土壤中多氯联苯检测方案(二手分析仪器)

采用 Agilent 5977B 单四极杆气质联用系统测定土壤中的多氯联苯含量 应用简报 环境 作者 摘要 曹茂新 安捷伦科技(中国)有限公司 本文采用 Agilent 7890B 气相色谱/5977B单四极杆气质联用系统测定土壤样品中的多氯联苯 (PCB) 含量。文中所述样品前处理及仪器分析方法完全参照国家环境保护标准《土壤和沉积物多氯联苯的测定气相色谱-质谱法》 (HJ 743-2015)。利用微波消解和加压快速溶剂萃取两种不同的提取方法，结合磺化净化法和弗罗里硅土净化法，对土壤样品进行提取与净化。该方法成功应用于土壤中18种PCB化合物的分析测定，样品加标回收率和方法检测限分别为68%-97%和0.25-0.58 pg/kg， 满足 HJ 743-2015规定的60-130%和0.4-0.6 pg/kg 的要求。 前言 为切实加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量，2016年5月31日，《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)正式由国务院印发实施，并展开了一系列土壤污染现状调查。此次详查对检测项目、分析方法和参考标准做了明确的规定：共包括土壤、地下水和农产品(小麦/水稻)3个检测领域，其中土壤污染物包括无机污染物(氟化物、氰化物和15种重金属)、有机污染物(10种)和理化性质(5项)；地下水污染物包括无机污染物和有机污染物(项目同同壤)。其中关于土壤中多氯联苯的测定，采用 HJ743-2015标准方法。 为了配合国家关于“土十条”中多氯联苯检测的实施，安捷伦推出了针对HJ743-2015标准的完整解决方案，供广大的安捷伦用户作为日常检测的参照。 试剂和样品 正己烷，色谱纯级，购于百灵威；丙酮，色谱纯级，购于百灵威；分别配制正己烷-丙酮混合溶剂(1：1，V/V)和正己烷-丙酮混合溶剂(9：1，V/V)。无水硫酸钠，优级纯级，市售，在马弗炉中450℃烘烤4小时后冷却，置于干燥器内玻璃瓶中备用。碳酸钾，优级纯级，市售，称取1.0g碳酸钾溶解于水中并定容至10mL，得到碳酸钾溶液。硫酸，浓度98%，购于百灵威。 多氯联苯标准品，购于安普，用正己烷配制得到 1.0 mg/L的多氯联苯 (PCB)标准溶液；内标物(硝基溴苯)，购于安普，用正己烷配制得到10 mg/L 的内标使用液；替代物(PCB 209)，购于安普，用正己烷配制得到 5.0 mg/L的替代物使用液。 仪器和设备 仪器： 7890B气相色谱/5977B单四极杆气质联用系统，配备El源 提取装置：微波萃取装置、快速溶剂萃取仪 浓缩装置：氮吹浓缩仪 固相萃取装置，弗罗里硅土柱(1000 mg， 6mL) 其他： 60 mL分液漏斗、漏斗、滤纸、试纸 样品前处理 采集与保存 土壤样品按照 HJ/T 166 的相关要求采集和保存，沉积物样品按照 GB 17378.3的相关要求采集和保存。 试样制备 去除样品中的异物，称取约10g(精确到0.01g)样品双份。土壤样品一份按照 HJ613 测定干物质含量；另一份加入适量无水硫酸钠，研磨均化成流砂状。沉积物样品一份按照 GB17378.5测定含水量；另一份按照土壤样品脱水，采用无水硫酸钠脱水，然后研磨均化成流砂状。如水分含量较高，可以采用冻干法进行脱水。 微波萃取 将研磨好的10g试样转移到萃取罐中，如需样品加标还应加入相应浓度的标准样品，同时加入相同浓度的替代物；加入30 mL正己烷-丙酮混合溶剂 (1：1，V/V)。萃取温度为110℃，萃取时间 10 min。冷却后收集提取溶液。 加压流体萃取 将研磨好的10g试样转移到萃取池中，如需样品加标还应加入相应浓度的标准样品，同时加入相同浓度的替代物；根据试样量选择合适体积的萃取池，使试样充满萃取池。以正己烷-丙酮混合溶剂(1：1，V/V) 为提取溶剂，按以下条件进行萃取：萃取温度100℃，萃取压力 1500 psi， 静态萃取时间5min， 淋洗为60%池体积，氮气吹扫时间60 s，萃取循环次数2次。收集提取溶液。 过滤和脱水 如萃取液和固体样品未能完全分离，采用过滤方法分离，同时进行脱水。在玻璃漏斗上垫玻璃纤维滤膜，铺加约5g无水硫酸钠，将萃取液过滤到氮吹浓缩管中。用5mL正己烷-丙酮混合溶剂(1：1，V/V)洗涤萃取容器两次，将洗涤液也过滤到浓缩管中。再用 5mL正己烷-丙酮混合溶剂(1：1，V/V)冲洗无水硫酸钠。 浓缩和更换溶剂 采用氮吹浓缩法，氮吹温度30°℃，小流量氮气将提取液浓缩到1mL 左右。用 10 mL 正己烷溶剂洗涤氮吹浓缩管壁，再用小流量氮气吹至1mL左右，达到置换溶剂的目的。 样品净化 磺化净化 净化前需要将溶剂更换为正己烷，按上文“浓缩和更换溶剂”步骤操作。将浓缩液用正己烷稀释并转移至60mL 分液漏斗中，体积约20mL， 加入2mL浓硫酸，振摇1 min，静置分层，弃去浓硫酸层。按上述步骤重复2-3次，至提取液呈无色透明为止。在上述正己烷萃取液中加入10 mL碳酸钾溶液，振摇后，静置分层，弃去水相，待进一步浓缩。 氟罗里柱净化 氟罗里柱用约8 mL正己烷洗涤，保持柱表面浸润。