HJ 642-2013 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空气相色谱—质谱法.pdf
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1、中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 6422013 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱-质谱法 Soil and sedimentDetermination of volatile organic compounds Headspace-gas chromatography/mass method 2013-01-21发布 2013-07-01实施 环 境 保 护 部 发 布 HJ 6422013 i 中华人民共和国环境保护部 公 告 2013年 第6号 为贯彻落实中华人民共和国环境保护法,保护环境,保障人体健康,规范环境监测工作,现批 准土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空
2、/气相色谱-质谱法等两项标准为国家环境保护标准, 并予发布。 标准名称、编号如下: 一、土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱-质谱法(HJ 6422013); 二、固体废物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱-质谱法(HJ 6432013)。 以上标准自 2013 年 7 月 1 日起实施,由中国环境出版社出版,标准内容可在环境保护部网站 ()查询。 特此公告。 环境保护部 2013年1月21日 HJ 6422013 ii HJ 6422013 iii 目 次 前 言.iv 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
3、和设备.3 7 样品.3 8 分析步骤.4 9 结果计算与表示.7 10 精密度和准确度.8 11 质量保证和质量控制.9 12 废物处理.10 13 注意事项.10 附录A(规范性附录) 方法的检出限和测定下限.11 附录B(资料性附录) 目标化合物的测定参考参数.12 附录C(资料性附录) 方法的精密度和准确度.13 HJ 6422013 iv 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法,保护环境,保障人体健康,规范土壤和沉积物中挥发性有 机物的测定方法,制定本标准。 本标准规定了测定土壤和沉积物中挥发性有机物的顶空/气相色谱-质谱法。 本标准为首次发布。 本标准的附录A为规范性附录,附录B和
4、附录C为资料性附录。 本标准由环境保护部科技标准司组织制订。 本标准主要起草单位:鞍山市环境监测中心站、环境保护部环境标准研究所。 本标准验证单位:辽宁省环境监测实验中心、沈阳市环境监测中心站、大连市环境监测中心、哈尔 滨市环境监测中心站、抚顺市环境监测中心站和辽阳市环境监测中心站。 本标准环境保护部2013年1月21日批准。 本标准自2013年7月1日起实施。 本标准由环境保护部解释。 HJ 6422013 1 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱-质谱法 警告:试验中所使用的内标、替代物和标准溶液为易挥发的有毒化合物,其溶液配制过程应 在通风橱中进行操作;应按规定要求佩戴防护器
5、具,避免接触皮肤和衣服。 1 适用范围 本标准规定了测定土壤和沉积物中挥发性有机物的顶空/气相色谱-质谱法。 本标准适用于土壤和沉积物中36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挥 发性有机物的测定。 当样品量为2 g时,36种目标物的方法检出限为0.84 mg/kg,测定下限为3.214 mg/kg。详见附 录A。 2 规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB 17378.3 海洋监测规范 第3部分:样品采集、储存与运输 GB 17378.5 海洋监测规范 第5部分:沉积物分析 HJ 613 土壤 干物质和水分
