HJ642 土壤和沉积物挥发性有机物的测定——顶空-气相色谱-质谱法

简介

挥发性有机物(VOCs)是指沸点在50-250 °C 范围内的一系列化合物，因其广泛应用于化工原料和有机溶剂中，因此在自然界越来越多地检测到VOCs 的存在。VOCs对人体健康有巨大影响，许多具有致突变、致癌和致畸效应，或者具有难闻气味，而且非常难以降解，危害很大。因此对VOCs 进行检测和含量控制是必须的。

ZG环境保护标准HJ 642-2013 规定了测定土壤和沉积物中挥发性有机物(VOCs)的顶空- 气相色谱质谱法。该标准适用于土壤和沉积物中36 种挥发性有机物的测定。该标准的执行不仅需要实验室具有样品制备和处理能力，也需要仪器设备具有足够的稳定性和灵敏度。本文使用PerkinElmer TurboMatrixHS40 联用Clarus SQ 8 GC/MS 测定土壤中VOCs。TurboMatrix HS40 具有惰性的样品传输管路和优异的气体控制模块，具备zhuo越的稳定性，其ZL设计的压力平衡时间进样技术保证了仪器的高灵敏度，配备Clarus SQ 8 GC/MS均符合HJ624-2013 方法设定的性能标准。文中所示VOCs的线性，结果重现性，回收率和检出限，表明该仪器配置具有优异的检测性能，完全可以满足方法需要。

材料与方法

仪器

本文使用PerkinElmer Clarus SQ8 GC-MS（EI 源）与TurboMatrix HS40 联用分析。

试剂

实验用水：纯水机设备制备用水，经空白实验确认无干扰。

甲醇：色谱纯级别，使用前经空白实验确认无干扰。

氯化钠：优级纯

磷酸：优级纯

基体改进剂：250 mL 实验用水，滴加几滴磷酸，调节PH 值≤ 2。加入 90 g 氯化钠。溶解并混匀。

标准使用液（37 种）：直接购买浓度为1000 μg/ml 的混标，使用前用甲醇稀释至100 μg/ml。

内标使用液（3 种）：选用氟苯，氯苯-d5 和1,4- 二氯苯-d4做为内标物，配制浓度为250 μg/ml，溶剂为甲醇。

替代物：4- 溴氟苯（BFB）和甲苯-d8，浓度均为100μg/ml，溶剂为甲醇。

石英砂：外购，使用前确认无干扰。

校准曲线的配制

取5个顶空瓶，分别称取2.0g石英砂于顶空瓶中，各加入5mL基体改进剂，再分别加入0.5，1，2，5，10μL的100μg/mL挥发性有机物混标，0.5，1，2，5，10μL的100μg/mL替代物，2.0 μL的250 μg/mL的内标使用液，加盖密封，得到的初始校准曲线见表1。

表1. 校准曲线浓度

实验条件

顶空、气相色谱仪及质谱仪的操作条件见表2 所示。

表2. 顶空、气相色谱仪及质谱仪的操作条件

结果

根据表2 的仪器运行条件，得到37 种VOCs 总离子流色谱图和选择离子流图，如图1 所示。

图1. 37 种VOCs 的离子流色谱图

表3 所列为各组分的出峰顺序，保留时间和定量离子。

表3. 各组分的出峰顺序，保留时间和定量离子

使用表1 所列校准样品依次进样，得到各组分的标准曲线和线性回归系数如下表4 所示。

表4. 各组分标准曲线和线性回归系数

各组分的回归系数大于0.995，显示了方法良好的线性。

表5 所列结果包括重现性（RSD）、检出限（MDL）、测定下限及回收率。检出限及测定下限的测定参照HJ 168-2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》。评估检出限时采用空白加标（石英砂），加标量为5 μg( 浓度为2.5 μg/kg)，测定下限为4 倍检出限。RSD 为向2 g 土壤or 石英砂中加入5 mL 基体改进剂，并分别加入2 μL和5 μL 的100 ppm 标准品和替代物、2.0 μL 的250 μg/mL 的内标使用液，得到标准品的浓度为100 μg/kg，250 μg/kg。连续测定六次的相对标准偏差。回收率为向2 g 土壤中，加入5 mL 基体改进剂，并分别加入2 μL和5 μL 的100 ppm 标准品和替代物、2.0 μL 的250 μg/mL 的内标使用液时得到的回收率。

表5. 重现性、检出限、测定下限和回收率

如上表所示，100μg/kg和250μg/kg浓度的加标样品RSD%范围分别为1.48-8.76%和1.79-8.94%，在标准（HJ642-2013）涵盖的范围1.1-15% 之内。加标回收范围分别为74.92-117.51% 和89.56-106.41%，优于标准（HJ642-2013）涵盖的回收率范围（100 μg/kg 回收率为65.2-134%，和250 μg/kg 回收率为73.3-107%）。根据本文实验条件得到的检出限为0.54 μg/kg~2.07μg/kg，测定下限为2.17 μg/kg~8.27 μg/kg。优于标准（HJ642-2013）给出的方法检出限为0.8-4 μg/kg，

测定下限为3.2-14 μg/kg。

结论

实验结果表明使用PerkinElmer TurboMatrix HS40 联用Clarus SQ 8 GC/MS 测定土壤中VOCs 很容易实现HJ642-2013 方法所设定的性能标准。本文建立的方法具有很好的准确度，精密度和检出限，该仪器配置具有优异的检测性能，完全可以满足方法需要。