DB21 T 3071-2018 环境空气挥发性有机物的测定被动采样 热脱附 气相色谱-质谱法.pdf
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1、 I ICS 13.040.20 Z 15 DB21 辽 宁 省 地 方 标 准 DB21/T 3071 2018 环境空气 挥发性有机物的测定 被动采样 /热脱附 /气相色谱 -质谱法 Ambient air-Determination of volatile organic compounds-Diffusion tubes sampling/Thermal desorption/Gas chromatography mass spectrometry method 2018 - 12 - 25 发布 2019 - 01 - 25 实施 发 布 发布 辽宁省 市场监督管理局 辽宁省 生 态
2、 环 境 厅 II 目 次 前 言 . III 1适用范围 . 1 2规范性引用文件 . 1 3术语和定义 . 1 4方法原理 . 2 5试剂和材料 . 2 6仪器和设备 . 3 7干扰及消除 . 4 8样品 . 4 9分析步骤 . 5 10结果计算与表示 . 9 11精密度和准确度 . 10 12质量保证和质量控制 . 11 13注意事项 . 11 附录 A . 12 附录 B . 13 附录 C . 14 DB21/T 3071 2018 III 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法,保护环境,保障人 体健康,规范 环境空气 中挥发性有机物的监测方法,制定本
3、标准。 本标准规定了 测定 环境空气中挥发性有机物的被动采样 /热脱附 /气相色谱 -质谱法。 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由辽宁省 生态环境 厅提出并 归口 。 本标准主要起草单位:辽宁省环境监测实验中心。 本标准方法验证单位:沈阳市环境监测中心站、大连市环境监测中心、鞍山市环境监测中心站、抚 顺市环境监测站、辽阳市环境监测中心站和锦州市环境监测中心站。 本标准主要起草人: 张峥 、 胥学鹏、 朱广钦、赵丽娟、卢雁、彭跃、付毓、张见昕、徐天赐、 杨冬雷、刘雅 、关屏 。 本标准为首次发布。 DB21/T 3071 2018 1 环境空气 挥发性有机物的测定
4、被动采样 /热脱附 /气相色谱 -质谱法 警告: 实验中 所使用 的 部分化 学药 品 对 人 体 健康有害 ,操作时应按规定要求佩带防护器具,避免 接触皮肤和衣 物 。 1 适用范围 本标准规定了 测定 环境空气中挥发性有机物的被动采样 /热脱附 /气相色谱 -质 谱 法。 本 标准 适用于环境空气中 苯、甲苯、氯苯、乙苯、间 , 对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、 1,3,5-三甲 苯、 1,2,4-三甲苯、 1,3-二氯苯、 1,4-二氯苯、 1,2-二氯苯 、 1,2,4-三氯苯 、 六氯 -1,3-丁二烯 共 14 种 挥发性有机物的测定。 若通过验证, 本标准也可适用于其他非极性或弱极性
5、挥发性有机物的测定 。 当 采样 时间为 300小时 时 ,本 标准 的检出限为: 0.003ng/h 0.006ng/h,测定 下限 为 0.012ng/h 0.024ng/h。 2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。 HJ/T 167 室内环境空气质量监测技术规范 HJ/T 194 环境空气质量手工监测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 被动扩散 被动扩散是指不使用任何动力,利用气体分子扩散的原理 ,气体分子从高浓度区域(采样管的开口 端)扩散到低浓度区域(采样管的吸附端) ,吸附在采样管的吸附剂上
