013 土壤和沉积物 半挥发性有机物的测定 气相色谱质谱法 作业指导书.docx

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013土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱质谱法作业指导书

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土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法

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1编制依据

本方法依据《土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法》（HJ834-2017）编制。

2适用范围

本标准规定了测定土壤和沉积物中半挥发性有机物的气相色谱-质谱法。

本方法适用于土壤和沉积物中氯代烃类、邻苯二甲酸酯类、亚硝胺类、醚类、卤醚类、酮类、苯胺类、吡啶类、喹啉类、硝基芳香烃类、酚类包括硝基酚类、有机氯农药类、多环芳烃类等半挥发性有机物的筛查鉴定和定量分析，对于特定类别的化合物，应在此筛选基础上选用专属的分析方法测定。

取样量为20.0g，定容体积为1.0ml，采用全扫描方式测定时，方法检出限为0.06mg/kg～0.3mg/kg，测定下限为0.24mg/kg～1.20mg/kg。

详见附录A。

3方法原理

土壤或沉积物中半挥发性有机物采用适合的萃取方法（索氏提取、加压流体萃取等）提取，根据样品基体干扰情况选择合适的净化方法（凝胶渗透色谱或柱净化）对提取液净化、浓缩、定容，经气相色谱分离、质谱检测。

根据保留时间、碎片离子质荷比及其丰度定性，内标法定量。

4试剂和材料

除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂。

实验用水为新制备的超纯水或蒸馏水。

4.1丙酮（C3H6O）：

农残级。

4.2二氯甲烷（CH2Cl2）：

农残级。

4.3乙酸乙酯（C4H8O2）：

农残级。

4.4环己烷（C6H12）：

农残级。

4.5二氯甲烷-丙酮混合溶剂：

1+1。

用二氯甲烷（4.2）和丙酮（4.1）按1:

1体积比混合。

4.6凝胶渗透色谱流动相：

用乙酸乙酯（4.3）和环己烷（4.4）按1+1体积比混合，或按仪器说明书配制其他溶剂体系。

4.7硝酸：

ρ（HNO3）=1.42g/ml，优级纯。

4.8硝酸溶液：

1+1。

用优级纯硝酸（4.7）与实验用水按1:

1体积比混合。

4.9铜粉（Cu）：

纯度为99.5%

使用前用硝酸溶液（4.8）去除铜粉表面的氧化物，用实验用水冲洗除酸，并用丙酮（4.1）清洗后，再用高纯氮气缓缓吹干待用，每次临用前处理，保持铜粉表面光亮。

4.10半挥发性有机物标准贮备液：

ρ=1000mg/L～5000mg/L，市售有证标准溶液。

4.11半挥发性有机物标准中间液：

ρ=200μg/ml～500μg/ml。

用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）稀释半挥发性有机物标准贮备液（4.10）。

4.12内标贮备液：

ρ=5000mg/L

1,4-二氯苯-d4、萘-d8、苊-d10、菲-d10、䓛-d12和苝-d12，市售有证标准溶液。

亦可选用其他性质相近的半挥发性有机物做内标。

4.13内标中间液：

ρ=200μg/ml～500μg/ml。

用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）稀释配置内标贮备液（4.12），并混匀。

4.14替代物贮备液：

ρ=1000mg/L～4000mg/L。

苯酚-d6、2-氟苯酚、2,4,6-三溴苯酚、硝基苯-d5、2-氟联苯、4’4-三联苯-d14等市售有证标准溶液。

4.15替代物中间液：

ρ=200μg/ml～500μg/ml。

用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）稀释配置替代物贮备液（4.14），并混匀。

4.16十氟三苯基膦（DFTPP）：

ρ=50mg/L，市售标准溶液。

其他浓度用二氯甲烷（4.2）稀释成50mg/L并混匀。

4.17凝胶渗透色谱校准溶液：

含有玉米油（25mg/ml）、邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯（1mg/ml）、甲氧滴滴涕（200mg/L）、苝（20mg/L）和硫（80mg/L）的混合溶液。

