土壤中挥发性有机物检测方案(便携式气相)

应 用 文 献 结论 Gas Chromatography/Mass Spectrometry 作者： PerkinElmer Portable GC/MS Team，Shelton，CT 利用 SPME-GC/MS 对土壤中挥发性有机物进行快速筛查 前言 土壤中的挥发性有机物(VOCs)具有易挥发和易流 失等特点，因此对挥发性有 机物进行快速，及时的分析尤为重要。采用便携式气相色谱-质谱联用仪现场分析土壤中挥发性有机物，，可获得更为真实客观的实验数据，并对土壤质量进行现场评估。快速分析的结果不仅可以为土壤采样提供参考，同时对样品的保存、运输以及实验方法优化提供有力的帮助。 美国环境保护机构(EPA)制定的3815号文件中快速筛查方法中的土壤 VOC 限值以挥发性有机物总量计。方法采用光离子检测器(PID)，未对目标化合物进行色谱分离，因此无法对单个挥发性有机物进行定量分析。采用 Torion@T-9便携式 GC/MS，以Custodion@固相微萃取 (SPME)采样针，对土壤中37种 VOCs进行色谱分离和检测，仅需3分钟即可获得每种挥发性有机物的相对含量。 实验首先利用盐析的原理对土壤中的 VOC 进行前处理，再采用 Custodion SPME 方式提取和萃取目标化合物，最后采用 Torion T-9便携式气相色谱/质谱仪 (GC/MS)对37 种 VOCs 进行分离和测定，分析时间仅为 3 min。 SPME-GC/MS 技术具有快速、可靠等优点，无需实验室设备或试剂即可现场快速筛查分析复杂基体样品中的 VOC。 实验方法 Custodion SPME 采一针含一根1cm长的固相萃取纤维，纤维固定相为50-100 um 膜厚的液态聚合物或固态吸附剂，或是两者混合物。此固定相可以吸附空气、顶空气体、液体或溶液中的溶质。Custodion 采样针的结构与伸缩式圆珠笔类似， SPME 萃取纤维类似于笔芯，取样器尾端设有按钮，可以控制 SPME 萃取纤维在取样器的保护鞘内外进行伸缩，只需单手操作即可。在本文中，Custodion SPME 取样器的纤维固定相为65 um膜厚的聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)3)，用于从土壤样品中萃取挥发性有机物。 前处理提取溶剂为水，避免了有机溶剂对于GC 分析的干扰，有效降低了取样和分析成本。 方法参数 GC/MS 的方法参数见表1。 表1.GC/MS 方法参数 采样方法 固相微萃取 (SPME) SPME 固定相 聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯 (PDMS/DVB)，膜厚为65um GC 进样温度 250°C GC 柱 MXT-5.5mx0.1mm， 0.4 u m df GC 载气 氦气， 0.2 mL/min， 恒压 GC柱温 40-280°C，升温速率2°C/s 传输线温度 250°C 分流比 20：1 质量分析器 环形离子阱(TMS) TMS 质量范围 41-500 Da 离子化方式 El模式 检测器 电子倍增器 真空系统 机械泵和分子涡轮泵 分辨率 单位分辨率 分辨率 单位分辨率 溶剂、；标准物质与样品 实验所用土壤标准物质(NSI Solutions， Raliegh， NC) 中含有42种VOC，浓度范围为2400 u g/kg(2.4 ppm，w/w)-15，000 p g/kg (15 ppm， w/w)。称取5g加标土壤样品，加入5mL 25% (w/v) NaCl水溶液，置于样品瓶中。将样品瓶用力摇匀10秒， 然后将 Custodion SPME 的萃取 纤维插入瓶中顶部空间萃取50秒。每个样品摇匀与萃取交替进行5次。然后，将 Custodion SPME 采样针插入Torion T-9 GC/MS 进样口(250℃)中， VOCs在进样口中进行热解析，并进入低热质毛细管色谱柱 (MXT-5，5m x 0.1 mm， 0.4 um df)。实验载气为高纯氦气，恒流模式。色谱柱升温程序为以2℃/s的速率从40℃到280℃，总运行时间小于2.5 min。经色谱分离的组份进入质谱仪检测，质谱仪的质量范围为41-500 Da，扫描速率为10 Hz。 Torion T-9具有用户自定义去卷积功能的化合物数据库，己可同时获得定性和定量结果。 结果与讨论 图1展示了加标土壤样品中的 VOC 色谱图。在2分钟之内，42种 VOCs 中的37种得到确证。虽然有些组份色谱峰出现重叠，例如1，3-二氯-1-丙烯(E)、甲苯、1，1，2-三氯乙烷(15-17号化合物)，但通过化合物数据库自带的自动实时去卷积功能，这些组份同样得到确证。其余5种未检出的组份包括2-己酮、丙酮、溴化甲烷、氯乙烷以及氯甲烷。这几种组份较易挥发，可能在样品前处理中已挥发了，也可能是 SPME 萃取纤维对其无吸附作用。 采用便携式 Torion T-9型气相色谱-质谱联用仪，以Custodion SPME 样品萃取方式对土壤中的 VOCs 和其他有机物实现实时快速筛查分析，这可为现场快速决策提供强有力的支持。对于样品的检测在几分钟之内即可完成，既可以对 VOCs 进行定性分析也可以对相对含量进行定量分析。经现场的快速筛查，可初步判断样品中VOC 含量的高低，为实验室进一步分析提供参考。在实验室分析时对这些高浓度样品进行稀释，可以有效避免浓度过高的样品对实验室仪器产生污染，同时可有效减少重复分析和宕机造成的额外成本。 ( 参考文献 ) ( 1. E PA SW-846 Method 3815 Scr e ening Solid Sa m ples for VolatileOrganics， Revision 0， February 2007， http：//www.epa.gov/epawaste/hazard/test methods/sw846/pdfs/3815.pdf. ) ( 2. Zhang， Zhouyao； Pawliszyn， Janusz. An a lysis for organiccompounds in e n vironmental s a mples b y headspace solid phasemicroextraction. Journal of High Resolution Chromatography (1993)， 16(12)， 6 89-92. ) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999www.perkinelmer.com.cn 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：//www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs 版权所有 ◎ PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其他所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。