地下水中挥发性有机物检测方案(二手分析仪器)

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检测样品: 环境水(除海水)
检测项目: 有机污染物
浏览次数: 169
发布时间: 2020-03-12
关联设备: 2种 查看全部
参考标准: HJ810-2016水质 挥发性有机物的测定顶空气相色谱-质谱法
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北京京科瑞达科技有限公司

金牌16年

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利用吹扫捕集-气相色谱/质谱联用技术,建立了适用于地下水中氯代经、苯系物、氯苯类等25种挥发性有机污染物的分析方法。选择离子与全扫描交替方式进行质谱定性,内标法定量,方法检出限为0.10-0.20?g/L。样品加标的平均回收率在83.6%-104.5%,相对标准偏差(RSD,n=7)在3.23%-10.1%。方法检出限低,精密度好,分析快速,适用于大批量地下水中挥发性有机物的分析。

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2012年9月 第二届环渤海色谱学术报告会 论文汇编 吹扫捕集-气相色谱/质谱法测定地下水中的挥发性有机物 李丽君,汪寅夫,王娜,王海娇 沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032 摘 要 利用吹扫捕集-气相色谱/质谱联用技术,建立了适用于地下水中氯代烃、苯系物、氯苯类等 25种挥发性有机污染物的分析方法。选择离子与全扫描交替方式进行质谱定性,内标法定量,方法检出限为0.10~0.20ug/L。样品加标的平均回收率在83.6%~104.5%,相对标准偏差(RSD, n=7)在3.23%~10.1%。方法检出限低,精密度好,分析快速,适用于大批量地下水中挥发性有机物的分析。 关键词:吹扫捕集;气相色谱-质谱法;地下水;挥发性有机污染物 Determination of Volatile Organic Compounds in Ground Water GasChromatography-Mass Spectrometry using Purge and Trap LI Li-jun, WANG Yin-fu, WAWNAGN GN aN,a, WANG Hai-jiac (Shenyang Geological Survey Center, Shenyang 110032, China Abstract: A method for the determination of 25 volatile organic compounds (VOCs) includinghalohydrocarbons, benzene series, chlorobenzene compounds and etc. in groundwater samples bypurge and trap sampling-gas chromatography-massspectrometry was developed.. Selected ionmonitoring (SIM) scan and full scan modes were used for qualitative analysis and the internalstandard method for quantitative analysis.The detection limits of the method for the VOCs were0.10~0.20 ug/L. The average. recoveries of the method were 83.9 %~104.5 % with precision of 3.23%~10.1 %RSD (n=7). The method provides the advantages of low detection limits, good precision,high efficiency and is suitable for routine analysis of VOCs in groundwater samples. Key words: purge and trap; gas chromatography-mass spectrometry; groundwater; volatile organiccompounds 目前全世界一半的地地水正面临污染的威胁,而挥发性有机物 (VOCs)是一类非常重要的有机环境污染物,其中部分挥发性有机物由于其较强的“三致”效应被国内外列为优先控制的污染物,对生态环境和人类健康造成严重危害"。