用吸管将浓缩得到的约1mL样品转移到氟罗里柱上，停留1 min后，让溶液流出小柱弃去，保持柱吸附剂表面浸润。加入2mL正己烷-丙酮(9：1，V：V) 并停留1 min， 用氮吹管接收洗脱液，继续用10 mL正己烷-丙酮(9：1，V：V)洗涤小柱，至接收的洗脱液体积达到 10 mL为止，待进一步浓缩。 浓缩定容 净化后的洗脱液按照上文“浓缩和更换溶剂”中所述步骤进行浓缩并定容至1mL，加入内标使用液1pL，使内标浓度为100pg/L，混匀后转移至样品瓶中，待分析。 仪器分析条件 气相色谱条件 气相色谱： Agilent 7890B 气相色谱系统 色谱柱： Agilent HP-5MS UI 毛细管柱，30m×0.25 mm ×0.25 um， 部件号19091S-433UI 柱温箱： 初始温度50℃，保持1 min， 以 25C/min升至180C， 再以10℃/min 升至 220°℃，再以5℃/min 升至280℃， 保持2 min载气： 氦气，恒流模式，1.0 mL/min 进样口温度： 280℃，不分流进样 进样量： 1.0pL 质谱条件 质谱： Agilent 5977B 单四极杆气质联用系统 离子源： 电子轰击源， 70 eV 离子源温度： 300°C 四极杆温度： 150°C 传输线温度： 280°C 溶剂延迟时间： 5.0 min EM电压： 增益因子1 检测模式： SIM (定量和定性离子见 HJ743-2015) 18种 PCB 的色谱分离结果(含内标和替代物) 图1.18种 PCB 在 HP-5MS UI 毛细管柱上的分离结果(含内标和替代物) 如图1所示，通过对 HJ743-2015标准方法中的色谱柱升温程序进行优化，200 pg/L 多氯联苯标准溶液中18种 PCB获得了较好的分离。特别是两种同分异构体 PCB123 和PCB118，它们得到明显分离，可进行定量分析。 基质影响 图2.基质与纯溶剂对 18种 PCB化合物响应强度的影响 如图2所示，在纵坐标相同的情况下，纯溶剂配制的标准溶液响应值明显低于用基质配制的加标样品响应值，表明土壤基质对 PCB具有较强的基质增强效应，18种PCB 的响应强度都有较大幅度的升高。内标硝基溴苯以一致的响应强度检出，表明土壤基质对该内标物质不存在明显的基质效应。同时，可以看出磺化净化与氟罗里硅土净化所得到的基质对目标物的响应强度的影响一致，不存在显著差异。色谱图中前端的杂质峰表明，磺化净化得到的基质比氟罗里硅土净化得到的基质更纯净。 标准曲线绘制 采用基质溶液配制浓度为10、20、50、100、200、500 pg/L的PCB标准溶液，分别加入适量内标使用液，使其在标准溶液中中度达到 200 pg/L， 进行仪器分析并绘制标准曲线。采用基质溶液稀稀 PCB标准溶液，可消除基质效应所带来的定量误差。平均相对响应因子相对标准偏差应≤15%。 相对响应因子 (RRF)计算公式： 平均相对响应因子 (RRF) 计算公式：nRRFRRF==-i= 1n 式中： RRF：—相对响应因子 RRF—平均相对响应因子 化合物 出峰时间 (min) 标准曲线方程 相关系数R’ 平均响应因子相对标准偏差(%) PCB28 10.238 v=0.07050x+0.5860x+0.007655 0.9991 10.67 PCB52 10.787 y=0.04018x +0.4470x+0.005562 0.9995 9.83 PCB101 12.41 v=0.08383x+0.3783x +0.01328 0.9998 11.02 PCB81 12.996 y=0.1350x" +0.4634x+0.02475 0.9998 13.38 PCB77 13.209 y=0.1425x²+0.4018x+0.02629 0.9998 13.30 PCB123 13.729 y=0.1223x*+0.3459x+0.02257 0.9998 11.90 PCB118 13.781 v=0.1368x +0.4461x+0.02616 0.9998 12.61 PCB114 14.056 y=0.09999x²+0.4683x+0.01793 0.9998 10.23 PCB153 14.303 y=0.08139x²+0.2923x+0.01519 0.9998 12.39 PCB105 14.428 v=0.1218x²+0.3943x+0.02307 0.9998 14.32 PCB138 15.002 y=0.07656x+0.2274x+0.01505 0.9997 14.11 PCB126 15.223 v=0.1015x²+0.4447x+0.02104 0.9996 12.10 PCB167 15.711 y=0.1502x+0.6693x+0.02296 0.9996 12.01 PCB156 16.324 v=0.06573x+0.4379x + 0.01163 0.9993 11.02 PCB157 16.478 v=0.06135x+0.3997x+0.01078 0.9994 10.00 PCB180 16.764 v=0.03270x+0.2245x+0.006835 0.9995 10.83 PCB169 17.331 v=0.06525x+0.2970x+0.01408 0.9993 13.55 PCB189 18.386 v=0.04348x²+0.2690x+0.01043 0.9992 13.03 PCB209 21.422 y=0.009238x²+0.3072x+0.002461 0.9994 8.86 样品加标回收率及方法检测限 称取10g样品，进行加行实验。