废水中有机污染物检测方案

方法包简介 三.化合物简介 检测多环芳烃的整体解决方案以及方法包介绍 赛默飞世尔科技 三重四极杆串接气质 录 一.方法包简介 4 二.仪器简介 5 三.化合物简介 6 四.相关政策及法规 8 五.样品前处理方法 10 六.仪器和设备 七.方法包使用简介 12 八■应用文章 16 方法包是赛默飞世尔科技色谱质谱部应用部门针对客户需求提出的简易仪器使用流程，方法包内所涉及的化合物均为常见的能在GC/MS上检测的化合物，如农药残留、多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯和多溴联苯醚、邻苯二甲酸酯等。方法包的作用就是能使客户更快更简便得使用仪器，尽快上手。 方法包包括进样方法、数据处理方法(TraceFinder 方法文件夹)、相关应用文章、相关标准、色谱柱信息、前处理方法、数据文件等，客户可以直接调用进样方法和数据处理方法完成化合物的定性定量分析。 由于 TSQ 8000 Evo 采用 T-SRM 进样方法而不是分时间段的扫描方法，原来的进样的方法可以直接调用，即使保留时间会有微小的偏差，也不会影响最终的结果。另外， TraceFinder 软件自带的数据库可以直接编辑数据处理方法，数据库里包括化合物的名称、离子对、碰撞能量、定量离子、定子离子、CAS 号等信息。同时， TraceFinder 软件可以根据数据处理方法自动关联生成TSQ 8000 Evo的方法文件。这样应用 TraceFinder 就可以直接生成数据处理方法和部分进样方法。整个过程都是自动化的，几乎不需要操作者手动输入任何操作信息。 方法包(Method Kit ) 二.仪器简介 TSQ 8000 Evo 三重四极杆串接气质联用仪 秉承着在气相色谱三重四极杆质谱中技术的一贯领先优势， Thermo Fisher Scientific 在推出 TSQ 8000 之后再次创新，推出了更新的一款气相串接质谱仪TSQ 8000 Evo， 该款高效的 GC/MS/MS提供了永不停机的生产率，其出色的灵敏度、超快的扫描速度、简便的 MSMS功能， 满足最苛刻的定量定性分析要求，为食品安全、环境分析、法医和制药应用分析提供基础。 TSQ 8000 Evo 主要特点： ·AutoSRM 功能自动优化二级离子对信息； ·定时保留时间 SRM 功能 (T-SRM) 和定时保留时间 SIM功能(T-SIM)使高通量检测成为可能，并且优化方法设置参数，无需分配时间段； ·最新的 TraceFinder 软件，提供最新的技术平台，界面友好的色谱分析软件，可以直接调用数据库信息自动建立数据处理方法及进样方法； ·高达800 MRM/s 的扫描速度，即使在极限高速扫描条件下仍不会过多损失灵敏度； ·在质谱不泄真空的情况下，更换整个离子源，，节省常规系统维护时间，简化操作； ·双灯丝设计，并且灯丝在同一侧； ·离子源上具有双加热区，有效去除基质对离子源的污染，节省维护时间； ·弯曲的预四极杆，有效去除中性噪音，减少背景并提高灵敏度。 简介 多环芳烃英文全称为 polycyclic aromatic hydrocarbon， 简称 PAHs， 包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物，具有致癌作用多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心(IARC)(1976年)列出的94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于多环芳烃。由于苯并(a)芘是第一个被发现的环境化学致癌物，且致癌性很强，故常以苯并(a)芘作为多环芳的代表，它占全部致癌性多环芳烃的1%-20%。表1列出了16种常见的多环芳烃的相关信息。 表1 No. 化合物名称 (英文) 英文简 写 化合物名称 (中文) CAS No. 