6、的测定 重量法 HJ/T 166 土壤环境监测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 内标 internal standards 指样品中不含有,但其物理化学性质与待测目标物相似的物质。一般在样品分析之前加入,用于目 标物的定量。 3.2 替代物 surrogate standards 指样品中不含有,但其物理化学性质与待测目标物相似的物质。一般在样品提取或其他前处理之前 加入,通过回收率可以评价样品基体、样品处理过程对分析结果的影响。 3.3 基体加标 matrix spike 指在样品中添加了已知量的待测目标物,用于评价目标物的回收率和样品的基体效应。 3.4 校准
7、确认标准样品 calibration verification standards 指浓度在校准曲线中间点附近的标准溶液,用于确认校准曲线的有效性。 HJ 6422013 2 3.5 运输空白 trip blank 采样前在实验室将10 ml 基体改性剂和 2.0 g 石英砂放入顶空瓶中密封,将其带到采样现场。采样 时不开封,之后随样品运回实验室,按与样品相同的分析步骤进行实验,用于检查样品运输过程中是否 受到污染。 3.6 全程序空白 whole program blank 采样前在实验室将10 ml 基体改性剂和 2.0 g 石英砂放入顶空瓶中密封,将其带到采样现场。与采 样的样品瓶同时开
8、盖和密封,之后随样品运回实验室,按与样品相同的分析步骤进行实验,用于检查从 样品采集到分析全过程是否受到污染。 4 方法原理 在一定的温度条件下,顶空瓶内样品中挥发性组分向液上空间挥发,产生蒸气压,在气液固三相达 到热力学动态平衡。气相中的挥发性有机物进入气相色谱分离后,用质谱仪进行检测。通过与标准物质 保留时间和质谱图相比较进行定性,内标法定量。 5 试剂和材料 5.1 实验用水:二次蒸馏水或通过纯水设备制备的水。使用前需经过空白检验,确认在目标物的保留 时间区间内没有干扰色谱峰出现或其中的目标物浓度低于方法的检出限。 5.2 甲醇(CH3OH):色谱纯级。 使用前需通过检验,确认无目标化合
9、物或目标化合物浓度低于方法检出限。 5.3 氯化钠(NaCl):优级纯。 在马弗炉400灼烧4 h,置于干燥器中冷却至室温,转移至磨口玻璃瓶中保存。 5.4 磷酸(H3PO4):优级纯。 5.5 基体改性剂 量取500 ml实验用水(5.1),滴加几滴磷酸(5.4)调节pH2,加入180 g氯化钠(5.3),溶解并 混匀。于4下保存,可保存6个月。 5.6 标准贮备液:r =1 0005 000 mg/L。 可直接购买有证标准溶液,也可用标准物质配制。 5.7 标准使用液:r =10100 mg/L。 易挥发的目标物如二氯甲烷、反-1,2-二氯乙烯、1,2-二氯乙烷、顺-1,2-二氯乙烯和氯乙
10、烯等标准中 间使用液需单独配制,保存期通常为一周,其他目标物的标准使用液保存于密实瓶中保存期为1个月, 或参照制造商说明配制。 5.8 内标标准溶液:r =250 mg/L。 选用氟苯、氯苯-d5和1,4-二氯苯-d4作为内标。可直接购买有证标准溶液。 5.9 替代物标准溶液:r =250 mg/L。 选用甲苯-d8和4-溴氟苯作为替代物。可直接购买有证标准溶液。 5.10 4-溴氟苯(BFB)溶液:r =25 mg/L。 可直接购买有证标准溶液,也可用高浓度标准溶液配制。 5.11 石英砂:2050目。 使用前需通过检验,确认无目标化合物或目标化合物浓度低于方法检出限。 HJ 6422013
11、 3 5.12 载气:高纯氦气,99.999%。 经脱氧剂脱氧、分子筛脱水。 注 1:以上所有标准溶液均以甲醇为溶剂,配制或开封后的标准溶液应置于密实瓶中,4以下避光保存,保存期 一般为30 d。使用前应恢复至室温、混匀。 6 仪器和设备 6.1 气相色谱仪:具有毛细管分流/不分流进样口,可程序升温。 6.2 质谱仪:具 70 eV 的电子轰击(EI)电离源,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。 6.3 毛细管柱:60 m 0.25 mm;膜厚1.4 mm(6%腈丙苯基、94%二甲基聚硅氧烷固定液),也可使用 其他等效毛细柱。 6.4 顶空进样器:带顶