6、 。 3.2 全程序空白 全程序空白 指 将空白 采样 管从实验室带至采样现场, 采用与空气样品采集相同的装置, 采样时暴露 在现场但不经过 样品采集,待样品采集结束后,与样品一同 带 回到实验室 ,按与样品测定相同的步骤和 仪器条件测定,用于检测样品采集到分析全过程是否受到污染。 3.3 运输空白 运输空白 指 将空白 采样 管从实验室带至采样现场,不 打开 采样管 管 帽,不进行样品采集, 带回到实 验室后,按与样品测定相同的步骤和仪器条件测定,以反映运输过程中的 影响 。 DB21/T 3071 2018 2 3.4 方法空白 方法空白 指 在实验室 将空白 采样管代替样品采样管 ,按与
7、样品测定相同的步骤和仪器条件测定, 用 于测定分析方法空白 。 3.5 仪器空白 仪器空白 指 在 热脱附仪中放入 空 采样管, 按与样品测定相同的仪器条件 进行 测定, 用于测定仪器本 身的空白值 。 3.6 二级脱附 二级脱附是指吸附管被加热后,有机物从咐附剂上脱附,载气将有机物带入仪器内部的二次吸附管 中再次吸附,然后再迅速加热脱附,由载气带入色谱柱中进行分离测定。 4 方法原理 选择合适的吸附剂 ( Tenax GC 或 Tenax TA) 填制被动 采样 管(或选用厂家生产的商品管),将其 暴露于空气中,无需动力,空气中的挥发性有机物通过扩散作用进入管中,吸附在管中的吸附剂上,然 后
8、将吸附管放入热脱附仪中迅速加热,待分析的物质从吸附剂上被脱附后,由冷阱二次吸附,再加热冷 阱,目标化合物由载气带入气相色谱的毛细柱中,经色谱分离后 ,用 质谱 检测。 通过与待测目标物标准 质谱图相比较和保留时间进行定性,外标法或内标法定量。 5 试剂和材料 5.1 标准气体 使用高压罐贮存的标准气体,必须符合国家标准,使用国外的标准 气体 必须符合 NIST/EPA 认证的 标准,并且必须在有效期内使用。标准气体的稀释需要使用动态稀释方法。 5.2 质谱调谐液( BFB) 4-溴氟苯 溶液, =25mg/L,市售有证标准溶液,或用高浓度标准溶液配制。 5.3 甲醇( CH3OH) 农药残留分
9、析纯级。 5.4 挥发性有机物 标准贮备溶液 =2000mg/L,市售有证标准溶液。 5.5 内标 标准贮备溶液 氟苯、氯苯 -d5和 1,4-二氯苯 -d4, =25mg/L,市售有证标准溶液,或用高浓度标准溶液配制。 DB21/T 3071 2018 3 5.6 载气 高纯 氦气 ,纯度 99.999%。 5.7 稀释气 高纯 氮气 ,纯度 99.999%。 5.8 吸附剂 使用的吸附剂为 Tenax-TA,粒径为 0.18 0.25mm( 60 80目), 或其他等效吸附剂。 吸附剂在装 管前都应在其最高使用温度下,用惰性气流加热活化处理过夜。为了防止二次污染,吸附剂应在清洁空 气中冷却
10、至室温,储存并装管。解吸温度应低于老化温度。 5.9 被动 采样 管 外径 6.3mm、 内径 5mm、 长 90mm内壁抛光的不锈钢管,采样管的采样入口一端有标记。配有聚四氟 材质密封垫。采样管可以装填一种或多种吸附剂( 5.7),应使吸附剂处于热脱附仪的加热区。根据吸 附剂的密度,采样管中可装填 200 1000mg的吸附剂,管的两端用不锈钢网或玻璃纤维毛堵住。如果在 一支采样管中使用多种吸附剂,吸附剂应按吸附能力增加的顺序排列,并用玻璃纤维毛隔开,吸附能力 最弱的装填在采样管的采样 入 口端。自己填充的吸附管松紧程序不一致,进行阻力测试。新填装及使用 过的采样管,在采样之前应于 350通