分子量 结构式 1 Naphthalene Nap 萘 91-20-3 128 2 Acenaphthylene Acy 苊烯 208-96-8 152 0o 3 Acenaphthene Ace 苊 83-32-9 154 4 Fluorene Fle 芴 86-73-7 166 5 Phenanthrene Phe 菲 85-01-8 178 oor 6 Anthracene Ant 蒽 120-12-7 178 7 Fluoranthene Flu 荧蒽 206-44-0 202 8 Pyrene Pyr 芘 129-00-0 202 9 Benzo (a) anthracene BaA 苯并(a)蒽 56-55-3 228 10 Chrysene Chr 屈 218-01-9 228 11 Benzo (b) fluoranthene BbF 苯并(b)荧蒽 205-99-2 252 OC 12 Benzo (k) fluoranthene BkF 苯并(k)荧蒽 207-08-9 252 13 Benzo (a) pyrene BaP 苯并(a)芘 50-32-8 252 14 Indeno ( 1，2，3-cd) pyrene 1p 茚苯(1，2，3-cd)芘 193-39-5 276 15 Dibenzo (a，h) anthracene Dba 二苯并(a，h)蒽 53-70-3 278 16 Benzo ( g，h，i) perylene Bpe 苯并( g，h，i)芘， (二 萘嵌苯) 191-24-2 276 四.相关法规及政策 到目前为止，欧盟、德国、美国和中国等各国家地区都通过法律或法令对多环芳烃的含量有明确的限量要求。 ·欧盟 2005/69/EC 指令(即76/769/EEC 之第27次修订版[27th76/769/EEC])。指令范围：直接投入市场的填充油或用于制造轮胎的填充油。指令要求：苯并(a)芘含量不得超过 1 mg/kg， 同时规定轮胎橡胶中的8 种PAHs (BaP、BeP、BaA、CHR、BbFA、BjFA、BkFA 和 DBAhA) 的总含量不得高于 10 mg/kg；对于其他领域可能涉及到 PAHs 的材料的使用目前虽尚无明确法规要求。指令生效效：2010年1月1日。 ·德国 2005年9月，德国新食品和饮食用品法 LFGB 取代了食品和日用品法 LMBG， 又称《食品、烟草制品化妆品和其它日用品管理法》，是德国食品卫生管理方面最重要的基本法律文件，是其它专项食品卫生法律、法规制定的准则和核心。根据《德国食品和商品法(LMBG)》第30节的相关规定， PAHs 总量的最大允许限量是 10 mg/kg， 苯并(a)芘的最大允许限量是 1 mg/kg。 德国初步定出 PAHs 的限值如下： A：一般消费品 接触30秒以上(如把手、方向盘等)：苯并(a)芘<1mg/kg， 16 种 PAHs 总和<10 mg/kg； 接触30秒以下的塑料，偶尔性接触的部件：苯并(a)芘<20 mg/kg， 16种 PAHs总和<200 mg/kg； B：食物、接触食物、可能会放入口中的产品以及儿童用品 苯并(a)芘<0.1 mg/kg， 16种 PAHs总和<1mg/kg； C：其它产品 苯并(a)芘<1 mg/kg， 16 种 PAHs 总和<10 mg/kg； D： GS认证强制检测 PAHs—多环芳径标准 德国安全技术认证中心(ZLS)经验交流办公室(Central Experience Exchange Office， ZEK) AtAV委员会2007年11月20日通过诀议， 要求在 GS标志认证中强制加入 PAHs 测试。此前 PAHs测试只遵循自愿原则，不纳入 GS 认证要求。该项规定于2008年4月1生效，届时所有 GS标志认证机构将开始加测 PAHs 项目。 对于下列材料及部件应进行 GS 认证的 PAHs测试： ·所有带有强烈橡胶或或(卫生球)气味的材料必须接受 PAHs测试； ·所有软性聚合物材料(塑料和橡胶材料)以及可能会与皮肤接触的黑色或深色硬性聚合物材料(如开关、键盘、插销、把手和外壳材料)； ·油漆和防腐材料(萘和甲基萘)。 ·美国 ( 美国环境保护署优先评估16种PAHs(如表1所示)，参考方法 EPA8270C 和 EPA3540。 ) ·中国 中国环境优先污染物黑染单：萘、荧蒽、苯并[b]荧蒽、苯并 [k] 荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1，2，3-cd]芘、苯并 [g，h，i]芘。 