市售。

注：

4.10～4.17中的所有标准贮备液均应参照制造商的产品说明保存方法，所有配置的中间液应于-10℃以下避光保存。

使用前应检查其变化情况，一旦蒸发或降解应重新配制，使用前应恢复至室温、混匀。

4.18干燥剂：

优级纯无水硫酸钠（Na2SO4）或粒状硅藻土250μm～150μm（60目～100目）。

置于马弗炉中400℃烘烤4h，冷却后装入磨口玻璃瓶中密封，于干燥器中保存。

4.19玻璃层析柱：

内径20mm，长10cm～20cm，具聚四氟乙烯活塞。

4.20石英砂：

150μm~830μm（100目~20目）。

置于马弗炉中400℃烘烤4h，冷却后装入具塞磨口玻璃瓶中密封保存。

4.21玻璃棉或玻璃纤维滤膜：

使用前用二氯甲烷（4.2）浸洗，待二氯甲烷（4.2）挥发干后，于具塞磨口玻璃瓶中密封保存。

4.22索氏提取套筒：

玻璃纤维或天然纤维材质套筒。

使用前，玻璃纤维套筒置于马弗炉中400℃烘烤4h，天然纤维套筒应用与样品提取相同的溶剂净化。

4.23高纯氮气：

纯度为99.999%。

4.24载气：

高纯氦气，纯度为99.999%。

5仪器和设备

5.1气相色谱/质谱仪：

具电子轰击（EI）电离源。

5.2色谱柱：

石英毛细管柱，长30m，内径0.25mm，膜厚0.25m，固定相为5%-苯基-甲基聚硅氧烷，或其他等效的毛细管色谱柱。

5.3提取装置：

索氏提取或加压流体萃取仪等性能相当的设备。

5.4凝胶渗透色谱仪（GPC）：

具254nm固定波长紫外检测器，填充凝胶填料的净化柱。

5.5浓缩装置：

旋转蒸发仪、氮吹仪或其他同等性能的设备。

5.6真空冷冻干燥仪：

空载真空度达13Pa以下。

5.7固相萃取装置。

5.8一般实验室常用仪器和设备。

6样品

6.1样品的采集与保存

土壤样品按照HJ/T166的相关要求采集和保存，沉积物样品按照GB17378.3的相关要求采集和保存。

样品应于洁净的具塞磨口棕色玻璃瓶中保存。

运输过程中应密封、避光、4℃以下冷藏。

运至实验室后，若不能及时分析，应于4℃以下冷藏、避光、密封保存，保存时间不超过10天。

6.2水分的测定

土壤样品干物质含量测定按照HJ613执行，沉积物样品含水率测定按照GB17378.5执行。

6.3试样的制备

6.3.1样品准备

将样品放在搪瓷盘或不锈钢盘上，混匀，除去枝棒、叶片、石子等异物，按照HJ/T166进行四分法粗分。

用于筛选污染物为目的的样品，应对新鲜样品进行处理。

自然干燥不影响分析目的时，也可将样品自然干燥。

新鲜土壤或沉积物样品可采用冷冻干燥和干燥剂方法干燥。

如果土壤或沉积物样品中水分含量较高（大于30%），应先进行离心分离出水相，再进行干燥处理。

方法一：

冻干法。

取适量混匀后样品，放入真空冷冻干燥仪（5.6）中进行干燥脱水。

干燥后的样品需研磨、过0.25mm孔径的筛子，均化处理成250μm（60目）左右的颗粒。

然后称取20g（精确到0.01g）样品，全部转移至提取器中待用。

方法二：

干燥剂法。

称取20g（精确到0.01g）的新鲜样品，加入一定量的干燥剂（4.18）混匀、脱水并研磨成细小颗粒，充分拌匀直到散粒状，全部转移至提取容器中待用。

6.3.2提取

提取方法可选择索氏提取、加压流体萃取及其他等效萃取方法。

a）索氏提取：

将制备好的土壤或沉积物样品全部转移入索氏提取套筒（4.22），加入校准曲线中间点以上浓度的替代物中间液（4.15），小心置于索氏提取器回流管中，在圆底溶剂瓶中加入100ml二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5），提取16h~18h，回流速度控制在每小时4次~6次。

