2-(4-甲酰基苯乙烯基)苯并噻唑，后者对细黄链霉菌和啤酒酵母具有较好的抑菌作用 [3]。又如以2-甲基苯并噻唑与3-羧甲基罗丹宁为原料,能够合成一种新型的桥链含罗丹宁核的份菁光谱增感染料3-羧甲基-5-[3-羧甲基-5-(3-乙基-2-苯并噻唑乙叉)-4-氧代噻唑]-4-氧-2-硫代噻唑双三乙胺盐，此染料用于激光影像片乳剂中增感性能稳定，效果明显，抗老化性能理想，尤其是胶片在显影加工后余色少 [4]，由此可见，2-甲基苯并噻唑广泛应用于各种功能性化合物合成的原料。
同时，2-甲基苯并噻唑是一种浅黄色结晶或液体，溶点为14℃，沸点为238℃，2.0 kPa下沸点为150℃~151℃，相对密度是1.173，折光率是1.6170，闪点为102℃。溶于乙醇和盐酸，不溶于水，有吡啶的气味，具有毒性，会让皮肤发生过敏性反应。由于2-甲基苯并噻唑广泛的应用于工业生产及医药生产中，因此大部分工业废水和医疗废水中含有这一污染物，但关于这一物质的检测方法的未有报道。特别是对于以2-甲基苯并噻唑为原料的化工企业，在存储和生产过程中，可能会导致其进入厂区土壤，导致土壤中2-甲基苯并噻唑的污染。由环保部颁发的HJ-25.3-2014《污染场地风险评估技术导则》和GB36600-2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》等标准中未涉及2-甲基苯并噻唑。因此当土地性质变更或搬迁时进行污染地块调查和评价时，可能会低估其污染风险。由此可见，有必要开发一种可以用于环境样品土壤/沉积物中2-甲基苯并噻唑的定量分析方法，且能达到快速、便捷、易于操作。
本文采用索氏提取–硅胶层析柱净化–气相色谱质谱定量的方法，建立一种适合于土壤/沉积物中2-甲基苯并噻唑简单快捷且节约溶剂的前处理和定量方法。
2. 实验方法
2.1. 仪器与材料
分析仪器：气相色谱–质谱联用仪7890B-5977B (安捷伦)
提取仪器：索氏提取装置
标准物质：2-甲基苯并噻唑(CAS号120-75-2，纯度98%，质量为5 g)纯液体标样，市售有证标准物质，J&K。
试剂与耗材：丙酮，HPLC，CNW
正己烷，HPLC，CNW
二氯甲烷，HPLC，CNW
无水硫酸钠，优级纯，国药，使用前在马弗炉内400℃烘干4 h以上，冷却后密封保存。
玻璃纤维滤膜，直径110 mm，孔径0.45 μm，使用前在马弗炉内400℃烘干4 h以上，冷却后密封保存。
硅胶填料，100~200目，使用前，在甲醇中超声清洗3次后，再用二氯甲烷超声清洗3次，自然晾干后，用马弗炉以180℃烘干24小时，冷却后密封保存。
土壤样品来自亳州市某农田。
2.2. 标准溶液的配制
准确称取0.1000 g标准物质，至10 mL棕色容量瓶中，用丙酮做溶剂，稀释定容至刻度，配制成浓度为10,000 mg/L标准储备溶液，逐级稀释标准储备液，配制标准曲线各浓度点，各浓度点大小分别为0.1、0.5、1、2、5、10 mg/L。
2.3. 样品前处理步骤
2.3.1. 干物质或水分的测定
土壤样品干物质含量的测定按照HJ 613执行，沉积物样品含水率的测定按照GB 17378.5执行。
2.3.2. 样品准备
将采集的土壤或沉积物样品均匀摊铺在搪瓷或玻璃托盘中，捡去其中的枝棒、叶片、石子等异物。经自然风干后研磨，称取10.0 g风干样品待测。
2.3.3. 提取
用玻璃纤维滤膜将称好的样品包裹起来，置于索氏提取器回流管中，在平底烧瓶中加入100 mL混合溶剂二氯甲烷和丙酮(1:1)，用水浴锅加热(水浴设置温度为70℃)，通过循环冷凝泵连接冷凝管，控制回流速度，回流速度控制在一小时4~6次，提取时间16 h~18 h，然后停止加热回流，取出平底烧瓶，收集回流提取液，待浓缩。
2.3.4. 提取液的浓缩与溶剂交换
将收集到的提取液用旋转蒸发仪或其他浓缩装置进行浓缩，设定加热温度小于40℃。将提取液浓缩至2 mL左右时，加入10 mL正己烷分2~3次进行溶剂替换，继续浓缩至约0.5 mL。
2.3.5. 净化
将浓缩液转移至净化小柱。净化小柱由3.0 g硅胶和0.5 g无水硫酸钠填充，转移前，用10 mL正己烷润洗净化小柱，在填料暴露于空气之前，将浓缩液转移到净化小柱，并用2 mL正己烷分3次润洗浓缩器皿，润洗液全部转入到小柱中，后分批加入共30 mL正己烷和二氯甲烷混合溶剂(1:1)淋洗净化小柱，收集淋洗液，待再次浓缩。
2.3.6. 浓缩与定容
净化后的试液再次按照旋蒸浓缩或其他浓缩方法的步骤进行浓缩，转移到进样瓶中，用正己烷定容至1.0 mL，上机待测。
2.4. 仪器分析与定量
分析仪器：气相色谱–质谱联用仪7890B-5977B (安捷伦)