苯并芘限量标准 中国(GB3092-1996) 环境空气质量标准 0.01 pg/m(日平均) 中国(GB16297-1996) 大气污染物综合排放标准 ①最高允许排放浓度： 0.30×10°mg/m 0.50×10°mg/m° ②最高允许排放速率(kg/h)： 二级0.05×10°~1.1×10；0.06×103~1.3×103 三级0.080×103~1.7×10；0.09×103~2.0×103 ③无组织排放监控浓度限值： 0.008 pg/m； 0.01 pg/m 中国(GB5749-85) 生活饮用水水质标准 0.01 pg/L 中国(GB3097-1997) 海水水质标准 地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水域 0.0025 pg/L 中国(GHZB1-1999) 有机化学物质特定项目标准值 2.8×10°mg/L 中国(GB4284-84) 农用污泥污染物控制标准 3 mg/kg 干污泥(酸性土壤) 3 mg/kg 干污泥(中性和碱性土壤) 中国(GB7104-94) 食品卫生标准 5ug/kg(肉制品、粮食) 10 pg/kg(植物油) PAHs的样品检测范围 产品安全类：电子、电机等消费性产品；橡胶制品、塑料制品、汽车塑料、橡胶零件；玩具、容器材料等。 食品类：各种食品、食品包装材料。 环境类：空气、土壤、水等环境介质。 五.样品前处理 按照相关的法规要求， PAHs 前处理可以采用 EPA3540 和EPA8270等；如果涉及到做 GS 认证， 需要使用 ZEK 01-08号文件指定的方法。相关样品的前处理方法简单概括如下： ·橡胶样品 PVC材料和橡胶粉碎后，称取1.0g， 经索氏提取6-12小时，或通过微波萃取30 min，硅胶柱净化，用30 mL正己烷洗脱。样品浓缩后，用正己烷定容至10ml， 进行 GC/MS 分析。 ·矿物油 样品首先用环己烷溶解，用二甲基亚砜萃取后，加入氯化钠溶液，再用环己烷萃取。环己烷萃取液经洗涤后用氮气吹至近干，用正己烷溶解后，再用硅胶固相萃取柱精华，经浓缩定容后，进行 GC/MS分析，内标法定量。 ·土壤样品 采集的土壤样品经自然风干后，用镊子拣掉其中的小石块和杂物，在研钵中研磨，过100目筛，储存在-20℃的冷冻箱中。取5~10g 上述土壤样品于50 mL 玻璃离心管中，加入一定量的溶剂(二氯甲烷/丙酮)进行超声提取，超声水浴的温度用冰块控制在40℃以下，将离心管置于离心机中，在低温下离心(4000 r/min )， 5 min 后取出上层清液，重复上述操作2次，合并萃取液并转移至旋转蒸发仪上，在30℃， 13000 kPa 真空条件下浓缩至3~4mL，经吹氮仪定容至1mL。再将定容液经过硅胶柱进行净化。硅胶柱采用湿法装柱，称取130℃下活化12h后的硅胶10g 在二氯甲烷中拌匀后均匀装柱，再用40 mL油醚淋洗后备用。净化浓缩液经GC/MS 检测。 ·大气颗粒物 应用大流量采样器(流量在1.0 m3/min)采集大气颗粒物样品。将采集在玻璃纤维滤膜或石英滤膜上的颗粒物用一定量的溶剂(二氯甲烷/丙酮)进行超声萃取(用冰块控制超声水浴的温度至40℃以下)或索氏萃取，在低温离心(4000 r/min 离心5min ) 后取出上层清液，重复上述操作2次，合并萃取液并转移至旋转蒸发仪上，在30℃，13000 kPa 真空条件下浓缩至3~4mL，经吹氮仪定量至1mL。净化浓缩液经 GC/MS 检测。 ·水样 将水样调至中性后，采用液-液提取、加速溶剂萃取、超声提取等方法，用一定量的溶剂进行萃取，以下步骤与颗粒物上PAHs 的预处理和分析方式相同。 ·植物样品 将植物叶片用蒸馏水浸泡洗去叶面尘后，晾干粉碎，用一定量的溶剂进行萃取，加入浓硫酸磺化将共提物除去。磺化过程中，如果出现乳化现象，用硫酸钠溶液破乳。弃去浓硫酸层，用硫酸钠溶液洗涤有机层2次，此时有机层呈淡绿色，溶液稍有混浊。将此溶液旋转蒸发至最后一滴。磺化后样品用柱层析方法净化。层析柱采用湿法装柱，依次装入二氯甲烷、经用二氯甲烷浸泡的氟罗里硅土和少量无水硫酸钠。缓慢放出溶剂使液面接近无水硫酸钠上层面。用淋洗液淋洗至接近无水硫酸钠后，将用旋转蒸发仪蒸至近干的提取液转移至层析柱中，再用淋洗液淋洗。层析分离样品经旋转蒸发后用正己烷定容到1mL。浓缩液经 GC/MS检测。 仪器： Thermo Fisher Scientific 气相色谱三重四极杆串接质谱仪 TSQ 8000 Evo。 设备：涡旋混合器，离心机，旋转专发仪，氮吹仪等。 