空气中二噁英类样品前处理检测方案(快速溶剂萃取)

PCDD/Fs_CN_V1.0(2020-08版) Knowledge Optimized Laboratory 睿科集团股份有限公司 RayKol Group Corp.， Ltd. ：背景简介 二噁英类剧毒物质通常指具有相似结构和理化特性的一组多氯取代的平面芳烃类化合物，属氯代含氧三环芳烃类化合物，包括75种多氯代二苯并一对一二噁英和135种多氯代二苯并呋苯，缩写分别为PCDDs/PCDFs。 图-1PCDDs和PCDFs化合物结构示意图 其中以2，3，7，8-四氯代二苯一对一二噁英毒性最强，研究表明低剂量二噁英类物质将对人体的内分泌，生殖和免疫系统具有极大的破坏力，可能导致不孕不育、免疫力下降，癌变机率大大增加等。二噁英污染源头主要有以下：生活和医用垃圾的低温焚烧，电子产品的回收和含氯农药的生产和使用流通等。排放产生的二噁英随着环境空气和水体流通，进入各种鱼虾，禽畜体内。人类可能因摄取被污染食物，不断地将二噁英类物质富集在人体脂肪中，最终对人体产生严重影响。 图-2二噁英产生的主要来源 综上所述，对于环境中二噁英污染程度的检测显得尤为重要。近年来，我国对于环境中二噁英类检测也日益完善，相继出台了相关的法律法规和技术标准，明确规定了水质、环境空气、固体废弃物和土壤沉积物的检测标准 (HJ77.1-77.4)。本文参考标准《HJ77.2-2008环境空气和废气二噁英类测定同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》，建立了采用睿科HPFE高通量加压流体萃取仪和MPE高通量真空平行浓缩仪，实现环境空气17种二噁英类物质测定的自动化前处理解决方案。17种二噁英的低浓度的加标回收率在86.1-96.1%，相对标准偏差(n=5)分布在0.8-4.1%。对于自动化前处理设备的残留测试，以2，3，7，8-四氯代二苯-对-二噁英为例，本底值仅为0.07 pg， 远低于方法检出限0.7 pg. 仪器、试剂与耗材 仪器设备 ·Raykol HPFE高通量加压流体萃取仪 ·Raykol MPE高通量真空平行浓缩仪 ·Raykol Auto EVA Mini全自动平行浓缩仪 ·纯水仪 ·高分辨气相色谱-高分辨质谱仪(具体规格参数要求请参考HJ77.2-2008环境空气和废气二噁英测定) 试剂与标准品 ·二氯甲烷 ·采样内标：13C-23478-PeCDF，，13C-123478-HxCDF，，13C-1234789-HpCDF，·正己烷 13C-123478-HxCDD， 37CI-2378-TCDD ·甲苯等采用色谱纯溶剂 ·提取内标：13C-2378-TCDF，，13C-12378-PeCDF， 13C-123678-HxCDF，·纯水 13C-1234678-HpCDF， 13C-2378-TCDD， 13C-12378-PeCDD， 13C-123678-HxCDD，经过正己烷萃取净化 13C-1234678-HpCDD， 13C-OCDD 采样材质 ·纯净玻璃纤维滤膜或石英纤维滤膜，吸附材质使用聚氨基甲酸乙酯泡沫(PUF) ·采集废气样品时使用苯乙烯-二乙烯基苯的聚合物，可使用市售XAD-2树脂或性能更好的吸附材料 前处理主要仪器介绍 HPFE高通量加压流体萃取仪 MPE高通量真空平行浓缩仪 Auto EVA Mini全自动平行浓缩仪 ·通量大的加压流体萃取仪 ·批量浓缩高达36个样品 ·样品浓缩平行性好 ·体积小巧，多样品批量浓缩·可视性良好，可直接观察至近干浓 ·最大6通道同步运行·单台设备日处理量≥96个样品 ·适用于不同体积的样品浓缩 缩状态 ·适用范围广且支持更多方法开发 ·可视性强，实时观察浓缩状态 ·追随式氮吹针，氮吹气流紧贴样品表面 ·智能化软件控制，方法一键运行，方便快捷 ·溶剂高效冷凝回收，降低实验室VOCs排放 ·电磁阀控制气流大小，方便操作 ·全方位的安全防护，全方位日志与监控 ·数字型真空控制模式，防暴沸设计 ·配件多元化，兼容性强 ·图形化界面提供便捷的人机交互 下图为HJ 77.2-2008标准对气体二噁英测定的样品前处理。