土壤中挥发性芳香化合物检测方案(气相色谱仪)

利用手动 SPME 和 Agilent 5975T LTMGC/MSD测定土壤中的挥发性芳香化合物 应用报告 环境 作者 摘要 Suli Zhao， Andy Zhai 安捷伦科技公司中国上海英伦路412号 邮编200131 本应用介绍利用车载 Agilent 5975T LTM GC / MSD检测土壤中的13种挥发性芳香族化合物的现场解决方案。该方案需手动固相微萃取法对样品进行预处理。Agilent 5975T LTMGC/MSD 的车载性能使其能够用于现场样品的测定，同时省下了土壤样品的处理时间和储存空间。测试结果证明，这种解决方案是可行的，对现场检测土壤中的挥发性有机化合物非常有效。方法对于土壤样品的最低检出限为 1.0 pg/kg. Agilent Technologies 土壤的挥发性有机物(VOCs)污染是很严重的问题。挥发性芳香族化合物是挥发性有机化合物中重要的化合物。由于其具有毒性，在环境研究过程中检测其存在与否具有重要意义。、一一般地讲，土壤分析的过程包括从现场采样、送样品到实验室、在控制条件下存储土壤样品和在 GC 或 GC/MS 仪器上分析样品前提取土壤中的目标化合物。在固定的实验室分析一个土壤样品需要花费相对较长的时间。然而，在紧急情况下，尽管采样地点遥远，但仍需要进行远程连续监控获得分析数据。车载 Agilent 5975T LTMGC/MSD 解决了这些问题，因为它可以在现场进行分析。 土壤基质复杂，因此其预处理过程也非常困难。有多种实验室挥发性有机化合物的分析方法，如顶空法，吹扫捕集(P&T)法和经典的溶剂萃取法等。EPA 发布了土壤中挥发性有机物的采样和分析方法[SW 846 Method 5035]；ASTM 也规定了低 VOC 损失的标准样品处理法[ASTM标准 D4547-98]。顶空和 P&T系统比有限的可移动实验室来讲要占据更多的空间、能耗。经典的溶剂萃取很费力，而且花费的溶剂成本很高。因此，这些方法不适合现场检测。固相微萃取 (SPME) 是一种新的现代提取和浓缩技术，便于从土壤中提取挥发性芳香族化合物而不用考虑基质干扰[1]。因此，更适合于车载的应用。 表1.十三种芳香族化合物和两个内标 名称 名称 氟代苯(内标) 气代-1，2二氯苯(内标) 苯 1，3，5-三甲苯 甲苯 1，2，4-三甲苯 乙苯 PP-异丙基甲苯 间-甲苯 正丁基苯 苯乙烯 1，2，4-三氯苯 溴代苯 萘 1，2，3-三氯苯 设备及材料 以手动进样模式使用 Agilent 5975T LTM GC / MSD 进行分析。使用 Agilent HP-5ms UI LTM (20 m x0.18 mm， 0.18 pm)色谱柱完成分离。样品预处理用固相微萃取试剂盒，购自 Supecol (57342-u：SPME 纤维， PDMS， 100 um， 23 ga， 57330-u：手动纤维手柄；2637505： SPME 进样口衬管。 SPME 加热器 [57357-u，推荐使用]。) 仪器条件 表2.仪器和运行条件 仪器 GCMS系统：5975T LTM GC /MSD固相微萃取不需要溶剂，较其他提取工艺简单，而且不需要能耗，进样口：分流/不分流进样方式：手动，固相微萃取纤维亮点色谱：HP-5ms UI LTM 20 mx 0.18 mm，0.18 pm保护：1m长脱活空柱管，与进样口连接·快速，有效，耐用的固相微萃取样品前处理实验条件进样口温度：220°C·土壤中的挥发性芳香族化合物进样模式：无分流3min； 之后以 50 mL/min 流量吹扫 3min·化合物快速、良好的分离载气：氦气恒流：1.5mL/min· 车载 Agilent 5975T LTM GC/MSDLTM温度：45℃ (2min)，8C/min，120℃ (0min)， 20°C/min，150°℃ (0.125min)；实验部分传输线温度：220°CMSD接口：250°C试剂和化学品离子源：230 °C试剂：水来自MilliQ 系统(Milford， Mass，USA)不含有机挥发物；四极杆温度：150°C甲醇 (HPLC级；氯化钠(SCRC， 中国)；磷酸(H3P04， Ashland)。