环境水中有机污染物检测方案

水中挥发性有机物的检测 摘要：本应用介绍利用便携式Mars-400 Plus快速色谱-质谱联用仪检测水中11种挥发性有机物的的现场解决方案，该方案采用固相微萃取法对样品进行预处理。Mars-400 Plus优异的便携性能使其能够用于现场样品的测定，避免了首先进行样品采样，再送回实验室进行分析的繁琐步骤。得益于Mars-400 Plus先进的快速色谱分析技术，本文建立了一种超快速监测水质污染的方法，该方法在4 min内可完成11种VOCs的分离，方法检测限(MDL)为0.1 μg/L。 Application Note:BXQZ.2014-04 关键词：Mars-400 Plus，固相微萃取(SPME)，挥发性有机物（VOCs）12 简介 快速准确地检测各类样品中的挥发性有机化合物，已经成为应急检测和工业有毒有害物质检测等领域分析检测的发展趋势，关系到人民群众的生命健康和企业的安全生产。在应急检测中，为了制定有效的防治措施，应急人员必须及时做出正确的决策，分析检测仪器的快速和准确性显得尤为重要。 水中挥发性有机物的分析方法有很多种，如顶空法和吹扫捕集(P&T)法等。顶空和P&T系统一般体积较大，并且能源消耗高，一般不适合现场检测。固相微萃取（SPME）是一种新的现代提取和浓缩技术，集采样、萃取、浓缩和进样于一体，是一种无溶剂的样品预处理技术。由于其操作简便，便于携带，已经被广泛应用于水中挥发性有机物的现场检测。 仪器配置 仪器：Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪 色谱柱：DB-5ms LTM（5 m×0.1 mm×0.4 μm）色谱柱 测量附件：SPME手柄与萃取纤维（PDMS，100μm,23ga）购自Supecol。 试剂：水来自MilliQ系统(Milford，Mass，USA)不含有机挥发物；甲醇（HPLC级），标准挥发性有机化合物样品购自Supecol。 标准溶液的配制 用甲醇配置含有11种挥发性有机物（如表1所示）的母液，浓度为2 mg/L。然后取100 μL母液加入到含有20 mL二次水的顶空瓶中，配置成浓度为10 μg/L的标准溶液。 表1 11种水中挥发性有机物 化合物名称 沸点（℃） 化合物名称 沸点（℃） 1,2-二氯乙烷 46.8 丁基苯 168.5 四氯化碳 76.8 1,2-二溴丙烷 167.0 甲苯 110.6 1,3-二氯苯 173.0 乙苯 136.2 硝基苯 210.9 邻二甲苯 144.4 萘 218.0 异丙苯 152.4 分析方法 表2 SPME萃取条件 项目 参数 样品浓度 10 μg/L 平衡时间 3 min 萃取方式 顶空萃取 萃取时间 1 min 萃取温度 25 ℃ 表3 色谱条件 项目 参数 LTM色谱柱升温程序 40 ℃保持0.5 min，以30 ℃/min的速率升温至70 ℃，然后以60 ℃/min的速率升温至220 ℃，保持2.0 min 进样口温度 200 ℃ 传输线温度 150 ℃ 总流量 6 mL/min 柱流量 0.2 mL/min（恒流模式） 分流比 30:1 表4 质谱条件 项目 参数 质谱扫描范围 40-300 amu 数据采集模式 FullScan 气质接口温度 100 ℃ 离子阱温度 50 ℃ 结果/讨论 快速分离效果 由于采取了快速色谱技术，使得Mars-400 Plus的分析时间仅为常规色谱分析的1/5。图1是含有10 μg/L VOCs混合标准溶液的TIC图，在4 min内，11种目标化合物都获得了获得良好的分离。由于采用了LTM技术，可实现快速加热和冷却，在环境温度25 ℃时，色谱柱从220 ℃冷却到50 ℃时只需要约2 min，进一步缩短了整个分析流程时间。 Application Note:BXQZ.2014-04 13 图1 10 μg/L VOC样品的色谱图 定性分析结果 通过在NIST库中检索，可以对每个峰进行定性分析，分析结果见表5所示。各个物质都能够被检索出来，匹配度都在80%以上，可以对被分析物准确定性。 表5 定性分析结果 序号 保留时间 化合物名称 匹配度(%) 1 0.955 1,1-二氯乙烯 80 2 1.017 四氯化碳 90 3 1.747 甲苯 90 4 2.351 乙苯 89 5 2.403 邻二甲苯 91 6 2.687 异丙苯 86 7 2.741 丁基苯 89 8 2.833 1,2-二溴丙烷 88 9 3.198 二氯苯 86 10 3.419 硝基苯 82 11 3.830 萘 91 结论 实验结果表明，手动固相微萃取技术与Mars-400 Plus快速色谱-质谱联用仪组合使用可以为水中挥发性化合物的检测提供一种实用的分析方法。该方法具有操作简单，分析速度快，不需要复杂前处理设备等特点，尤其适合于现场应急检测。 用该方法分析在4 min内完成水中11种VOCs的分离，定性的匹配度均在80%以上。 Application Note:BXQZ.2014-03 2