HJ 834土壤和沉积物 半挥发性有机物的测定 气相色谱质谱法.docx
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HJ834土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱质谱法
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）的方法验证报告
1.目的
通过用气相色谱-质谱法测定土壤和沉积物中挥发性有机物的精密度、准确度、方法的检出限和测定下限，来判断本实验室检测方法是否合格。
2.方法标准依据及适用范围
方法依据：
HJ834-2017。
本标准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和定量分析，对于特定类别的化合物，应在筛选基础上选用专属的分析方法测定。
取样量为20.0g时，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。
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（索氏提权、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、碎片离子质荷比及丰度定性，内标法定量。
4.仪器
4.1气相色谱仪：
具有毛细管分流/不分流进样口，可程序升温。
4.2质谱仪：
具有电子轰击（EI）电离源。
4.3毛细管柱：
30m×0.25mm；膜厚0.25μm（5%-苯基-甲基聚硅氧烷），也可使用其他等效毛细柱。
4.4提取装置：
索氏提取或加压流体萃取仪等性能相当的设备。
4.5浓缩装置：
旋转蒸发仪、氮吹仪或其他等同性能的设备。
4.6真空冷当干燥仪：
空载真空度达到13Pa以下。
4.7固相萃取装置。
5.试剂与材料
5.1实验用水：
二次蒸馏水或通过纯水设备制备的水。
使用前需经过空白检验，确认在目标物的保留时间区间内没有干扰色谱峰出现或其中的目标物浓度低于方法的检出限。
5.2丙酮（C3H6O）：
农残级。
5.3二氯甲烷（CH2Cl2）：
农残级。
5.4乙酸乙酯（C4H8O2）：
农残级。
5.5环己烷（C6H12）：
农残级。
5.6二氯甲烷-丙酮混合溶剂：
1+1。
用二氯甲烷和丙酮按1：
1体积比混合。
5.7硝酸：
ρ=1.42g/ml，优级纯。
5.8硝酸溶液：
1+1.
用优级纯硝酸与实验室用水按1：
1体积比混合。
5.9铜粉（Cu）：
纯度为99.5%
使用前用硝酸溶液去除铜粉表面的氧化物，用实验用水冲洗除酸，并用丙酮（5.2）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。
5.10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。
5.11半挥发性有机物标准中间液：
ρ=200mg/L～500mg/L。
用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（5.6）稀释半挥发性有机物标准储备液。
5.12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。
5.13内标中间液：
ρ=200μg/mL～500μg/mL。
选用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（5.6）稀释配置内标贮备液，并混匀。
5.14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。
5.15替代物中间液：
ρ=200mg/L～500mg/L。
用二氯甲烷-丙酮混合溶剂（5.6）稀释配置替代储备液，并混匀。
5.16十氟三苯基膦（DFTPP）：
ρ=50mg/L，市售标准溶液。
其他浓度用二氯甲烷（5.3）稀释成50mg/L，并混匀。
5.17干燥剂：
优级纯无水硫酸钠或颗粒硅藻土250μm～150μm（60目～100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。
5.18玻璃层析柱：
内径20mm，长10cm～20cm，具聚四氟乙烯活塞。
5.19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。
5.20玻璃棉或者玻璃纤维滤膜：
使用前用二氯甲烷（5.3）浸洗，待二氯甲烷挥发干后，于具塞磨口玻璃瓶中密封保存。
5.21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。
5.22氦气：
纯度为≥99.999%以上。
5.23氮气：
纯度为≥99.999%以上。
6.样品
6.1样品的采集
按照HJ/T166的相关规定进行土壤样品的采集和保存。
按照GB17378.3的相关规定进行沉积物样品的采集和保存。
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。
若不能及时分析，应于4℃以下冷藏、避光、密封保存，保存期限不超过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者不锈钢盘上，混匀，除去树棒、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（4.6）中进行干燥脱水。
干燥后的样品需要研磨、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（5.17）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（5.21），加入校准曲线中间点以上浓度的替代物中间液（5.15），小心置于索氏提取器（4.4）回流管中，在圆底溶剂瓶中加入100mL二氯甲烷-丙酮（5.6）混合溶剂，提取16h～18h，回流速度控制在每小时4～6次。