电离模式：EI标准挥发性有机化合物购自Supecol。扫描模式：全扫描， 45-250uEM模式：增益因子增益系数：5.00EM电压：1134V溶剂延迟：0 样品制备 样品来源 土壤样品取自两个不同的花园。 空白土壤样品制备 称取二十克土壤样品，加入20 mL 水除去树叶及其它漂浮物。后将样品离心 5min， 将水倾出。加入20mL乙腈以去除有机干扰物。样品离心5 min 后，将乙腈层倒掉。将土壤样品加热到200℃保持1h，后收集所得空白土壤样品。 实验室制备的土壤空白样品，用于测试回收率。 基质改性溶液 土壤中的油性物质和有机污泥废物会抑制目标挥发物向基质上方空间逸散。因此而导致目标分析物的回收率很低。这就是所谓的基质效应。对溶液进行改性处理可以有效地减少基质效应的影响并提高目标物的回收率。 使用 pH 计，将浓磷酸滴加到不含任何有机物物100mL水水，直到其 pH值达到2.0.然后加入 36g氯化钠。将所有组分充分混合，直到氯化钠全部溶解。取每个处理批次的溶液 3.0 mL进行分析，验证该溶液中不含任何污染物[2]。 校准标样 用甲醇配制浓度为 1.0 pg/mL 的内标 (ISTD) 溶液。其最终在土壤样品中的浓度是20pg/kg。挥发性有机化合物校准标样的浓度分别为：1.0pg /mL；2.0 pg/mL； 4.0 pg/mL； 8.0 pg/mL；和10.0pg/mL 的甲醇溶液。测定校正曲线和回收率测试时都需使用 一系列 20mL顶空样品瓶。在进行回收率测试时，在每个20mL 顶空样品瓶中分别加入土壤空白样品2.0g， 然后加入 3.0mL基质改性溶液。在做校正曲线测试时，在一系列空白顶空样品瓶中也分别加入3.0 mL基质改性溶液。在土壤和校正样品瓶中加入 40 pLISTD 和10pL不同的校正标样，使最终浓度分农为 0.0 pg/kg；5 pg/kg； 10 pg/kg； 20 pg/kg； 40 pg/kg；50 pg/kg.0.0 pg/kg 为土壤空白。 样品处理 称取2.0g从不同地区表层土壤层收集到的新鲜土壤样品，置于20 mL顶空样品瓶中，每个样品瓶中加入基质改性溶液 3.0 mL。 固相微萃取条件 以固相微萃取手柄作搅拌和放入加热瓶中，加热温度设定在 60 C。在固相微萃取纤维插入样品瓶的顶空气体前，先使样品瓶平衡5 min。校正样品和实际样品的吸附时间设定为 10 min， 进样口中的脱附时间设为1 min。 结果与讨论 吸附时间和顶空温度的选择 在一篇有关土壤中挥发性芳香族化合物的论文中[1]曾阐述了固相微萃取技术的操作条件。考虑到这个关于目标化合物归属的文献来源，本应用中也选60°℃的温度条件工作。10分钟的吸附时间是在考虑获得高效分析结果和取得现场移动实验室的最大吸附量这两方面后作出的选择。实验表明，10分钟可以满足最低检出限的要求。图1是由经过固相微萃取后的13种挥发性芳香物的色谱图。 校正曲线通过测定浓度范围在 5.0-50 pg/kg 之间的标准校样而产生。所有目标物的线性因子都高于0.990，图2和图3分别是甲苯和三氯苯的校正曲线。两者的线性相关系数分别是0.997 和0.998，线性良好。 真实土壤样品测试 从两个花园采集两种新鲜土样，向其中各加入1.0pg/kg 的目标物，然后到再各加入3mL基质改性溶液。图4是新鲜土样加标和新鲜土壤空白样品分析结果的对照图。结果表明，分析实际样品时方法的检出限非常好，采用固相微萃取技术对样品进行预处理后，分析中没有基体干扰。采用手动固相微萃取纤维在 Agilent 5975TLTM GC / MSD 上分来不同来源的土壤样品可以获得类似的分析结果。 定制 DRS 方法的应用 为了迅速鉴别土壤中的目标化合物，Agilent 的 DRS 软件提供了优 异的快速筛选工具。 DRS 方法可根据需要定制。表2是将目标物加入样品后鉴别结果的 DRS 报告。 结论 此应用表明，手动固相微萃取技术与 Agilent 5975T LTM GC/MS一起可以为土壤中挥发性芳香族化合物的检测提供一种实用的分析方法，尤其适合于现场监测。解决方案简单，不需要溶剂，价格低廉，因此更加适合于现场测试。Agilent 5975T LTMGC/ MSD具有车载应用的优良性能。这两种技术的结合为土壤中挥发性有机化合物的检测提供一种很好的分析方法。 