在我国《地下水污染调调评价规范》中将25种挥发性有机物列为必测项目,给出了各组分推荐的检测方法和目标检出限(0.1~0.5 ug/L)。根据规范的要求,建立一套灵敏、准确、快速,适合于大批量地下水检测的分析方法是十分必要的。 目前,国内外测定 VOCs 的方法主要有直接进样法、顶空-气相色谱/质谱联用法、吹扫捕集-气相色谱/质谱法 (P&T-GC-MS)等18-15。吹扫捕集技术灵敏度高,不易污染和损失,且样品需要量少,富集倍数高,已经成为挥发性有机物测定中常见的进样技术术*。而气相色谱-质谱仪由于能同时定性和定量,已广泛用于VOCs测定。 本文采用P&T -GC/MS 测定地下水样品中的 VOCs, 采用选择离子监测(SIM)和全扫描交替方式进行质谱定性,内标法定量"”,提高了分析的灵敏度和准确度,可满足地下水污染调查大批量地下水样品中 VOCs的快速分析。 1实验部分 ( 收稿日期:2010-01-18; 修 订日期:201 0 -05-18 ) ( 基金项目:国土资源地质大调查一地下水污染测试技术研究项目资助(1212010634607) ) ( 作者简介:李丽君(1972-),女,辽宁朝阳人,高级工程师,从事地下水有机分析工作。E-mail: 1717297@126. ) 1.1仪器和设备 DSQ ⅡI型气相色谱-质谱仪(美国热电公司)。 TekmarStratum 型吹扫捕集浓缩仪, 配 AquateK 70液体自动进样器。5ml砂芯式吹扫管,3"捕集阱(美国安普公司),40 mL VOC棕色样品瓶,,内衬有聚四氟乙烯膜的螺旋盖。气密性注射器(规格包括10 pL, 25 uL, 250 uL, 500 uL, 1 mL, 美国安捷伦公司,美国 SGE公司, 美国Hamilton公司)。经校准的A级容量瓶50 mlL; 2 ml棕色样品瓶(美国安捷伦公司)载气为高纯 He, TR-5MS毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25um)。 1.2标准和主要试剂 标准物质:54种VOCs混合标准(美国色谱科公司)2000 ug/mL; 内标和替代物的混合标准:氟苯为内标,替代物为4-溴氟苯、1,2-二氯苯-d,(美国迪马公司)2000 ng/ml;氯乙烯标准溶液:2000 ug/ml(美国迪马公司),以上均为甲醇溶液。 甲醇(农残级,美国迪马公司),空白试剂水采用娃哈哈纯净水煮沸30 min 后,通高纯氨气流冷却备用。甲醇和空白试剂水应远离其他有机试剂保存,防止实验室内二氯甲烷等常用试剂的污染,使用前进行空白检测。 1.3标准溶液的配制 100.0 ug/mL 氯乙烯和54种VOCs标准溶液:分别吸取 250L2000.0 ug/mL 的 54种 VOCs 及250nL2000.0 ug/mL的氯乙烯于各自5mL容量瓶中,甲醇定容至刻度,摇匀,移至2ml气相色谱小瓶中,-18℃下冷冻保存两个月。 10.0 pg/mL 氯乙烯及54种 VOCs 混合标准溶液:吸取 100 pL 100.0 ug/mL 的 54中 VOCs 及氯乙烯混合标准溶液于900 pL甲醇的2ml样品瓶中,混匀,一18℃下冷冻保存一个月。 25.0 pg/mL 的内标和替代物的混合标准溶液的配制:吸取125 uL2000.0 ug/mL 的内标替代物混标溶液于10mL容量瓶中,甲醇定容至刻度,摇匀。倒入 Aqua 70 液体自动进样器的内标管里。 1.4分析条件 1.4.1 吹扫-捕集条件吹扫气:高纯氮气,经气体过滤器过滤后使用,流速40 mL/min;室温吹扫时间11 min;解吸预热温度170℃;解吸温度200℃,解吸时间 0.4 min;烘焙温度220℃;烘焙流量400mL/min,烘焙时间10 min;阀温度150℃;传输线温度150℃。 