实验部分试剂和样品正己烷, 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) 硅藻土, 优级纯级, 购于安捷伦, 在马弗炉中 450 C 烘烤 4 小时后冷却, 置于干燥器内玻璃瓶中

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三百余
5 years ago
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1 采用 Agilent 5977B 单四极杆气质联用系统测定土壤中有机氯农药含量应用简报环境作者孔晔安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司摘要本文采用 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有机氯农药含量文中所述样品前处理方法以及仪器分析方法完全参考国家环境保护标准土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 以及土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法 (HJ ) 采用加压快速溶剂萃取提取法并结合弗罗里硅土净化法, 对土壤样品进行样品前处理该方法成功应用于土壤中 26 种有机氯农药 ( 含替代物 ) 的分析测定, 样品加标回收率仪器最低检测限分别达到 73%-116% μg/kg, 均满足土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 规定的 % mg/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 ( 项目同土壤 ) 其中土壤中有机氯农药的测定采用土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 方法为了配合国家关于土十条中有机氯农药检测的实施, 安捷伦推出了针对土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 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

2 实验部分试剂和样品正己烷, 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) 硅藻土, 优级纯级, 购于安捷伦, 在马弗炉中 450 C 烘烤 4 小时后冷却, 置于干燥器内玻璃瓶中备用有机氯标准品, 购于安捷伦, 用正己烷配制得到 10.0 mg/l 的有机氯标准溶液 ; 内标物 ( 菲 - D 10, 䓛 -D 12 ), 购于百灵威, 用正己烷配制得到 10.0 mg/l 的内标标准溶液 ; 替代物 ( 对三联苯 -D 14 ), 购于百灵威, 用正己烷配制得到 10.0 mg/l 的替代物标准溶液仪器和设备仪器 : Agilent 7890B 气相色谱 /5977B 单四极杆气质联用系统, 配备 EI 源提取装置 : 快速溶剂萃取仪 (HPSE) 浓缩装置 : 氮吹浓缩仪固相萃取装置, 弗罗里硅土固相萃取净化小柱 (1000 mg, 6 ml) 其它 : 移液枪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 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 5 g( 精确到 0.01 g) 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 3 g 硅藻土, 研磨均化成流砂状沉积物样品一份按照 GB 测定含水量, 另一份按照土壤样品脱水, 然后加入 3 g 硅藻土, 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样品提取加压流体萃取将研磨好的试样全部装入 11 ml HPSE 提取管中如需样品加标, 应向萃取管中加入 50 μl 10 μg/ml 有机氯农药混合标准溶液和 50 μl 10 μg/ml 替代物标准溶液之后将提取管压实后旋紧盖好, 放入 HPSE 提取设备中以正己烷 - 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 C, 萃取压力 1500 psi, 静态萃取时间 5 min, 淋洗为 60% 池体积, 氮气吹扫时间 60 s, 萃取循环次数 2 次收集提取溶液样品浓缩和更换溶剂收集萃取溶液后采用氮吹浓缩法将溶液吹至近干, 用 1 ml 正己烷将其复溶后以备净化氮吹过程中加热温度设定值不得超过 40 C, 最好保持在 30 C 左右同时氮吹过程中要保证氮气流速适中, 始终使气流在液面上形成旋涡, 不可过大溢出, 也不要过小以免氮吹时间过长吹至近干的状态是指仍保留一小滴液体, 不能完全吹干, 这点对于回收率影响很大样品净化 SPE 小柱活化 : 用 10 ml 正己烷活化弗罗里硅土净化小柱, 流速为液滴自然淋洗速度 ; 上样 : 将置换好溶剂的样品转移到活化好的净化柱上, 之后将淋洗速度调为 0, 静置 2 min, 使样品与吸附材料充分接触后, 打开流速控制器, 进行自然淋洗 ; 淋洗 : 使用 10 ml 正己烷 - 丙酮混合溶剂 (9:1,V:V) 作为淋洗液进行淋洗, 采用自然淋洗速度, 收集所有淋洗液 ; 浓缩定容 : 氮吹吹至近干, 用 0.5 ml 正己烷复溶, 加入 10 μl 10 μg/ml 内标标准溶液后定容至 1 ml, 以备 GC/MS 分析在样品净化过程中需注意 : 流速需保持自然淋洗速度, 请勿加快淋洗速度 ; 上样后将流速调为 0, 使样品与吸附材料充分接触, 保持 1-2 min, 之后再打开阀门进行淋洗 ; 选择合适极性的淋洗溶剂, 使目标物能够被充分洗脱, 同时优化淋洗体积, 这两点对于获得合规的回收率非常重要 2