然后停止加热回流，取出圆底溶剂瓶，待浓缩。
6.3.3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。
当需对特定种类的半挥发性有机物进行净化时，先进行溶剂转换，再浓缩至1mL左右待净化。
6.3.4层析柱净化
不同的目标物推荐使用不同的净化方法。
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（6.3.3）的步骤进行浓缩、加入适量内标中间液（5.13），并定容至1.0mL，混匀后转移至2mL样品瓶中，待测。
6.4空白试验的制备
用石英砂（5.19）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：
1μl，柱流量：
1.0ml/min（恒流模式）；
柱温：
35℃（2min）→15℃/min→150℃（5min）→3℃/min→290℃（2min）。
7.1.3质谱参考条件
扫描方式：
全扫描或选择离子模式；扫描范围：
35amu～450amu；离子化能量：
70eV；离子源温度：
230℃；接口温度：
280℃；四极杆温度：
150℃；溶剂延迟时间：
5min。
7.2校准
7.2.1仪器性能检查
每次分析前，应进行质谱自动调谐，再将气相色谱和质谱设定至分析方法要求的仪器条件，并处于待机状态，用微量注射器移取1.0μl十氟三苯基膦（DFTPP）（5.16）溶液，直接注入气相色谱仪进行分析。
其质量碎片的离子丰度应符合表1的要求，否则需要清洗质谱仪离子源。
表1十氟三苯基膦（DFTPP）离子丰度规范要求
质荷比（m/z）
相对丰度规范
质荷比（m/z）
相对丰度规范
51
198峰（基峰）的30-60%
199
198峰的5-9%
68
小于69的2%
275
基峰的10-30％
70
小于69的2%
365
大于基峰的1%
127
基峰的40-60％
441
存在且小于443峰
197
小于198峰的1％
442
基峰或大于198峰的40％
198
基峰，丰度100%
443
442峰的17-23%
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（5.3），分别量取适量的半挥发性有机物标准中间液（5.11）、替代物中间液（5.15）和内标中间液（5.13），用二氯甲烷溶剂定容后混匀，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。
按照仪器的参考条件（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。
7.3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。
对没有标准物质或者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。
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。
8.3结果分析
8.3.1平均相对响应因子（
）的计算
标准系列第i点中目标化合物的相对响应因子（RRFi），按照公式
（1）进行计算。
RRFi=
（1）
式中：
RRFi—标准系列中第i点目标物（或替代物）的相对响应因子；
Ai—标准系列中第i点目标物（或替代物）定量离子的响应值；
AISi—标准系列中第i点与目标物（或替代物）相对应内标定量离子的响应值；
ρISi—标准系列中内标物的质量浓度，μg/mL；
ρi—标准系列中第i点目标物（或替代物）的质量浓度，μg/mL。
目标物（或替代物）的平均相对响应因子
，按照公式
（2）进行计算。
=
（2）
式中：
——目标物（或替代物）的平均相对响应因子；
RRFi——标准系列中第i点目标物（或替代物）的相对响应因子；
n——标准系列点数。
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ω（mg/kg），按照公式（3）进行计算。
（3）
式中：
ω——样品中的目标物含量，mg/kg；
Ax——试样中目标化合物定量离子的峰面积；
AIS——试样中内标化合物定量离子的峰面积；
ρIS——试样中内标的浓度，μg/mL；
——校准系列中目标化合物的平均相对响应因子；
Vx——试样的定容体积，mL；
m——样品的称取量，g；
Wdm——样品的干物质含量，%；
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ω（mg/kg），按照公式（4）进行计算。
（4）
式中：
ω——样品中的目标物含量，mg/kg；
Ax——试样中目标化合物定量离子的峰面积；
AIS——试样中内标化合物定量离子的峰面积；
ρIS——试样中内标的浓度，μg/mL；
——校准系列中目标化合物的平均相对响应因子；
Vx——试样的定容体积，mL；
m——样品的称取量，g；
w——样品的含水率，%；
8.4结果表示
当测定结果小于1mg/kg时，小数位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。
9.质量保证和质量控制
9.1空白试验
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方法检出限。
9.2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，则需清洗或更换进样口，同时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，也行进行同样的处理。
9.3校准曲线检查
初始校准曲线中目标化合物相对相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24h分析一次校准曲线中间点浓度，其测定值与初始测定值的相对偏差应小于30%。
9.4平行样
每20个样品至少分析一个平行样，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%。