1.4.2气相色谱-质谱条件 气相色谱条件:载气为高纯 He, TR-5 MS毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.255m), 汽化室温度 200℃;分流进样,分流比20:1,载气流速1mL/min, 柱箱温度:初温35℃,保持4 min, 以8℃/min升至150℃;柱后温度200℃,保持3 min, 接口温度250℃。 质谱条件:电子轰击(EI)源, 70eV,离子源温度250℃,电子倍增器电压3.0kV;扫描范围45~300 u/s; 选择离子扫描方式,2 min 后切换为全扫描方式,扫描频次为500 u/s, 溶剂延迟时间 1.6 min。 1.5实验方法 样品分析前需要用全氟三丁胺(FC-43)对仪器进行调谐,调谐通过后,观察样品空白中4-溴氟苯(BFB)的各质荷比的离子丰度,当满足表1的限值后,才进行下一步分析。 表11BFB关键离子丰度标准 Table 1 Ion abundance criteria for 4-bromofluorobenzene (BFB ) 质荷比 离子丰度标准 质荷比 离子丰度标准 50 15%~40%,质量数95 174 大于50%,质量数95 75 30 %~80 %,质量数95 175 5%~9%,质量数174 95 基峰,相对丰度为100% 176 2012年9月 第二届环渤海色谱学术报告会 论文汇编 96 5%~9%,质量数95 177 5%~9%,质量数176 173 小于2%,质量数174 定性分析:通过目标化合物的保留时间和标准谱库进行定性分析,同时结合色谱图各组分的保留时间以及选择离子的丰度确定被测样品中的组分数目及组分名称。各目标化合物和内标、替代物的定量离子见表2116. 表2目标化合物的定量离子 Table 2 Quantitative ions forthe target compounds 化合物 主定量 次定量 化合物 主定量 次定量 离子m/z 离子m/z 离子 m/z 离子m/zZ 氯乙烯 62 64 1, 1, 2-三氯乙烷 83 97,85 1,1-二氯乙烯 96 61,63 一氯二溴甲烷 129 127 二氯甲烷 84 86,49 四氯乙烯 166 168, 129 反-1,2-二氯 乙烯 96 61,98 4-溴氟苯(替代物) 95 174,176 顺-1,2-二氯 乙烯 96 61,98 氯苯 112 77, 114 氯仿 83 85 乙苯 91 106 1,1,1-三氯 乙烷 97 99,61 间+对-二甲苯 106 91 氟苯(内标) 96 70,95 苯乙烯 104 78 1,2-二氯乙烷 62 98 邻-二甲苯 106 91 四氯化碳 117 119 1,3-二氯苯 146 111,148 苯 78 77 1,2-二氯苯-D4(替代 150 115,152 物) 三氯乙烯 95 130,132 溴仿 173 175,252 1,2-二氯丙烷 63 112 1,4-二氯苯 146 111,148 溴二氯甲烷 83 85,127 1,2-二氯苯 146 111,148 甲苯 92 91 1, 2,4-三氯苯 180 182,145 定量分析:采用内标法进行定量, 利用 GC-MS仪器工作软件计算目标化合物的含量。当标准曲线8个点的校正因子的相对标准偏差小于20%时,认为目标化合物的峰面积与内标的峰面积的比值与各化合物的浓度的关系为线性。 2结果与讨论 2.1吹扫捕集条件优化 2.1.1解吸时间由于本实验采用3"捕集阱, 是 Tenax/硅胶/碳分子筛各占1/3的复合捕集阱,能有效捕集极性、非极性挥发性有机物;但亲水性硅胶在捕集待测组分时会吸附一定量的水分。当样品解吸时水分会随组分进入分析系统,同时由于水中含有一定量的空气,在吹扫过程中也会进入分析系统,解吸时间越长,则在离子流图中显示一个平台,影响1,1-二氯乙烯的定量结果。实验选择了解吸时间为 4min、0.5min0.4min, 观察平台现象和定量结果(图1),确定了解吸时间为0.4min, 在此时间内,各组分能够解吸完全,同时避免了平台的出现,有利于质谱定性和定量。 图1.