11、惰性气体 ( 40ml/min) 加热老化 30min以上 。由制造商装好的吸 附管使用前也需老化处理。 5.10 采样管扩散帽 扩散帽具有防颗粒物、防风速影响的作用,其管径与采样管相同,一端带有金属网,采样时将此扩 散帽扣在进气口一端,空气中挥发性物质可以通过金属网进入管内。 5.11 采样管管帽 管帽内侧配有 PTFE 密封环和铜螺帽,采样管运输及保存时用管帽密封。 5.12 防水保护罩 在采样管上安装保护罩防止在采样过程中灰尘和雨滴进入管内,可自行制作。 6 仪器和设备 6.1 气相色谱仪 具毛细管分流 /不分流进样口,能对载气进行电子压力控制,可程序升温。 6.2 质谱仪 电子轰击(
12、EI)电离源,一秒内能从 35amu扫描至 270amu,具 NIST质谱图库、手动 /自动调谐、数 据采集、定量 分析及谱库检索等功能。 DB21/T 3071 2018 4 6.3 热脱附仪 能对吸附管进行二次热脱附,并将脱附气用惰性气体 带进 入气质联用仪。解吸温度、时间和载气流 速可调。冷阱可将脱附样品进行浓缩。 6.4 老化装置 老化装置的最高温度应达到 400以上,最大载气流量至少能达到 100ml/min,流量可调。 6.5 动态稀释仪 可准确控制标准气体和稀释气体的流速。 6.6 色谱柱 石英毛细管柱, 30 m 0.25 mm, 1.4 m 膜厚( 6%腈丙基苯基, 94%二
13、甲基聚硅氧烷固定液),也 可使用其他等效的毛细管柱。 6.7 微量注射器 5.0l、 25.0l、 50.0l、 100l、 250l和 500l。 6.8 一般实验室常用仪器和设备 7 干扰及消除 用热脱附 /气相色谱 -质谱法测定环境空气中挥发性有机物时,环境中常见的挥发性有机物不干扰测 定。挥发性有机物分析的主要干扰物来源于实验室 ,样品的储存和分析应远 离存在药品试剂干扰物的实 验室房间。 8 样品 8.1 采集与保存 8.1.1 样品采集 按照环境空气质量手工监测技术规范( HJ/T 194-2005)进行空气样品的采集。安装采样管时 应选择适当的支架固定采样管,使其在高度和采样空间
14、开放程度上达到要求。采样点距离建筑物或其它 主要障碍物至少 1 米左右以防止局部扰动效应 , 测量高度要求在 1.5 米到 4 米之间。 采样时应避开污染 物排放源,采样管采样口应朝下。 降雨或融化的雪水都能够阻塞采样面,可以在采样管上安装一个用塑 料做的简易雨搭,雨搭的边沿要 剪短些,保证不影响空气的自然流通。也可以将采样管放在采样箱里, 采样箱的底部留个孔洞使采样口能够露出来。 建议暴露时间为 7 天 14 天 ,挂管时还应记录挂管时间, 温度和气压。采样结束时,重复以上记录。 DB21/T 3071 2018 5 线扣 (细绳 ), 采样管管帽, 吸附剂, 采样管, 防水保护罩, 采样管
15、扩散帽 图 1 样品采集示意图 8.1.2 样品保存 采样后将管取下,密封管的两端或将其放入可密封的金属或玻璃管中,管的各部分螺母先用手拧紧, 然后再用扳子拧紧 1/4圈,不要用力过猛以免损坏 PTFE环。 吸附管置于装有活性炭或活性炭硅胶混合 物的干燥器内,并将干燥器放在无有机试剂的冰箱中, 4保存,可保存 5d。 8.2 全程序 空白样品 每次采集样品,都应至少带一个全程序空白样品。 9 分析步骤 9.1 仪器参考条件 9.1.1 热脱附仪参考条件 将被 动采样 管( 5.8)安装在热脱附仪( 6.3)上,加 热使挥发性有机物从吸附剂上解吸下来,并被 载气带入冷阱,进行预浓 缩,载气的方向
16、与采样时的方向相反。然后再以低流速快速解吸,经传输线进 入毛细管气相色谱仪。传输线的温度应足够高,以防止待测成分凝结。 DB21/T 3071 2018 6 表 1 热脱附参考 条件 解吸温度 240 解吸时间 10min 解吸气流量 40ml/min 冷阱的制冷温度 5 冷阱的加热温度 240 载气 氦气或高纯氮气 传输线温度 150 分流比 样品管和二级冷阱之间以及二级冷阱和 进样器 之间的分流比应根据空气中的浓度来选择 9.1.2 气相色谱仪参考条件 升温条件: 40 保持 5 min,然后以 6.0 /min 程序升温至 160 ,保持 6.0 min,然 后 以 20 /min程序升
