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吹扫捕集/气相色谱-质谱法快速测定水质中33种挥发性有机物

作者:小编 日期:2024-09-08 12:36:10 点击数:

世界卫生组织(WHO)将挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)定义为在常温下,沸点介于50~260℃之间的一类有机化合物[1][2]。常见的VOCs有卤代烃、苯系物、醛类、酮类等,具有易挥发、低沸点、致癌性、致畸性[3][4][5]等特点,通过生态循环系统污染水质[6],对人体产生一定的伤害,因此建立一个快速高效检测水质中VOCs的方法具有重要意义。

VOCs的测定包含吹扫捕集-气相色谱法[7]、顶空气相色谱法[8][9][10]、顶空-气相色谱/质谱法[11][12]、吹扫捕集-气相色谱/质谱法[13][14][15][16]、固相微萃取-气相色谱/质谱法[17][18]等。吹扫捕集-气相色谱/质谱法具有富集效率高、灵敏度高、检出限低、重复性好,可同时准确定性和定量多种挥发性有机物[19]。本项目通过对《水质挥发性有机物的测定吹扫捕集-气相色谱/质谱法》(HJ 639—2012)进行优化,选用内径更细、膜厚更薄、长度略短的超高惰性毛细管色谱柱,同时改变吹扫捕集参数和气相条件,采用选择离子扫描模式,内标法定量,建立了快速测定水质中33种挥发性有机物的方法。其中,氯甲烷为标准中未列出的挥发性有机化合物,通过实验验证,证明该方法也适用于水质中氯甲烷的测定,为水质中氯甲烷的测定提供了技术依据。

1 实验部分

1.1 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪,Agilent 8890-5977B;吹扫捕集仪,Tekmar Atomx XYZ;纯水机,Milli-Q IQ7000;40 m L棕色玻璃瓶,具硅橡胶-聚四氟乙烯衬垫螺旋盖。

1.2 标准物质与试剂

60种挥发性有机物混合标准溶液质量浓度为2 000 mg/L;3种内标标准溶液:氟苯、氯苯-d5和1,4-二氯苯-d4,质量浓度均为2 000 mg/L;3种替代物标准溶液:二溴氟甲烷、甲苯-d8和4-溴氟苯,质量浓度均为2 000 mg/L;甲醇:农残级;超纯水,经检测无挥发性有机物;盐酸(1+1);抗坏血酸。

1.3 仪器条件

1.3.1 气相色谱

色谱柱:DB-VRX柱(20 m×0.18 mm×1.0μm,Agilent);进样口温度:230℃;进样方式:分流进样,分流比1∶30;柱流量:1.2 m L/min;程序升温:初始温度40℃,保持2 min,以5℃/min速率升温至100℃,再以15℃/min速率升温至220℃,保持2 min。

1.3.2 质谱条件

电子轰击源:EI源;离子源温度:230℃;离子化能量:70 e V;传输线温度:230℃;扫描方式:选择离子扫描(SIM)模式。

1.3.3 吹扫捕集条件

吹扫温度:20℃;吹扫流量:40 m L/min;吹扫时间:11 min;脱附温度:250℃;脱附时间:2 min;烘烤温度:200℃;烘烤时间:4 min;传输线温度:200℃。

1.4 样品的采集与保存

采样前,在40 m L棕色玻璃瓶中加入抗坏血酸,采集的水样应注满样品瓶且有溢流,形成凸液面,加入盐酸,使水样p H≤2,拧紧瓶盖,颠倒样品瓶,确保瓶内无气泡,每个样品采集平行样,采集后,立即放入冷藏箱中,每批样品需带一个运输空白样与全程序空白样品。样品运回实验室后,立即放入冰箱中,4℃以下保存,14 d内分析完毕。

1.5 标准曲线绘制

将60种挥发性有机物混合标准溶液(2000 mg/L)、3种替代物标准溶液(2 000 mg/L)和3种内标标准溶液(2 000 mg/L)用甲醇分别逐级稀释成20 mg/L的标准使用液,分别移取挥发性有机物混合标准使用液和替代物中间液2.5、10、20、50、100、250μL,及内标中间液50μL至50 m L装有空白水的容量瓶中,用甲醇定容至标线,混匀。配制目标化合物和替代物的质量浓度分别为1.00、4.00、8.00、20.0、40.0、100μg/L的标准系列(内标质量浓度均为20μg/L),转移至40 m L棕色玻璃瓶中,按照仪器分析条件,由低浓度到高浓度依次上机分析,记录标准系列目标化合物的保留时间、内标的保留时间和定量离子的响应值。以标准系列中目标物或替代物的质量浓度为横坐标,以目标物或替代物的峰面积与内标的峰面积比值,与内标质量浓度的乘积为纵坐标,绘制校准曲线。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线线性关系与检出限

各目标物在标准曲线质量浓度范围1.0~100μg/L时,相对响应因子(RRF)的相对标准偏差(RSD)为:2.5%~18.8%,见表1。

根据HJ 168—2020《环境监测分析方法标准技术导则》附录A中A.1的方法检出限规定要求,计算目标物的检出限(MDL),MDL=tn-1,0.99×S(t为自由度为n-1,置信度为99%时的t分布值;S为n次平行测定的标准偏差,n=7),见表1,各目标物的检出限范围为:0.1~0.4μg/L。

表1 相对相应因子的相对标准偏差、检出限、精密度、回收率和特征离子

表格图

2.2 精密度和加标回收实验

在不含目标物的水样中分别加入5.00、20.0、40.0μg/L的低、中、高3个质量浓度水平的标准物质溶液进行测定,每个浓度水平平行测定6次,计算相对标准偏差(RSD)和回收率,见表1。由表1可知,目标物测定值的相对标准偏差范围为1.1%~9.0%,回收率范围为83.9%~118%,表明该方法精密度与正确度均能满足检测要求。

2.3 实际样品测定

采集上海市某地块地下水样品,按照样品分析的全部步骤进行测定,检测结果均低于检出限,加标回收率范围为88.6%~112%。

3 结论

本文建立了吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定水质中33种挥发性有机物的方法,该方法快速、灵敏度高、检出限低、稳定性好、测定结果准确可靠且操作简单,满足GB/T 14848—2017《地下水环境质量标准》Ⅰ类水体和《上海市建设用地地下水污染风险管控筛选值补充指标》(沪环土〔2020〕62号文)Ⅰ类水体中目标物检出限的要求,适用于大批量水质样品中挥发性有机物的测定。



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