表2.土壤中 10 pg/kg 目标物的 DRS 报告 含量(ng) 化学 AMDIS AMDIS 匹配度R.T.差异 反向 NIST 点击数 R.T. CAS号 化合物名称 工作站 秒 匹配 1.227 71432 苯 9.42 84 0.9 88 1 1.293 462066 氟代苯 10 83 0.5 82 1 1.9768 108883 甲苯 10.48 85 0.7 87 2 3.1401 100414 乙苯 6.5 90 1.2 92 1 3.2564 108383 间二甲苯 6.76 92 1.2 94 1 3.5814 100425 苯乙烯 6.51 89 0.6 95 1 4.213 108861 溴代苯 6.84 97 1.9 95 1 4.8898 108678 1，3.5-三甲基苯 6.83 96 1.0 94 2 5.329 95636 1，2，4-三甲基苯 6.96 96 1.5 94 2 5.8991 99876 对-异丙基甲苯 7.48 96 1.0 91 3 6.0173 2199691 四气代-1，2二氯苯 10 92 1.0 91 2 6.4722 104518 正丁基苯 6.96 94 1.7 94 1 8.6161 120821 1，2，4-三氯苯 7.29 99 0.2 95 1 8.7183 91203 萘 7.86 89 0.4 92 1 9.248 87616 1，2，3-三氯苯 7.03 99 0.3 95 1 ( 参考文献 ) ( 1. Ingrida Seduikiene， Vida V ichackaite etc. "Solid phasemicroextraction of volatile aromatic hydrocarbons from soi l ，" ISSN 0235-7216. Ch e mija(Vilnius). 200 1 .T，12， Nr.2 ) ( 2. EPA5021 V o latile organic compounds in soils and othersolid matrices using equilibrium headspace an a lysis. ) 如需了解更多信息 如需了解更多有关我们产品的和服务方面的信息，请访问： www.agilent.com/chem/cn www.agilent.com/chem/cn 安捷伦对本文可能存在的错误或由于提供、展示或使用本文所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和指标，如有变更，恕不另行通知。 C安捷伦科技(中国)有限公司， 2010 中国印刷 2010年10月4日 5990-6398CHCN Agilent Technologies 土壤的挥发性有机物(VOCs)污染是很严重的问题。挥发性芳香族化合物是挥发性有机化合物中重要的化合物。由于其具有毒性，在环境研究过程中检测其存在与否具有重要意义。一般地讲，土壤分析的过程包括从现场采样、送样品到实验室、在控制条件下存储土壤样品和在GC 或GC/MS 仪器上分析样品前提取土壤中的目标化合物。在固定的实验室分析一个土壤样品需要花费相对较长的时间。然而，在紧急情况下，尽管采样地点遥远，但仍需要进行远程连续监控获得分析数据。车载Agilent 5975T LTMGC/MSD 解决了这些问题，因为它可以在现场进行分析。土壤基质复杂，因此其预处理过程也非常困难。有多种实验室挥发性有机化合物的分析方法，如顶空法，吹扫捕集(P&T)法和经典的溶剂萃取法等。EPA 发布了土壤中挥发性有机物的采样和分析方法[SW 846 Method 5035]；ASTM 也规定了低VOC 损失的标准样品处理法[ASTM 标准D4547 - 98]。顶空和P&T 系统比有限的可移动实验室来讲要占据更多的空间、能耗。经典的溶剂萃取很费力，而且花费的溶剂成本很高。因此，这些方法不适合现场检测。固相微萃取（SPME）是一种新的现代提取和浓缩技术，便于从土壤中提取挥发性芳香族化合物而不用考虑基质干扰[1]。固相微萃取不需要溶剂，较其他提取工艺简单，而且不需要能耗，因此，更适合于车载的应用。