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专家分享——土壤中挥发性有机物检测分析经验

本文作者:湖北省生态环境科学研究院环境技术实验中心、湖北省环境工程评估中心、湖北省生态环境损害司法鉴定中心 罗杨老师

文归属权为作者与本公众号共同所有,仅作学习交流,请勿商用。

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挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)是一类常见的废气,较容易沉积在土壤中。其含量小、易挥发,监测、分析过程需严格控制细节,本文从土壤挥发性有机物分析方法的选择、分析测试中的注意事项,跟大家分享一下个人的经验。


一、分析方法的选择

土壤中挥发性有机物的分析通常使用吹扫捕集-气相色谱质谱法和顶空-气相色谱质谱法。国家先后颁布了两个标准《土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱质谱法》HJ605-2011和《土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱质谱法》HJ642-2013。两个方法都是GCMS检测,区别在于样品的引入方式不同,接下来对两种方法做个简单介绍。


1、顶空(head space)

这里的顶空是指静态顶空。由于挥发性有机物沸点较低,通过加热样品瓶中的样品,使目标物在气液两相中合理分配,保持平衡状态,然后再取上面的气体部分引入到气相色谱质谱仪中进行分析。


2、吹扫捕集(purge-trap)

吹扫捕集又叫动态顶空。它是让气体连续通过样品,将样品中的挥发性组分吹脱出来用捕集阱吸附,然后经过加热解吸,将样品引入到气相色谱质谱仪中分析。


两个方法都适用于土壤中挥发性有机物的测定,相比较而言,吹扫捕集灵敏度高,且无需对样品进行前处理,避免样品在前处理过程中的损耗,检测效果更好。

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二、分析测试要点

    接下来,我们就以《土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱质谱法》HJ605-2011来谈下分析测试要点。


1、样品称量

对样品瓶进行空瓶称重,预加转子的需要加入转子后称重,甲醇保护剂的样品(高浓度)需要甲醇保护剂称重。分析前去掉封口膜对样品进行称重。


2、上机分析

每批次样品插入相应质控样品(试剂空白、校准样品、基质加标样品、平行样)。

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3、分析顺序

按照浓度由低到高的顺序进行,尽可能减少样品由于浓度差距过大导致的交叉污染。可按照空白样品(试剂空白、运输空白、全程序空白),甲醇提取液样品,低浓度样品、基质加标样品的顺序排列进样。


4、质量控制

①仪器性能检查

每批样品分析之前或24h之内,需进行仪器性能检查(全扫描模式分析对溴氟苯,核查离子丰度)

BFB关键离子丰度标准

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②校准

校准曲线相对响应因子RRF<20%,或曲线相关系数>0.990.每个工作日/每批次样品至少测定一次曲线中间点加标浓度,其测定值与加标浓度理论值的比值在80%~120%之间。内标保留时间变化不超过10s,定量离子峰面积变化在50%~200%之间。


③空白

每批样品(不大于20个)测定实验室空白,测定样品运输空白和样品全程序空白。


④基质加标、平行样测定

每批次样品(不大于20个)应选择一个样品进行平行分析或基体加标分析。所有样品中替代物加标回收率均在70%~130%之间。

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三、其他注意事项

1、吹扫捕集中有三个温度控制需要注意,分别是吹扫温度、捕集阱温度和传输线温度。通常吹扫温度为室温,捕集阱解析温度设为200℃,传输线温度100℃。酮类物质的吹扫温度升至80℃,吹扫捕集效率和回收率可明显提高。


2、避免溶剂污染。有机实验室溶剂使用量大,特别是在半挥发性有机物前处理中,会使用大量的二氯甲烷、丙酮等挥发性有机溶剂。特别是二氯甲烷,穿透力极强,很容易附着在实验器皿和实验人员衣物上,造成溶剂污染。因此,在做挥发性有机物分析时,要注意以下几点:

①VOC分析仪器、实验器皿、配制标曲应单独设立房间;

②VOC样品和SVOC样品区分开,单独存放;

③将40mL吹扫瓶(包括搅拌子)用自来水冲洗干净,再用蒸馏水冲洗,放入105℃烘箱烘烤2h(除有机物),然后放入密封的干燥器中备用;

④实验用水煮沸(除有机物)冷却后使用,每日要做实验室空白检测。


3、验证系统是否被污染。分析完高浓度样品(包括加标样品)后,要插入多个空白样品验证系统是否被污染,避免影响到下一个样品。


4、注意样品的时效性。4℃以下避光保存,7日内完成检测分析。


5、标准曲线并不强制要求线性拟合,若标准系列中某个目标化合物相对响应因子RRF的相对标准偏差大于20%,也可采用非线性拟合方式进行校准,其相关系数应≥0.990。


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