然后停止加热回流，取出圆底溶剂瓶，待浓缩。

b）加压流体萃取：

按照HJ783执行。

注：

如果上述提取液中存在明显水分，需要进一步过滤和脱水。

在玻璃漏斗上垫一层玻璃棉或玻璃纤维滤膜（4.21），加入约5g无水硫酸钠（4.18），将提取液过滤至浓缩器皿中。

再用少量二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）洗涤提取容器3次，洗涤液并入漏斗中过滤，最后再用少量二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）冲洗漏斗，全部收集至浓缩器皿中，待浓缩。

6.3.3浓缩

浓缩方法推荐使用以下两种方式，其他方法经验证效果优于或等效时也可使用。

a）氮吹浓缩

在室温条件下，开启氮气至溶剂表面有气流波动（避免形成气涡），用二氯甲烷（4.2）多次洗涤氮吹过程中已露出的浓缩器管壁。

浓缩至约2ml，停止浓缩。

当选用凝胶渗透色谱法净化时，加入约5ml凝胶渗透色谱流动相（4.6）进行溶剂转换，再浓缩至约1ml，待净化。

当需对特定种类半挥发性有机物进行净化时，可按附录B的方法进行溶剂转换，再浓缩至1ml左右待净化。

b）旋转蒸发浓缩

加热温度设置在40℃左右，将提取液（6.3.2）浓缩至约2ml，停止浓缩。

用一次性滴管将浓缩液转移至具刻度浓缩器皿，并用少量二氯甲烷-丙酮混合溶剂（4.5）将旋转蒸发瓶底部冲洗2次，合并全部的浓缩液，再用氮吹浓缩至约1ml，待净化。

当选用凝胶渗透色谱法净化时，当上述浓缩液氮吹至2ml时，加入约5ml凝胶渗透色谱流动相（4.6）进行溶剂转换，再浓缩至约1ml，待净化。

当需对特定种类半挥发性有机物进行净化时，可按附录B的方法进行溶剂转换，再浓缩至1ml左右待净化。

6.3.4净化

6.3.4.1凝胶渗透色谱净化

当分析的目的是筛查全部半挥发性有机物时，应选用凝胶渗透色谱净化方法。

a）凝胶渗透色谱柱的校准

按照仪器说明书对凝胶渗透色谱柱进行校准，凝胶渗透色谱校准溶液（4.17）得到的色谱峰应满足以下条件：

所有峰形均匀对称；玉米油和邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯的色谱峰之间分辨率大于85%；邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯和甲氧滴滴涕的色谱峰之间分辨率大于85%；甲氧滴滴涕和苝的色谱峰之间分辨率大于85%；苝和硫的色谱峰不能重叠，基线分离大于90%。

b）确定收集时间

半挥发性有机物的收集时间初步定在玉米油出峰之后至硫出峰之前，苝洗脱出以后，立即停止收集。

然后用半挥发性有机物标准中间液（4.11）进样形成标准物谱图，根据标准物质谱图进一步确定起始和停止收集时间，并测定其回收率。

沸点较低的半挥发性有机物的回收率受浓缩等因素影响导致回收率下降，当大部分的目标物回收率均大于90%时，即可按此收集时间和仪器条件净化样品，否则需继续调整收集时间和其他条件。

c）提取液净化

用凝胶渗透色谱流动相（4.6）将浓缩后的提取液（6.3.3）定容至凝胶渗透色谱仪定量环需要的体积，按照确定后的收集时间自动净化、收集流出液，待再次浓缩（6.3.5）。