色谱柱： TG-5MS (30 m*0.25 mm*0.25 um)毛细管色谱柱(Thermo Fisher Scientific)。C10保留时间为17.26 min。 七.方法包的使用 1.进样方法使用：直接使用方法包中 meth 结尾的文件| PAH SRM methodType： Xcalibur Instrument Method ，进行进样分析。 不同仪器配置可能稍有不同，可以参考以下方法截图。 PAHs2.数据处理方法建立：直接拷贝方法包中的文件夹 到 C：\TraceFinderData\Methods 中，方法就可以直接在 TraceFinder 软件中打开，这个方法包括数据处理方法和进样方法。 将按照步骤1进样完成的数据文件与 TraceFinder 方法相关联，得到完整的数据处理方法。按需要更改保留时间等参数进一步对数据处理方法进行优化，得到准确的数据处理方法。整个过程无需输入化合物信息、离子对信息、 八..应用文章 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 李春丽 Simultaneous determination of 16 kinds of polycyclicaromatic hydrocarbons (PAHs) in food packaging materialsby gas chromatography/triple quadrupole mass spectrometry 摘要 本文建立了一种运用三重四极杆气质联用(GC-MS/MS) 仪来检测食品包装材料中多环芳烃的分析方法。样本剪碎后，用甲苯提取，采用 GC-MS/MS 的多反应监测模式，以保留时间和离子对(母离子和子离子)信息来定性，以母离子和响应值高的子离子进行定量。结果表明，该方法的检测限为 0.01 mg/kg，相对标准偏差为1.58-3.43%，目标化合物的回收率为89.1-111%。 Abstract To-be-measured food packaging materials were extractedwith toluene and separated with an TG-5MS analytical column(30mx0.25mm(internal diameter)*0.25um film thickness). TheQqQ mass spectrometer was operated in a multiple-reactionmonitoring mode. The qualitative analysis of the samples werecarried out by comparing the retention-time and ion-pairs withthat of standard materials， and the quantitative analysis werecarried out by the abundance of the ion-pairs with that of thestandard materials. Results indicate that the limits of detectionfor polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) in the test samplesare 0.01mg/kg； the relative standard deviation is in the range of1.58-3.43%， and the recoveries are in the range of 89.1-111%. 1.前言 多环芳烃( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物，是一类广泛存在于环境中的有机污染物。迄今已发现200 多种 PAHs， 其中相当部分具有致癌性，如苯并[α]芘，苯并[α]蒽等。国际癌症研究中心(IARC) 于1976年列出94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于多环芳烃，由于苯并[α]芘是第一个被发 现的环境化学致癌物，且致癌性很强，故常以苯并[α]芘作为多环芳的代表，它占全部致癌性多环芳烃 1%-20%。 