提取仪器：索氏提取装置
色谱柱：HP-5MS，30 m × 0.25 µm × 0.25 mm
色谱条件：
进样口温度：280℃，不分流；
进样量：1.0 µL，柱流量：1.0 mL/min；
柱温：100℃保持0 min；以20℃/min速率升至300℃，保持0 min
质谱参考条件：
离子源温度：230℃
接口温度：290℃
四级杆温度：150℃
扫描模式：全扫模式。
定量方式：外标法
3. 结果与讨论
3.1. 净化实验条件优化
因土壤或沉积物样品基质复杂，在用有机溶剂提取样品时，一些其他杂质可能会与待测物一起被提取出来，这些杂质如果不除掉可能会影响检测结果，甚至使得待测物的定性定量无法进行，严重的时候还会使色谱柱的柱效降低及检测器污染等，因而样品提取液经过净化处理是非常必要的步骤。而净化的原则是尽量除去干扰杂质，同时使得待测物尽量少的损失。为了优化净化过程的实验条件，在保证最好回收率的前提下，节能环保，减少有毒试剂的使用量，共设置了3种不同淋洗液方案淋洗净化柱实验处理，具体方案为：将1 mL的1000 μg/mL的标准溶液转移至3.0 g硅胶和0.5 g无水硫酸钠填充的净化柱中，分别用30 mL正己烷和二氯甲烷混合溶剂(体积比1:1)、30 mL二氯甲烷、30 mL二氯甲烷和丙酮混合溶剂(1:1)淋洗净化柱，收集淋洗液后浓缩定容值1.0 mL，上机测定，每个方案处理3次平行实验。结果如下：
正己烷和二氯甲烷混合溶剂(1:1)淋洗净化柱，其目标化合物回收率为(95.1 ± 3.2)%，二氯甲烷溶剂淋洗净化柱获得的回收率为(89.6 ± 12)%，二氯甲烷和丙酮混合溶剂(1:1)淋洗净化柱获得目标化合物的回收率为(97.2 ± 6.6)%，因此可以看出，单独二氯甲烷作为淋洗液获得的回收率最低，二氯甲烷和丙酮混合溶剂(1:1)最高，但正己烷和二氯甲烷混合溶剂(1:1)亦可得到理想的回收效果。由于丙酮为易制毒化学品，且价格较为昂贵，因此，本实验最终选择了正己烷和二氯甲烷混合溶剂(1:1)作为淋洗液。如图1。
Figure 1. Effect of different eluents on the recovery efficiency of 2-methylbenzothiazole
图1. 不同淋洗液对2-甲基苯并噻唑回收效率的影响
3.2. 空白实验、空白加标、基质加标和实际样品分析
用石英砂代替实际样品分别做空白实验及空白加标实验，选取亳州市某农田土壤样品进行实际样品，同时用该土壤样品进行基质加标实验，空白加标和基质加标浓度均为1000 μg/mL。按照1.3样品前处理步骤对各样品分别进行提取、浓缩、净化、浓缩定容和仪器上机，其中净化条件选用2.1最终优化条件，所有实验进行了3次重复。其中3次空白实验和3次基质空白样品均未检出2-甲基苯并噻唑。由结果可知3次空白加标的回收率为(93.7 ± 9.0)%，3次基质加标的回收率为(91.8 ± 8.9)%。由此可见，萃取效率和回收效率均可达到分析测试标准要求，同时在土壤基质影响的前提下，亦可得到较好的回收效率。3个农业实际土壤样品分析结果显示均未检出2-甲基苯并噻唑。如图2。
Figure 2. Comparison of extraction efficiency of different extraction solvents
图2. 不同萃取溶剂的萃取效率对比
3.3. 方法检出限
制作并检测7个低浓度样品(0.1 μg/mL)，计算7次平行样的测定结果的标准偏差(SD)，计算样品溶液检出限(D.L = 3.143*SD)，根据取样质量m和定容体积V1换算出方法检出限(MDL = D.L*V1/m)。
以取样10.0 g，浓缩定容至1.0 mL计算，最低检出限为：0.525 µg/kg。如表1。
Table 1. 7 detection results, standard deviation, sample solution detection limit and method detection limit of low concentration samples
表1. 7个低浓度样品检出结果、标准偏差、样品溶液检出限和方法检出限
4. 结论
通过优化土壤/沉积物中2-甲基苯并噻唑的前处理和仪器定量方法，建立了一种以索氏提取–硅胶净化–气相色谱质谱定量的方法，可以用于土壤/沉积物中2-甲基苯并噻唑的定量分析。所建立的方法简单、易于操作，节省溶剂，且准确度和精密度较高，检出限低，另外，本文所建立的方法与常规方法存在着环境样品介质、分析仪器、净化实验条件等方面的差异性，适用于批量分析土壤/沉积物中的实际样品。