本文采用相似的前处理方式对环境空气进行采集，提取，净化和分析测试(省略采样环节)。 图-3HJ77.2-2008环境空气推荐的前处理流程 粗提取 将采集气体(环境空气)的滤膜和吸附材料转移入HPFE高通量加压流体萃取仪的萃取罐(22mL)中，萃取罐上层加入纯化后的石英砂填实。采用正己烷和二氯甲烷混合溶剂(1：1，v：v) 进行加压流体萃取。提取温度100℃，静态提取5min，提取三次。合并所有提取液(约100mL)。 HPFE 高通量加压流体萃取仪 提取液预浓缩 将上述提取液放入MPE高通量真空平行浓缩仪进行浓缩，浓缩温度设定为35℃，振荡速度200rpm，冷却循环水温度5℃。蒸发压力控制采用梯度降压模式：600mbar， 持续2min； 500mbar， 持续2min；400mbar， 持续2min； 350mbar，持续5min； 300mbar，持续5min； 280mbar， 持续5min；260mbar，寺续10min；240mbar浓缩至样品剩余1000uL左右。 净化 取多层硅胶柱和活性炭填充柱，以20mL正己烷润洗后，将提取液预浓缩的提取浓缩液转移入填充柱，使用正己烷淋洗后，采用40mL甲苯对填充柱进行洗脱，收集40mL的甲苯洗脱液。 洗脱液浓缩 将上述洗脱液放入MPE高通量平行浓缩仪进行浓缩，浓缩温度设定为60℃，盖板温度70℃，振荡速度250rpm， 冷却循环水5℃。蒸发压力控制采用梯度降压模式：250mbar， 持续2min；200mbar， 持续4.5min；180mbar， 持续3min；150mbar， 持续2min； 100mbar， 持续约23min，浓缩至200uL-300uL。 上机样品制备 将浓缩后的样品转移至装有20uL壬烷的进样小瓶中，使用Auto EVA Mini全自动平行浓缩仪进行溶剂置换，氮吹过程中用正己烷润洗3次样品浓缩瓶/管(每次正己烷体积为0.2~0.5mL)，一并转移至进样小瓶中。氮吹至约20pL，向进样小瓶中加1ng进样内标，涡旋混匀后，上机测定。 Auto EVA Mini全自动平行浓缩仪 空白样品加标回收率实验 取空白滤膜和吸附泡沫，添加低中高(四氯代10pg，40pg， 1600pg；五-七氯代50pg， 200pg，8000pg；八-氯代100pg， 400pg，16000pg))三种不同浓度的17种二噁英类物质。每个样品均添加0.2-4.0ng的采样内标和提取内标进行前处理过程跟踪。每个浓度加标进行5个平行样处理，样品经过提取，预浓缩，净化和二次浓缩及氮吹定容。低浓度加标的回收率处于86.1-94.1%，中浓度加标回收率处于93.4-106.3%，高浓度加标回收率处于105.3-119.4%，可满足HJ77.2-2008标准中回收率的要求。 图-4不同浓度加标样品的回收率 方法空白验证 按照上述步骤进行环境空气样品前处理后，立即取空白滤膜和吸附材料模拟实际样品，添加提取内标后，进行双平行空白样品前处理。空白样品经过加压流体萃取和真空平行浓缩仪处理，样品空白检测结果如图-5所示，17种待测物残留值远低于标准要求的检出限，以2，3，7，8-TCDF为例，空白测定值为0.09-0.13pg，低于标准要求的检出限0.7pg。 