本文主要介绍了采用赛默飞世尔科技全新一代三重四级杆气相色谱质谱联用仪 ( TSQ8000)分析检测食品包装材料中16种多环芳烃的方法。通过二级质谱扫描充分减少了在复杂基质样品中的背景干扰影响，提高了目标化合物的检测灵敏度，该方法具有灵敏度高、稳定性好、线性范围宽等优点。 2.实验部分 2.1仪器和试剂 质谱仪： TSQ8000质谱仪(赛默飞世尔科技，美国)； 气相色谱仪： Trace1310 GC 配 AII310 自动进样器(赛默飞世尔科技，美国)； 色谱柱： TR-Pesticidell 30 m* 0.25 mm* 0.25 um毛细管色谱柱(带5m预柱)； 2.2仪器方法 气相方法： 柱温箱：70℃保持1 min， 以25C/min 升至140℃，再以10°C/min 的速率升至240°℃，最后以 5℃ /min 升温升温到300℃，保持3min；进样口：不分流进样，不分流时间： 1 min，衬管：惰性不分流(货号：453A1925)，进样口温 度为 270℃；载气：恒流，1 ml/min；传输线：280℃ 质谱方法： 离子源温度为280℃，采用赛默飞新一代质谱仪 TSQ8000，扫描模式 SRM。 ( 软件： ) ( Tracefinder， Xcalibur and AUTO SRM， 见图 1 ) 1) Precursor ion selection 图1AutoSRM：快速、简单、自动优化目标物离子对信息流程图 2.3塑料包装材料的前处理方法 2.3.1将塑料包装材料剪碎，要求不超过 2-3mm 大小。 2.3.2准确称取样品0.500±0.001克于40毫升棕色玻璃瓶中，加入5毫升甲苯溶液，置于60℃水浴中超声萃取60分钟。 2.3.3取上清液1毫升，经0.22 um 微孔滤膜过滤后，进GC/MS/MS分析，外标法定量。 3.实验结果分析 3.1色谱分离结果由于多环芳烃的结构非常稳定，有些结构必须使用较高的碰撞能量才能进行有效的碎裂，否则难以打碎，我们通过Auto-SRM 模式优化碰撞能量可以确定每个化合物SRM质谱条件，在该条件下运行样品可得到16种多环芳烃的SRM 色谱质谱图见图2。 H：A\PAH\20121218\1ppb1 2012/12/18 19：54：34 H：PAH\20121218\1ppb1 2012/12/18 19：54：34 Time (min) Time (min) No. Name 中文名称 线性方程 R2 1 Naphthalene 萘 Y=595485+110600*X 0.993 2 Acenaphthylene 苊烯 Y=12835.2+150122*X 0.993 3 Acenaphthene 苊 Y=128762+251528*X 0.993 4 Fluorene 芴 Y=314245+335290*X 0.994 5 Phenanthrene 菲 Y=215096+119177*X 0.994 6 Anthracene 蒽 Y=-9466.31+74681.3*X 0.995 7 Fluoranthene 荧蒽 Y=1046.9+125215*X 0.995 8 Pyrene 芘 Y=595485+125434*X 0.992 9 Benzo(a)anthracene 苯并(a)蒽 Y=-24185.5+106994*X 0.995 10 Chrysene 屈 Y=-31156.1+114494*X 0.995 11 Benzo(b)flouranthene 苯并(b)荧蒽 Y=-19718.2+70417.6*X 0.992 12 Benzo(k)flouranthene 苯并(k)荧蒽 Y=-6312.69+35066.3*X 0.994 13 Benzo(a)pyrene 苯并(a) Y=-1052.47+38368.3*X 0.993 14 Indeno(1，2，3，c，d)pyrene 茚并 o(1，2，3，c，d) 芘 Y=-8397.08+24774.7*X 0.994 15 Benzo(g，h，i)perylene 苯并(g，h，i)花 Y=-412.3+15270.4*X 0.994 16 Dibenz(a，h)anthracene 二苯并(a，h)蒽 Y=-7121.61+25552.5*X 0.994 3.2标准曲线及最低定量限 以二氯甲烷烷为溶剂，分别配制1 pg/L， 5 pg/L， 10 pg/L，20 pg/L， 50 ug/L， 100 pg/L 的混标溶液，建立标准曲线，各化合物的标准曲线统计结果见表1，相关系数R²均大于0.991，表明这16种化合物的标准曲线线性良好。