3 仪器分析条件气相色谱条件气相色谱 : 色谱柱 : 柱温箱 : 载气 : 进样口温度 : 进样量 : Agilent 7890B 气相色谱系统 Agilent DB-5MS UI 毛细管柱 30 m 0.25 mm 0.25 μm 初始温度 80 C, 保持 2 min, 以 25 C/min 升至 180 C, 再以 5 C/min 升至 300 C, 保持 2 min 氦气, 恒流模式,1.0 ml/min 270 C, 不分流进样 1.0 μl 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 : 280 C 四极杆温度 : 180 C 传输线温度 : 280 C 溶剂延迟时间 : 3.0 min EM 电压 : 增益因子 1 检测模式 : SIM+Scan( 化合物保留时间, 定量和定性离子见表 1) 表 1. 化合物保留时间和质谱参数序号化合物中文名称内标名称保留时间 (min) 定量离子定性离子 1 定性离子 2 定性离子 3 1 а- 六六六菲 -d 六氯苯菲 -d β- 六六六菲 -d 林丹菲 -d 菲 -d 10 ( 内标 ) 菲 -d 百菌清菲 -d δ- 六六六菲 -d 七氯菲 -d 敌草索菲 -d 艾氏剂菲 -d 环氧七氯 -B 菲 -d 环氧七氯 -A 菲 -d 反式 - 氯丹菲 -d o,p -DDE 䓛 -D 顺式 - 氯丹䓛 -D β- 硫丹䓛 -D p,p -DDE 䓛 -D 对三联苯 -D 14 ( 替代物 ) 䓛 -D 狄氏剂䓛 -D o,p -DDD 䓛 -D 异狄氏剂䓛 -D а- 硫丹䓛 -D p,p -DDD 䓛 -D o,p -DDT 䓛 -D p,p -DDT 䓛 -D 屈 -D 12 ( 内标 ) 䓛 -D 甲氧滴滴涕䓛 -D 灭蚁灵䓛 -D

4 结果与讨论色谱分离结果 IDL 与重复进样所测得的峰面积响应的标准偏差 STD 以及置信因子 t α 有关计算得到相对标准偏差 (RSD = STD/ 平均值 ) 的情况下,IDL 可以用进样的标样量的单位 (ng pg 或 fg) 表示, 如使用置信水平为 99% (1-α=0.99) 的 Student-t 检验来统计 8 次连续进样的 RSD%,IDL 的计算公式为 : IDL = (t α ) (RSD%)( 标样量 ) 图种有机氯农药 ( 含替代物 ) 和 2 种内标物在 DB-5MS UI 色谱柱上的分离结果 ( 含内标和替代物 ):1. а- 六六六 ;2. 六氯苯 ;3. β- 六六六 ;4. 林丹 ;5. 菲 -d 10 ( 内标 );6. 百菌清 ;7. δ- 六六六 ;8. 七氯 ; 9. 敌草索 ;10. 艾氏剂 ;11. 环氧七氯 -B;12. 环氧七氯 -A;13. 反式 - 氯丹 ;14. o,p -DDE;15. 顺式 - 氯丹 ;16. β- 硫丹 ;17. p,p -DDE;18. 对三联苯 -D 14 ( 替代物 );19. 狄氏剂 ;20. o,p -DDD;21. 异狄氏剂 ;22. а- 硫丹 ; 23. p,p -DDD;24. o,p -DDT;25. p,p -DDT;26. 屈 -D 12 ( 内标 );27. 甲氧滴滴涕 ;28. 灭蚁灵参考土壤中有机氯农药测定报批稿中的色谱柱升温程序并进行优化, 如图 1 所示,20 μg/l 标准溶液中 26 种有机氯农药 ( 含替代物 ) 和 2 种内标物均能够得到充分的分离, 可以分别进行定量基质干扰对分析的影响根据实验数据显示, 土壤基质对有机氯类化合物具有较大的基质增强效应,26 种有机氯农药 ( 含替代物 ) 的响应强度都有较大增加 ; 但是, 内标物的碎片离子响应却并没有受到基质的影响, 响应强度比较稳定, 充分说明了土壤基质对内标菲 -D 10 没有明显的基质效应, 如图 2 所示因此, 通过实验结果判定本次实验需要使用带基质的标准曲线来进行定量分析和样品添加回收率的计算图 2. 基质与纯溶剂对有机氯农药化合物和内标物响应强度的影响仪器检测限仪器检测限 (IDL) 是指仪器在指定可信度的条件下能检测到分析物的最低信号或最低含量虽然信噪比 (SNR) 对于大多数基质噪音干扰明显的 GC/MS 应用仍具有一定的价值, 但 IDL 是一个更好的性能测试标准, 基于统计学的原理, IDL 消除了低噪音 SNR 带来的不确定性本实验采用 2 ng/ml 基质配标标准溶液作为 IDL 测试溶液, 计算 8 次重复进样 ( 自由度 n = 7) 的 RSD%, 并在置信水平 99% 的条件下从 t- 表查得 t α = 2.998, 因此,а- 六六六 IDL = (2.998) (3.8%) (2 pg) = 0.23 pg, 其他 25 个化合物的 IDL 计算方法与此一致, 计算结果详见表 2 表种有机氯农药 ( 含替代物 ) 的仪器最低检测限 (IDL) 4 名称保留时间 (min) 样品进样量样品 RSD% IDL (pg) а- 六六六 pg 六氯苯 pg β- 六六六 pg 林丹 pg 百菌清 pg δ- 六六六 pg 七氯 pg 敌草索 pg 艾氏剂 pg 环氧七氯 -B pg 环氧七氯 -A pg 反式 - 氯丹 pg o,p -DDE pg 顺式 - 氯丹 pg β- 硫丹 pg p,p -DDE pg 对三联苯 -D pg ( 替代物 ) 狄氏剂 pg o,p -DDD pg 异狄氏剂 pg а- 硫丹 pg p,p -DDD pg o,p -DDT pg p,p -DDT pg 甲氧滴滴涕 pg 灭蚁灵 pg