不同解吸时间的 VOCs 总离子流图 Fig1.The tota ion chromatograms of VOCs at different desorptiontimes 2.1.2烘焙温度和时间 由于3*捕集阱的最高使用温度为230℃,为了延长使用寿命,同时烘焙效果最佳,实验选择烘焙温度为220℃,比较了烘焙时间为 5 min 和 10 min 的吹扫效果,结果表明烘焙时间 10 min时, 分析高浓度的样品溶液后,不影响下一个样品的分析,故选择烘焙时间为10 min. 2.2气相色谱-质谱条件优化 2.2.1分流比 实验采用吹扫捕集浓缩仪将待测组分浓缩后解吸进行分析,考查了在分流和无分流条件下的离子流图,当采用无分流进样时,样品经六通阀进入进样口,使得组分浓度过高,峰底宽增加,同时组分数目较多,造成不同组分的色谱峰重叠,影响质谱定性和定量。因此实验选择分流进样方式。 在分流进样模式下,试验了分流比分别为10: 1、20:1、30:1各组分的响应情况(图2)。结果表明,分流比为30:1时,组分的响应降低;分流比为10:1,氯代烃各组分分离度低,重叠峰多,峰形不好,而20:1时各组分的分离度好,响应灵敏,有利于各组分的定量分析。 t/mia 2.2.2扫描方式 tR/min 由于氯乙烯采用全扫描时灵敏度不高,而选择离子扫描方式能极大地提高灵敏度,因此氯乙烯组分采用 SIM 与全扫描交替方式,全扫描时通过提取氯乙烯的特征质量数以及根据氯乙烯的保留时间以及特征离子的丰度定性。其余 VOCs 组分则采用全扫描方式进行定性。 2.2.3标准样品总离子流图 按照选择的条件分析标准样品,其总离子流图如图3所所。 图3.40.0 ng/L标准样品的总离子流图 Fig.3 The total ion chromatogram of 40.0 ug/L standard samplet/min 出峰顺序:1一氯乙烯;2-1,1-二氯乙烯;3一二氯甲烷;4一顺-1,2-二氯乙烯;5一反-1,2-二氯乙烯;6一氯仿;7一1,1,1一三氯乙烷; 8一1,2-二氯乙烷;9一四氯化碳;10一苯;11一氟苯(内标)12一三氯乙烯;13一1,2-二氯丙烷;14一溴二氯甲烷;15一甲苯;16一1,1,2-三氯乙烷;17一四氯乙烯;18一二溴氯甲烷;19一氯苯;20一乙苯; 21--p/m-二甲苯;22一o-二甲苯;23一苯乙烯;24一溴仿;25一4-溴氟苯(替代物);26一1,4-二氯苯;27一1,3-二氯苯;28一1,2-二氯苯-d.(替代物);29-1,2-二氯苯;30-1, 2,4-三氯苯. 2.3标准曲线、线性范围、响应因子的精密度 吸取1.0、2.0、5.0、10.0 uL的 10.0 pg/mL 氯乙烯和54种VOCs标准溶液,分别加入到装有 50 mL空白水的容量瓶中,摇匀,迅速转移至40mL 的 VOA 棕色瓶中,形成凸液面后迅速盖上盖,倒置待测。另分别吸取3.0、5.0、10.0、20.0pL的100.0 ug/mL 氯乙烯和54种 VOCs混合标准溶液加入到装有50mL空白水的容量瓶中,摇匀,迅速转移到40mL VOA瓶中,形成凸液面后迅速盖上盖,倒置待测。经上述操作得到浓度分别为0.2、0.4、1.0、2.0、6.0、10.0、20.0、40.0 ug/L的标准溶液。利用 Aqua 70液体自动进样器分别吸取 5ml 上述各溶液进入吹扫管吹扫,在每个5mL 吹扫溶液中自动添加2.0uL 的25.0ug/L 内标和替代物,使各点的内标和替代物的浓度一致,均为10.0 pg/L。按照内标法的定量方法绘制各目标化合物标准、内标化合物标准的峰面积之比与其对应浓度比的标准曲曲。 按照标准曲线的配制方法,进行分析,建立各组分的校正曲线,计算各浓度点的响应因子及其精密度(RSD ≤20 %),结果见表3. 表3线性范围、响应因子RSD、方法检出限 Table 3 The liner ranges, RSD for relative correction factor and detection limitsof the method for the compounds 化合物 线性范围p/ 响应因子 方法检出限 (ugemL) RSD% p/(ugmL) 氯乙烯 0.2~40.0 9.93 0. 