6.3.4.2层析柱净化

当分析目的只关注半挥发性有机物中的某一类化合物时，可采用含有不同吸附剂的层析柱进行净化。

不同目标物推荐使用的净化方法见表1。

具体操作步骤参见附录B。

其他方法验证效果优于或等效时也可使用。

6.3.5浓缩、加内标

净化后的试液（6.3.4）再次按照氮吹浓缩或旋转蒸发浓缩（6.3.3）的步骤进行浓缩、加入适量内标中间液（4.13），并定容至1.0ml，混匀后转移至2ml样品瓶中，待测。

6.4空白试样的制备

用石英砂（4.20）代替实际样品，按照与试样的制备（6.3）相同步骤制备空白试样。

7分析步骤

7.1仪器参考条件

7.1.1气相色谱参考条件

进样口温度：

280℃，不分流；

进样量：

1.0μl，柱流量：

1.0ml/min（恒流）；

柱温：

35℃开始保持2min；以15℃/min升温至150℃，保持5min；以3℃/min升温至290℃，保持2.0min。

注：

保持到最后一个目标物苯并（ghi）苝出峰后。

7.1.2质谱参考条件

电子轰击源（EI）；

离子源温度：

230℃；

离子化能量：

70eV；

接口温度：

280℃；

四级杆温度：

150℃

质量扫描范围：

35amu~450amu；

溶剂延迟时间：

5min。

数据采集方式：

全扫描（Scan）或选择离子模式（SIM）模式。

7.2校准

7.2.1质谱性能检查

每次分析前，应进行质谱自动调谐，再将气相色谱和质谱仪设定至分析方法要求的仪器条件，并处于待机状态，通过气相色谱进样口直接注入1.0μl十氟三苯基膦（DFTPP）（4.16）溶液，得到十氟三苯基膦质谱图，其质量碎片的离子丰度应全部符合表2中的要求。

否则须清洗质谱仪离子源。

7.2.2校准曲线的绘制

取5个5ml容量瓶，预先加入2ml二氯甲烷溶剂（4.2），分别量取适量的半挥发性有机物标准中间液（4.11）、替代物中间液（4.15）和内标中间液（4.13），用二氯甲烷溶剂（4.2）定容后混匀，配制成至少5个浓度点的标准系列。

半挥发有机物和替代物的质量浓度均分别为1.0μg/ml、5.0μg/ml、10.0μg/ml、20.0μg/ml、50.0μg/ml，内标质量浓度均为40.0μg/ml。