9.5基体加标
每批次样品至少分析一个基体加标样，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HJ834-2017附录D。
9.6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以及相对标准偏差s，替代物的平均应控制在p±3s内。
10.方法验证试验
10.1标准曲线绘制
10.2精密度的测定
取一支环境保护部标准样品研究所编号为半挥发性有机物标准样品（浓度为1000.0ug/mL），准确吸取20uL该标准样品于预先加入2mL二氯甲烷溶剂的5mL容量瓶，分别量取适量的半挥发性有机物标准中间液、替代物中间液和内标中间液体，用二氯甲烷溶剂定容后混匀，吸取1uL溶液直接进样，结果如下表1：
表1（以1.0mg/kg土壤计）
序号
项目
结果
平均值
标准偏差（mg/kg）
重复性限（mg/kg）
评价
1
2
3
1
N-亚硝基二甲胺
0.13
符合
2
2-氟酚（替代物）
0.34
符合
3
苯酚-d6（替代物）
0.39
符合
4
苯酚
0.30
符合
5
二（2-氯乙基）醚
0.35
符合
6
2-氯苯酚
0.20
符合
7
1，3-二氯苯
0.32
符合
8
1，4-二氯苯
0.27
符合
9
1，2-二氯苯
0.28
符合
10
2-甲基苯酚
0.21
符合
11
二（2-氯异丙基）醚
0.26
符合
12
六氯乙烷
0.31
符合
13
N-亚硝基二正丙胺
0.30
符合
14
4-甲基苯酚
0.32
符合
15
硝基苯-d5（替代物）
0.29
符合
16
硝基苯
0.26
符合
17
异佛尔酮
0.20
符合
18
2-硝基苯酚
0.29
符合
19
2，4-二甲基苯酚
0.28
符合
20
二（2-氯乙氧基）甲烷
0.26
符合
21
2，4-二氯苯酚
0.17
符合
22
1，2，4-三氯苯
0.27
符合
23
萘
0.31
符合
24
4-氯苯胺
0.24
符合
25
六氯丁二烯
0.24
符合
26
4-氯-3-甲基苯酚
0.19
符合
27
2-甲基萘
0.28
符合
28
六氯环戊二烯
0.31
符合
29
2，4，6-三氯苯酚
0.28
符合
30
2，4，5-三氯苯酚
0.23
符合
31
2-氟联苯（替代物）
0.43
符合
32
2-氯萘
0.25
符合
33
2-硝基苯胺
0.27
符合
34
苊烯
0.27
符合
35
邻苯二甲酸二甲酯
0.31
符合
36
2，6-二硝基甲苯
0.25
符合
37
3-硝基苯胺
0.19
符合
38
2，4-二硝基苯酚
0.27
符合
39
苊
0.39
符合
40
二苯并呋喃
0.20
符合
41
4-硝基苯酚
0.25
符合
42
2，4-二硝基甲苯
0.24
符合
43
芴
0.21
符合
44
邻苯二甲酸二乙酯
0.44
符合
45
4-氯苯基苯基醚
0.17
符合
46
4-硝基苯胺
0.29
符合
47
4，6-二硝基-2-甲基苯酚
0.19
符合
48
偶氮苯
0.19
符合
49
2，4，6-三溴苯酚（替代物）
0.34
符合
50
4-溴二苯基醚
0.19
符合
51
六氯苯
0.2
符合
52
五氯苯酚
0.28
符合
53
菲
0.21
符合
54
蒽
0.29
符合
55
咔唑
0.29
符合
56
邻苯二甲酸二正丁酯
0.31
符合
57
荧蒽
0.3
符合
58
芘
0.3
符合
59
4，4，-三联苯-d14（替代物）
0.22
符合
60
邻苯二甲酸丁基苄基酯
0.21
符合
61
苯并（a）蒽
0.33
符合
62
䓛
0.23
符合
63
邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯
0.34
符合
64
邻苯二甲酸二正辛酯
0.47
符合
65
苯并（b）荧蒽
0.38
符合
66
苯并（k）荧蒽
0.25
符合
67
苯并（a）芘
0.28
符合
68
茚并（1，2，3-cd）芘
0.35
符合
69
二苯并（ah）蒽
0.26
符合
70
苯并（ghi）苝
0.26
符合
对同一标样进行重复三次分析，本实验室的各项目精密度均小于标准重复性限要求，符合要求。
10.3准确度的测定
准确测量基体土壤的各项目含量，然后称取等量的基体土壤，经过提取和浓缩、净化等过程后，加入适量的内标中间液，以及准确加入20.0uL环境保护部标准样品研究所编号为半挥发性有机物标准样品（浓度为1000.0ug/mL），定容至1.0mL，取1.0uL溶液进样，准确测量结果并计算加标回收率。
表2（以1.0mg/kg土壤计）
序号
项目
原样结果（ug/kg）
原样+加标
（ug/kg）
加标量
（ug/kg）
实测加标回收率（%）
土壤加标回收率
P±2SP（%）
评价
1
N-亚硝基二甲胺
47±16
符合
2
2-氟酚（替代物）
66±38
符合
3
苯酚-d6（替代物）
60±10
符合
4
苯酚
58±32
符合
5
二（2-氯乙基）醚
65±30
符合
6
2-氯苯酚
61±26
符合
7
1，3-二氯苯
60±36
符合
8
1，4-二氯苯
58±36
符合
9
1，2-二氯苯
59±34
符合
10
2-甲基苯酚
55±38
符合
11
二（2-氯异丙基）醚
64±26
符合
12
六氯乙烷
63±28
符合
13
N-亚硝基二正丙胺
67±26
符合
14
4-甲基苯酚
58±26
符合
15
硝基苯-d5（替代物）
61±16
符合
16
硝基苯
64±26
符合
17
异佛尔酮
64±26
符合
18
2-硝基苯酚
55±22
符合
19
2，4-二甲基苯酚
49±16
符合
20
二（2-氯乙氧基）甲烷
68±24
符合
21
2，4-二氯苯酚
69±14
符合
22
1，2，4-三氯苯
63±28
符合
23
萘
67±28
符合
24
4-氯苯胺
49±16
符合
25
六氯丁二烯
49±1
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