17、温至 210 ,保持 2.0 min; 载气:氦气; 流速: 0.9 ml/min; 进样口温度: 220 ; 进样时间: 2 min; 进样方式:分流进样,分流比 30: 1 9.1.3 质谱参考条件 扫描方式:全扫描; 扫描范围: 35 270amu; 离子化能量 : 70eV; 离子源温度: 200 ; 接口温度: 250 ; 为提高灵敏度,也可选用 选择离子 扫描方式进行分析,其特征离子选择参照附录 B。 9.2 仪器性能检查 质谱调谐:首先用全氟三丁胺( FC-43)进行调谐,然后 用微量注射器移取 1.0l BFB 溶液( 5.2), 直接注入气相色谱仪进行分析,用四级杆质谱得到的
18、 BFB 关键离子丰度应符合表 2 中规定的标准,否 则对质谱仪的参数进行调整或者考虑清洗离子源。 DB21/T 3071 2018 7 表 2 BFB 关键离子丰度标准 质量 离子丰度标准 质量 离子丰度标准 50 质量 95的 8% 40% 174 大于 质量 95的 50% 75 质量 95的 8% 40% 175 质量 174 的 4% 9% 95 基峰, 100%相对丰度 176 质量 174 的 93% 101% 96 质量数 95的 5% 9% 177 质量 176 的 5% 9% 173 小于 质量 174 的 2% 9.3 校准 9.3.1 动态稀释仪 校准曲线的绘制 使用高
19、压罐储存的标准气体( 5.1),用动态稀释仪稀释至浓度 10nmol/mol,流量设定 250ml/min, 通入采样管时间分别为 0.5min、 1min、 2.5min、 10.0min、 50.0min,具体标准系列值见表 3。 表 3 挥发性有机物标准系列溶液浓度值 单位: ng 序号 目标物名称 浓度 1 浓度 2 浓度 3 浓度 4 浓度 5 1 苯 4.35 8.71 21.76 87.05 435.27 2 甲苯 5.13 10.27 25.67 102.68 513.39 3 氯苯 6.25 12.50 31.25 125.00 625.00 4 乙苯 5.92 11.83
20、29.58 118.30 591.52 5 间 对 二甲苯 11.83 23.66 59.15 236.61 1183.04 6 邻二甲苯 5.72 12.63 29.24 119.30 589.52 7 苯乙烯 5.80 11.61 29.02 116.07 580.36 8 1,3,5-三甲苯 6.70 13.39 33.48 133.93 669.64 9 1,2,4-三甲苯 6.70 13.39 33.48 133.93 669.64 10 1,3-二氯苯 8.15 16.29 40.74 162.95 814.73 11 1,4-二氯苯 8.15 16.29 40.74 162.95
21、 814.73 12 1,2-二氯苯 8.15 16.29 40.74 162.95 814.73 13 1,2,4-三氯苯 10.04 20.09 50.22 200.89 1004.46 14 六氯 -1,3-丁二烯 12.56 25.11 62.78 251.12 1255.58 9.3.2 液体 校准曲线的绘制 用微量注射器分别移取 25.0、 50.0、 125、 250 和 500l 的标准贮备溶液( 5.4)至 10ml 容量瓶中, 用甲醇( 5.3)定容,配制目标物浓度分别为 5.00、 10.0、 25.0、 50.0 和 100mg/L 的标准系列。用微量注 射器移取 1.
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