也可根据仪器灵敏度或样品中目标物浓度配制成其他气相色谱-质谱仪适合的浓度水平的校准系列。

按照仪器参考条件（7.1），从低浓度到高浓度依次进样分析。

以目标化合物浓度为横坐标；以目标化合物与内标化合物定量离子响应值的比值和内标化合物质量浓度的乘积为纵坐标，绘制校准曲线。

7.2.3标准样品的色谱/质谱图

在本标准推荐的仪器参考条件下，目标物的总离子流色谱图见图1。

7.3试样的测定

按照与校准曲线绘制相同的仪器分析条件（7.1）测定待测的试样（6.3.5）。

7.4空白试验

按照与试样测定相同的仪器分析条件（7.1）测定空白试样（6.4）

8结果计算与表示

8.1定性分析

通过样品中目标物与标准系列中目标物的保留时间、质谱图、碎片离子质荷比及其丰度等信息比较，对目标物进行定性分析。

应多次分析标准溶液得到目标物的保留时间均值，以平均保留时间±3倍的标准偏差为保留时间窗口，样品中目标物的保留时间应在其范围内。

目标物标准质谱图中相对丰度高于30%的所有离子应在样品质谱图中存在，样品质谱图和标准质谱图中上述特征离子的相对丰度偏差应在±30%之内。

一些特殊的离子如分子离子峰，即使其相对丰度低于30%，也应该作为判别化合物的依据。

对没有标准物质或纯品的半挥发性有机物，可通过获得的全扫描质谱图与NIST标准谱库谱图检索进行定性鉴别。

（1）分子离子峰应出现在样品中；

（2）标准质谱图中相对丰度高于30%的特征离子应在样品质谱图中存在；（3）谱库检索可信度至少大于70%。

定性结果仅适用于污染初步筛查和未知物初步定性，并在报告中给出结果的可信度。

注：

如果实际样品存在明显的背景干扰，应扣除背景影响。

8.2定量分析

在对目标物定性判断的基础上，根据定量离子的峰面积，采用内标法进行定量。

当样品中目标化合物的定量离子有干扰时，可使用辅助离子定量。

定量离子、辅助离子参见附录C。

8.3结果计算

8.3.1平均相对响应因子（RRF）的计算

校准系列第i点中目标化合物的相对响应因子（RRFi），按照公式

（1）计算。

8.3.2土壤样品的结果计算

土壤样品中的目标化合物含量（mg/kg），按照公式（3）进行计算。

8.3.3沉积物样品的结果计算

沉积物样品中的目标化合物含量（mg/kg），按照公式（4）计算。

8.4结果表示

当测定结果小于1mg/kg时，小数位数的保留与方法检出限一致；当测定结果大于或等于1mg/kg时，结果最多保留三位有效数字。

10质量保证和质量控制

10.1空白实验

每20个样品至少做一个空白试验，测定结果中目标物浓度不应超过方法检出限。

10.2仪器性能检查

配制含有4,4’-DDT、五氯苯酚和联苯胺浓度均为50μg/ml的混合溶液。

用此标准溶液来检查气相色谱仪注射入口的惰性。

DDT到DDE和DDD的降解率不应超过15%。

如果DDT衰减过多或出现较差的色谱峰，则需要清洗或更换进样口，同时还应截取毛细管柱前端约5cm。

联苯胺和五氯苯酚等极性化合物在进样口易出现分解，峰形出现拖尾分裂的等现象，也应进行同样的处理。

10.3校准曲线检查

初始校准曲线中目标化合物相对响应因子的相对标准偏差应不大于30%，或相关系数大于等于0.990。

每24小时分析一次校准曲线中间点浓度，其测定值和初始测定值的相对偏差应小于30%。

10.4每20个样品至少应分析1个平行样，浓度水平在定量下限以上的平行样测定结果的相对偏差应小于40%。

10.5每批样品至少做1个基体加标样，加标浓度为原样品浓度的1-5倍或曲线中间浓度点。

目标物和替代物加标回收率的控制指标参见附录D。

10.6替代物的回收率

实验室应建立替代物加标回收控制图，按同一批样品（20至30个样品）进行统计，剔除离群值，计算替代物的平均回收率p及相对标准偏差s，替代物的平均应控制在p±3s内。

11废弃物的处理

试验中所产生的所有废液和其它废弃物（包括检测后的残液）应集中密封存放，并附警示标志，委托有资质单位集中处置。

12注意事项

12.1未知高浓度样品在分析前，应先在相同色谱柱的气相色谱仪（FID检测器）或者气相色谱仪（ECD检测器）上进行初步检查，防止高浓度有机物对气相色谱-质谱系统的污染。

12.2六氯环戊二烯在气相色谱仪进样口处会发生热分解，在丙酮溶液中发生化学反应以及光化学分解；N-二甲基亚硝胺易与溶剂共流出，与二苯胺难以分离，且在气相色谱仪入口处易发生热分解。

回收率不稳定。

12.3彻底清洗所用的任何玻璃器皿，以消除干扰物质。

先用热水加清洁剂清洗，再用自来水和不含有机物的试剂水淋洗，在130℃下烘2-3h，或用甲醇淋洗后晾干。

干燥的玻璃器皿必须在干净的环境中保存。