加标浓度为 2 pg/kg 和20 pg/kg， 每个加标浓度下制备6个平行样品。按照上述前处理方式进行提取和净化，最终定容至1mL，加入内标物后，上机分析。计算样品加标回收率时，采用的标准曲线是使用基质加标样品制作的标准曲线，所得到的样品加标回收率见表2。 每组6个平行样品测定值的相对标准偏差按下列公式进行计算： 在测定方法检测限时，在10g空白土壤样品中加入低浓度待测组分标准准液，使得加标浓度为2pg/kg， 重复测定7次。所得结果的标准偏差作为检测限，并考虑到样品上机分析前的浓缩比(10g土壤样品被提取浓缩至1mL)，由此计算方法检测限，结果列于表2中。 化合物 出峰时间 定量离子 2pg/kg 相对标准偏差 20 pg/kg 相对标准偏差 方法检测限 (min) m/z 加标平均 回收率(%) (%) 加标平均 回收率(%) (%) (pg/kg) PCB28 10.238 256 71.83 18.50 67.68 14.26 0.48 PCB52 10.787 292 78.83 15.94 67.83 18.89 0.53 PCB101 12.41 326 76.03 18.39 79.42 17.93 0.39 PCB81 12.996 292 75.13 16.23 87.48 18.30 0.28 PCB77 13.209 292 73.08 16.97 92.34 17.54 0.43 PCB123 13.729 326 76.83 20.25 92.75 16.39 0.58 PCB118 13.781 326 79.59 17.00 86.68 17.43 0.47 PCB114 14.056 326 76.15 21.09 83.24 18.10 0.38 PCB153 14.303 360 79.55 20.92 89.43 16.88 0.33 PCB105 14.428 326 76.39 18.45 91.57 17.37 0.57 PCB138 15.002 360 82.25 23.10 96.32 17.22 0.48 PCB126 15.223 326 79.36 22.46 88.12 18.28 0.45 PCB167 15.711 360 83.37 18.90 87.35 17.74 0.33 PCB156 16.324 360 82.31 20.95 81.68 17.62 0.54 PCB157 16.478 360 83.63 20.01 85.25 18.72 0.52 PCB180 16.764 394 85.28 22.25 87.72 18.28 0.25 PCB169 17.331 360 87.78 21.35 96.25 17.49 0.40 PCB189 18.386 394 78.41 24.08 87.83 18.57 0.37 PCB209 21.422 498 80.55 22.22 72.85 19.42 0.34 结论 本文采用 Agilent 7890B 气相色谱/5977B单四极杆气质联用系统成功开发出一种测定土壤样品中多氯联苯(PCB)含量的方法，该方法完全满全 HJ743-2015标准的要求。在方法开发过程中，针对 HJ743-2015标准中的样品前处理方法、气相色谱升温程序和标准曲线绘制方法等进行了优化，获得了更出色的定性和定量结果。同时，7890B气相色谱/5977B单四极杆气质联用系统在分析过程中表现出优异的稳定性、耐污染性和高灵敏度。因此，该分析方法可作为土壤中多氯联苯测定的推荐方案。 如需了解详细信息 了解更多： www.agilent.com 安捷伦科技公司生命科学与化学分析部客户服务中心免费专线：800-820-3278400-820-3278(手机用户) 传真： 800-820-1182 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 仅用于研究。本出版物的信息、技术指标和说明若有变更，恕不另行通知。 安捷伦科技对于本材料可能的错误或使用本材料所造成的事故或相关损害不负任何责任。 @ 安捷伦科技(中国)有限公司，2017 2017年6月6日，中国印刷 5991-8208CHCN Agilent Technologies 利用微波消解和加压快速溶剂萃取两种不同的提取方法，结合磺化净化法和弗罗里硅土净化法，对土壤样品进行提取与净化。该方法成功应用于土壤中 18 种PCB 化合物的分析测定，样品加标回收率和方法检测限分别为 68%-97% 和 0.25-0.58 μg/kg，满足 HJ 743-2015 规定的 60-130% 和 0.4-0.6 μg/kg 的要求。