另外对于高浓度废气样品，我们采用索氏提取，将提取液转入MPE高通量真空平行浓缩仪进行样品浓缩。高浓度样品浓缩后，在相同位置放入空白样品提取液进行交叉污染测试，残留测试值依然小于标准要求的检出限。结果表明了该款MPE高通量真空平行浓缩仪具有良好的抗污染能力，可适用于环境空气和废气样品二噁英类的检测。 图-5方法空白残留验证 实际样品测试 采集环境空气样品进行样品前处理，采样内标和提取内标的回收率在73.1-109.2%。 测试样品结果如下： 化合物名称 样品1 (pg) 样品2 (pg) 废气3(pg) 废气4 (pg) 2378-TCDF 4.1 3.3 76 82 12378-PeCDF 5.0 4.6 113 117 23478-PeCDF 6.1 6.9 268 261 123478-HxCDF 6.8 6.9 85 92 123678-HxCDF 5.0 6.3 107 114 234678-HxCDF 6.7 7.9 142 136 123789-HxCDF 2.4 2.2 57 60 1234678-HpCDF 20 20 93 101 1234789-HpCDF 3.6 3.2 13 20 OCDF 16 17 9 21 2378-TCDD 0.0 0.2 12 13 12378-PeCDD 0.9 1.2 52 60 123478-HxCDD 0.9 1.7 45 49 123678-HxCDD 1.9 1.8 70 74 123789-HxCDD 1.5 2.0 50 57 1234678-HpCDD 12 11 203 208 OCDD 28 28 178 186 采用睿科HPFE高通量加压流体萃取仪和MPE高通量真空平行浓缩仪，可以很好的应用于环境空气中17种二噁英的测定。样品中低，中，高加标回收率满足国标HJ77.2-2008中的要求。采用该套仪器组合(：(提取+浓缩)可实现二噁英样品的批量前处理，一套设备日均处理样品量可达60-80个，极大满足了二噁英检测实验室对样品通量的要求。同时对于实验室担忧的交叉污染问题，实验结果表明：方法空白残留数值基本为零，完全满足二噁英极低检出限的要求。 ee：Raykol 北京 地址：北京市顺义区高丽营镇中关村顺义园文良街17号院办公楼6022室电话：010-57288225 上海 地址：上海市浦东新区张江高科园张江路185号圣御大厦310A室 电话：021-38751575 广东 地址：广州市海珠区仑头路78号粤科华南检测技术装备园A01栋305A室 电话：020-80923742 湖北 地址：湖北省武汉市洪山区武珞路442号中南国际城D2-2201 电话：027-87257286 陕西 地址：陕西省西安市高新区高新三路2号财富中心2期B座921室 电话：029-88603130 厦门 地址：福建省厦门市湖里区新丰路176号二号楼5F 电话：0592-5800190 应用技术支持及培训中心 地址：厦门市火炬高新区区业园伟业楼N305室 电话：0592-5711722 服务热线：400-885-1816网址：www.raykol.com邮箱： info@raykol.com 采用睿科HPFE高通量加压流体萃取仪和MPE高通量真空平行浓缩仪，可以很好的应用于环境空气中17种 二噁英的测定。样品中低，中，高加标回收率满足国标HJ 77.2-2008中的要求。采用该套仪器组合（提取+浓 缩）可实现二噁英样品的批量前处理，一套设备日均处理样品量可达60-80个，极大满足了二噁英检测实验室 对样品通量的要求。同时对于实验室担忧的交叉污染问题，实验结果表明：方法空白残留数值基本为零，完全 满足二噁英极低检出限的要求。