16 1,1-二氯乙烯 0.2~40.0 8.83 0.13 二氯甲烷 0.2~40.0 9.72 0.14 反-1,2-二氯乙烯 0.2~40.0 7.62 0.11 顺-1,2-二氯乙烯 0.2~40.0 7.18 0.11 氯仿 0.2~40.0 7.72 0.12 1,1,1-三氯乙烷 0.2~40.0 7.71 0.12 1,2-二氯乙烷 0.2~40.0 6.85 0.10 四氯化碳 0.2~40.0 7.65 0.10 三氯乙烯 0.2~40.0 6.94 0.10 1,2-二氯丙烷 0.2~40.0 7.76 0.12 溴二氯甲烷 0.2~40.0 6.66 0.10 1,1,2-三氯乙烷 0.2~40.0 9.69 0.15 一氯二溴甲烷 0.2~40.0 6.92 0.10 四氯乙烯 0.2~40.0 9.58 0.14 溴仿 0.2~40.0 6.60 0.10 氯苯 0.2~40.0 6.74 0.10 1,3-二氯苯 0.2~40.0 6.56 0.10 1,4-二氯苯 0.2~40.0 6.66 0.10 1,2-二氯苯 0.2~40.0 6.54 0.10 1,2,4-三氯苯 0.2~40.0 6.48 0.10 苯 0.2~40.0 7.18 0.10 甲苯 0.2~40.0 6.89 0.12 乙苯 0.2~~40.0 6.68 0.10 间+对-二甲苯 0.2~40.0 6.62 0.20 苯乙烯 0.2~40.0 6.96 0.11 邻-二甲苯 0.2~~40.0 6.65 0.10 2.4检出限 制备7个浓度为0.4g/L的实验室空白加标样品,按照样品步骤分析,计算各化合物浓度的标准偏差s.按照公式LD=3.143×s计算方法检出限(LD), 同算加算加标样品测定平均值与检出限的比值,要求比值在3~5的化合物数目要大于50%,比值小于1和大于20的化合物数目要小于10%。对于比值不在3~5的化合物,要增加或减少加标样品浓度,重新进行7个加标样品的平行分析,直至比值在3~5。选择比值在3~5的检出限作为该化合物的检出限[16],结果见表3. 2.5准确度和精密度 将一定量的标准溶液添加到空白水中,分别配制得到 VOCs 浓度为 0.5 ug/L、5.0 ug/L 的加标样品,计算方法的准确度和精密度 (RSD)。 由表4结果可知,0.5 ug/L样品的平均回收率(R) 在83.9%~104.5%,各组分的 RSD (n=7) 在3.91%~10.1%, 5.0 pg/L样品的平均回收率在89.1%~103.8%,各组分的 RSD (n=7) 3.23%~9.05%。 表4准确度和精密度 Table 4Recoveryand precision results of the method 化合物 0.5 pg/L 5.0 g/L 测定平均值 平均回 测定平均值 平均回 RSD% g/L 收率% RSD% g/L 收率% 氯乙烯 6.37 0.48 100.5 9.05 5.17 103.4 1,1-二氯乙烯 4.23 0.49 97.9 3.39 5.18 103.5 二氯甲烷 3.91 0.43 86.0 4.62 4.56 91.2 反-1,2-二氯乙 烯 7.39 0.47 93.2 4.59 4.74 94.8 顺-1,2-二氯乙 烯 5.51 0.46 92.6 3.96 5.17 103.3 氯仿 7.00 0.48 95.3 3.94 4.60 92.1 1,1,1-三氯乙 烷 6.47 0.49 97.2 3.46 5.01 100.2 1,2-二氯乙烷 8.78 0.46 92.4 3.23 4. 49 89.7 四氯化碳 6.76 0.50 101.0 4.34 5.19 103.8 三氯乙烯 8.10 0.47 93.9 4.05 4.95 98.9 1,2-二氯丙烷 6.49 0.48 95. 1 4.72 4.56 91.2 溴二氯甲烷 4.46 0.47 94.3 4.22 4.63 92.6 1,1,2-三氯乙 烷 10.1 0.45 90.5 3.84 4.53 90.5 一氯二溴甲烷 7.77 0.43 85.1 4.87 4.56 91.1 四氯乙烯 9.10 0.50 99.8 4.09 5.10 102.0 2012年9月 溴仿 8.56 0.42 83.9 4.07 4.45 89.1 氯苯 6.41 0.45 90.8 4.29 4.65 93.1 1, 3-二氯苯 6.86 0.45 90.0 4.04 4.51 90.3 1,4-二氯苯 6.97 0.46 91.7 4.33 4.59 91.7 1,2-二氯苯 6.46 0.49 97.5 3.63 4.58 91.6 1,2,4-三氯苯 6.75 0.47 93.5 4.38 4.71 94.2 苯 6.40 0.48 95.8 3.84 4.62 92.4 甲苯 6.40 0.52 104.5 4.58 4.62 92.4 乙苯 6.47 0.48 96.1 3.99 4.65 93.0 间+对-二甲苯 6.53 0.94 93.8 3.52 9.25 92.5 苯乙烯 6.40 0.45 90.5 3.73 4.58 91.6 邻-二甲苯 6.48 0.48 95.1 3.66 4.60 92.0 3 实际水样分析 在选择的条件下分析监控实际地下水样品,结果见表5。