5 标准曲线绘制采用基质溶液配制浓度为 μg/l 的有机氯农药和替代物的标准溶液, 分别加入适量内标标准溶液, 使其在标准溶液中的浓度达到 100 μg/l, 进行仪器分析并绘制标准曲线采用基质溶液稀释标准样品, 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要求 20% 相对响应因子 (RRF i ) 计算公式 : 平均相对响应因子 (RRF) 计算公式 : 式中 :RRF i 相对响应因子 RRF 平均相对响应因子 A s 目标化合物峰面积 A is 内标化合物峰面积 ρ s 目标化合物浓度内标化合物浓度 ρ is RRF = Σ n RRF i = 1 i n RRF i = A s ρ is A is ρ is 表种有机氯农药 ( 含替代物 ) 的标准曲线方程及平均响应因子相对标准偏差名称保留时间 (min) 平均响应因子 RSD% 相关系数 R 2 标准曲线方程 а- 六六六 y = * x 六氯苯 y = * x β- 六六六 y = * x E-004 林丹 y = * x 百菌清 y = * x δ- 六六六 y = * x 七氯 y = * x 敌草索 y = * x 艾氏剂 y = * x 环氧七氯 -B y = * x 环氧七氯 -A y = * x 反式 - 氯丹 y = * x o,p -DDE y = * x 顺式 - 氯丹 y = * x β- 硫丹 y = * x p,p -DDE y = * x 对三联苯 -D 14 ( 替代物 ) y = * x 狄氏剂 y = * x o,p -DDD y = * x 异狄氏剂 y = * x а- 硫丹 y = * x p,p -DDD y = * x o,p -DDT y = * x p,p -DDT y = * x 甲氧滴滴涕 y = * x 灭蚁灵 y = * x

6 样品加标回收率分别称取 5 g 样品, 进行加标实验加标浓度为 100 μg/kg, 且同时制备 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 1 ml, 加入内标物后, 上机分析计算样品加标回收率时, 标准曲线采用基质加标样品制备的标准曲线, 所得到的样品加标回收率见表 4 每组 6 个平行样品测定值的相对标准偏差按下式进行计算 : 相对标准偏差 = 100% 测定值的标准偏差 (n = 6) 测定值的平均值 (n = 6) 表种有机氯农药 ( 含替代物 ) 的样品加标回收率 (n = 6) 名称回收率 1 回收率 2 回收率 3 回收率 4 回收率 5 回收率 6 平均值标准偏差 (SD) 相对标准偏差 (RSD%) α- 六六六六氯苯 β- 六六六林丹百菌清 δ- 六六六七氯敌草索艾氏剂环氧七氯 -B 环氧七氯 -A 反式 - 氯丹 o,p -DDE 顺式 - 氯丹 β- 硫丹 p,p -DDE 对三联苯 -D 14 ( 替代物 ) 狄氏剂 o,p -DDD 异狄氏剂 α- 硫丹 p,p -DDD o,p -DDT p,p -DDT 甲氧滴滴涕灭蚁灵

7 图 3. 平行加标质控样品重复性结果 (n = 6) 从表 4 可以看出, 所有化合物的加标回收率均处于 73%-116% 之间, 且替代物对三联苯 -D 14 的加标回收率为 98.2%-99.4%, 完全符合土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 中规定的加标样品回收率质控要求 (40%- 150%) 将 6 次平行测定得到的色谱图叠加 ( 见图 3), 表明各化合物的重现性非常出色计算 6 次分析结果的相对标准偏差 (RSD%) 发现, 所有化合物的 RSD% 均小于 4.3%, 大部分化合物的 RSD% 处于 1.5% 左右, 表明方法具有良好的稳定性, 且所采用的 7890B 气相色谱 /5977B 单四极杆气质联用系统具有优异的耐污染能力结论本文采用 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有机氯农药含量的方法, 该方法完全满足国家环境保护标准土壤和沉积物有机氯农药的测定气相色谱 - 质谱法 ( 报批稿 ) 以及土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法 (HJ ) 标准的要求在方法开发过程中, 针对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有机氯农药含量测定的推荐方案 7

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第 36 卷第 5 期 2017 年 5 月环境化学 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY Vol. 36, No. 5 May 2017 孔晔, 曹喆. 采用安捷伦 5977B GC MS 测定土壤中硝基苯类化合物含量 [J]. 环境化学,2017,36(5):1166 1170. KONG Ye, CHAO Zhe. Determination the content of nitrobenzene