本次实验中16种多环芳烃的最低定量限为1pg/L 见图2。 3.3方法精密度和加标回收率的测定 称取 PE材质的样品，选择添加 10 pg/L 水平浓度的标准品，经超声萃取后上机分析，计算其加标回收率，并将样品平行测定6次，计算其相对标准偏差(RSD，n=6)。相对标准偏差统计结果见表2，实验结果表明，加标回收率为89.1-111%，其相对标准偏差(RSD，n=6)为 1.58-3.43%。 表2：方法的精密度和回收率 No. Name 中文名称 添加水平(10ug/L) 回收率(%) RSD% 1 Naphthalene 萘 111.1 1.87 2 Acenaphthylene 苊烯 104.1 1.79 3 Acenaphthene 苊 99.5 2.71 4 Fluorene 芴 95.8 3.28 5 Phenanthrene 菲 89.1 3.22 6 Anthracene 蒽 100.1 3.43 7 Fluoranthene 荧蒽 100.2 3.19 8 Pyrene 芘 98.2 2.65 9 Benzo(a)anthracene 苯并(a)蒽 99.0 2.26 10 Chrysene 屈 96.4 2.65 11 Benzo(b)flouranthene 苯并(b)荧蒽 98.9 3.05 12 Benzo(k)flouranthene 苯并(k)荧蒽 95.8 2.61 13 Benzo(a)pyrene 苯并(a) 94.6 3.01 14 Indeno(1，2，3，c，d)pyrene 茚并 o(1，2，3，c，d)芘 101.0 3.04 15 Benzo(g，h，i)perylene 苯并 (g，h，i)菲 97.7 1.58 16 Dibenz(a，h)anthracene 二苯并(a，h) 蒽 93.3 2.43 3.4复杂基质中 GCMSMS 的 SRM 功能优势所在 由于三重四级杆的气质在做实际样品的时候有更更的选择性，，它所提供的 SRM 模式，不仅可以大大提高仪器灵敏度，最重要的是可以有效的去除基质干扰，使检测结果更加准确。如图4所示的三张色谱比较图，第一张是芴、菲、蒽的标准谱图，第二张是复杂基质中， SRM 模式下采集的芴、菲、蒽色谱图第三张是同一个样品在 SIM模式下采集的芴、菲、蒽色谱图。我们可以很清楚的看到，由于 SIM 模式的局限性，使得基线噪音比较高，目标化合物受到了严重的干扰，在这种模式下，定量结果不准确。而 SRM 模式的优势所在就是可以有效的去除基线噪音的干扰，使得我们的检测结果更加准确。 本方法基于德国 ZEK 01-08方法对样品进行前处理，采用Thermo Fisher 公司全新一代三重四级杆质谱 TSQ8000测定食品包装材料中16种多环芳烃类物质残留，样品前处理简单，操作方便。仪器具有选择性好，线性生围宽，灵敏度高等优点。同时 TSQ 8000提供的离子对扫描可以极大得去除假阳性的干扰，从而使检测结果更加准确。在 10 pg/L添加水平下，回收率范围为85-115%，相对标准偏差(RSD，n=6)为 1.58-3.43%。该方法最低定量限为1 pg/L，完全可以满足欧盟及美国对食品包装材料中16 种 PAHs 的检测要求。 图4：标准品、复杂基质样品在 SRM、SIM 模式下色谱比较图 口 口 赛默飞官方微信 赛默飞官方网站 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 上海(中国总部) 广州 沈阳 武汉 上海浦东新金桥路27号7号楼 广州东风中路410-412号 沈阳市沈河区惠工街10号 时代地产中心2405-2406，3001-3004 卓越大厦3109室 ( 武汉东湖高新技术开发区 高新大道858号A7楼 ) 北京 成都 香港 北京市安定门东大街28号 成都市武侯区临江西路1号 雍和大厦西楼7层 锦江国际大厦1406 新城市中央广场第一座一楼911-915室 香港新界沙田，沙田乡事会路138号 Thermo BR31024CN1407YX_TCPrecisio