可以看出,平行样品相对偏差和实验室空白加标样品的回收率、替代物回收率等质控指标均满足《地下水污染调查评价规范》质控要求 表5样品分析(1 Table 5Analytical results of organic compounds in samples 化合物 p/(ugL) 平行样相 空白加 标 实验室空 白 对 样品1 样品2 偏差/% 回收率 /% 氯乙烯 <0.16 <0.16 <0.16 95.7 1,1-二氯乙烯 <0.13 <0.13 <0.13 88.4 二氯甲烷 <0.14 7.41 7.35 0.81 92.2 反-1,2-二氯乙 烯 <0.11 ≤0.11 <0.11 95.0 顺-1,2-二氯乙 <0.11 ≤0.11 <0.11 99.4 氯仿 <0.12 7.15 7.19 0.56 94.8 1,1,1-三氯乙 烷 <0.12 <0.12 <0.12 89.2 1,2-二氯乙烷 <0.10 ≤0.10 <0.10 92.4 四氯化碳 <0.10 8.05 8.06 0.12 87.2 三氯乙烯 <0.10 7.40 7.42 0.27 92.5 1,2-二氯丙烷 <0.12 <0.12 <0.12 95.1 溴二氯甲烷 <0.10 <0.10 <0.10 94.8 1,1,2-三氯乙 烷 ≤0.15 <0.15 <0.15 94.0 一氯二溴甲烷 <0.10 <0.097 <0.097 93.6 四氯乙烯 <0.14 7.25 7.29 0.55 91.5 溴仿 <0.10 <0.090 ≤0.090 93.8 氯苯 <0.10 ≤0.10 <0.10 96.0 1,3-二氯苯 <0.10 7.73 7.65 1.04 95.2 1,4-二氯苯 <0.10 7.47 7.42 0.67 96.2 2012年9月 第二届环渤海色谱学术报告会 论文汇编 1,2-二氯苯 <0.10 7.35 7.32 0.41 94.0 1,2,4-三氯苯 <0.10 7.52 7.46 0.80 100.4 苯 ≤0.10 6.17 6.21 0.65 89.1 甲苯 <0.12 6.21 6.18 0.48 91.3 乙苯 <0.10 6.24 6.18 0.97 91.3 间+对-二甲苯 <0.20 12.53 12.42 0.88 91.9 苯乙烯 <0.11 <0.11 <0.11 92.4 邻-二甲苯 <0.10 6.28 6.15 一 91.5 替代物 回收率R/% 4-溴氟苯 83.6 98.4 100.3 一 94.7 1,2-二氯苯-d, 88.0 105.3 115.3 一 105.4 4结语 采用全密闭自动吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定地下水中25种必测项目的挥发性有机物,方法检出限低,满足《地下水污染调查评价规范》中目标物检出限的要求,方法灵敏、快速、准确,适用于大批量样品中挥发性有机污染物的分析。 ( 参考文献 ) ( [1]黄毅,饶竹.吹扫捕集气相色谱-质谱法测定全国地下水调查样品中挥发性有机污染物.岩矿测试, 2009 , 28(1): 1 5-20. ) ( DD 2008—01, 地下水污染调查评价规范(1:5 0 00 0 -1:250000) [ S ] . ) ( 张荣贤,孙 桂 芳. 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北京京科瑞达科技有限公司为您提供《地下水中挥发性有机物检测方案(二手分析仪器)》,该方案主要用于环境水(除海水)中有机污染物检测,参考标准《HJ810-2016水质 挥发性有机物的测定顶空气相色谱-质谱法》,《地下水中挥发性有机物检测方案(二手分析仪器)》用到的仪器有二手自动吹扫捕集装置Tekmar XPT、二手岛津QP2010 气质联用仪GC-MS