12、空瓶、密封垫(聚四氟乙烯/硅氧烷或聚四氟乙烯/丁基橡胶)、瓶盖(螺旋盖或 一次使用的压盖)。 6.5 往复式振荡器:振荡频率150次/min,可固定顶空瓶。 6.6 超纯水制备仪或亚沸蒸馏器。 6.7 天平:精度为0.01 g。 6.8 微量注射器:5 ml、10 ml、25 ml、100 ml、500 ml、1 000 ml。 6.9 采样器材:铁铲和不锈钢药勺。 6.10 便携式冷藏箱:容积20 L,温度4以下。 6.11 棕色密实瓶:2 ml,具聚四氟乙烯衬垫和实芯螺旋盖。 6.12 采样瓶:具聚四氟乙烯-硅胶衬垫螺旋盖的60 ml的螺纹棕色广口玻璃瓶。 6.13 一次性巴斯德玻璃吸液管
13、。 6.14 一般实验室常用仪器和设备。 7 样品 7.1 样品的采集与保存 7.1.1 样品采集 按照HJ/T 166的相关规定进行土壤样品的采集和保存。按照GB 17378.3的相关规定进行沉积物样 品的采集和保存。采集样品的工具应用金属制品,用前应经过净化处理。可在采样现场使用用于挥发性 有机物测定的便携式仪器对样品进行浓度高低的初筛。所有样品均应至少采集3份平行样品。 用铁铲或药勺将样品尽快采集到样品瓶(6.12)中,并尽量填满。快速清除掉样品瓶螺纹及外表面 上黏附的样品,密封样品瓶。置于便携式冷藏箱内,带回实验室。 注2:当样品中挥发性有机物质量分数大于1 000 mg/kg时,视该
14、样品为高含量样品。 注3:样品采集时切勿搅动土壤及沉积物,以免造成土壤及沉积物中有机物的挥发。 7.1.2 样品保存 样品送入实验室后应尽快分析。若不能立即分析,在 4以下密封保存,保存期限不超过 7 d。样 品存放区域应无有机物干扰。 HJ 6422013 4 7.2 试样的制备 7.2.1 低含量试样 实验室内取出样品瓶,待恢复至室温后,称取 2 g 样品置于顶空瓶中,迅速向顶空瓶中加入 10 ml 基体改性剂(5.5)、1.0 ml替代物(5.9)和2.0 ml内标(5.8),立即密封,在振荡器上以150次/min的 频率振荡10 min,待测。 7.2.2 高含量试样 如果现场初步筛选
15、挥发性有机物为高含量或低含量测定结果大于 1 000 g/kg 时应视为高含量试 样。高含量试样制备如下,取出用于高含量样品测试的样品瓶,使其恢复至室温。称取2 g样品置于顶 空瓶中,迅速加入10 ml甲醇(5.2),密封,在振荡器上以150次/min的频率振荡10 min。静置沉降后, 用一次性巴斯德玻璃吸液管移取约1 ml提取液至2 ml棕色玻璃瓶中,必要时,提取液可进行离心分离。 该提取液可置于冷藏箱内4下保存,保存期为14 d。 在分析之前将提取液恢复到室温后,向空的顶空瓶中加入2 g石英砂(5.11)、10 ml基体改性剂(5.5) 和10100 ml甲醇提取液。加入2.0 ml内标
16、(5.8)和替代物(5.9),立即密封,在振荡器上以150次/min 的频率振荡10 min,待测。 注4:若甲醇提取液中目标化合物浓度较高,可通过加入甲醇进行适当稀释。 注5:若用高含量方法分析浓度值过低或未检出,应采用低含量方法重新分析样品。 7.3 空白试样的制备 7.3.1 低含量空白试样 以2 g石英砂(5.11)代替样品,按照7.2.1步骤制备低含量空白试样。 7.3.2 高含量空白试样 以2 g石英砂(5.11)代替高含量样品,按照7.2.2步骤制备高含量空白试样。 7.4 水分的测定 土壤样品含水率的测定按照HJ 613执行,沉积物样品含水率的测定按照GB 17378.5执行。
17、 8 分析步骤 8.1 仪器参考条件 不同型号顶空进样器、气相色谱仪和质谱仪的最佳工作条件不同,应按照仪器使用说明书进行操作。 本标准推荐仪器参考条件如下。 8.1.1 顶空进样器参考条件 加热平衡温度6085;加热平衡时间50 min;取样针温度100;传输线温度110;传输线为 经过去活处理,内径为 0.32 mm的石英毛细管柱;压力化平衡时间1 min;进样时间0.2 min;拔针时间 0.4 min;顶空瓶压力23 psi*。 8.1.2 气相色谱仪参考条件 程序升温:40(保持2 min) 90(保持4 min) 200(保持15 min)。 进样口温度:250。接口温度:230。载
18、气:氦气;进样口压力:18 psi。进样方式:分流进样, 分流比:51。 * 1 psi=1 lb/in2=6.894 757 kPa。 8/min 6/min HJ 6422013 5 8.1.3 质谱仪参考条件 扫描范围:35300 u。扫描速度:1 s/scan。离子化能量:70 eV。离子源温度:230。四级杆温 度:150。扫描方式:全扫描(SCAN)或选择离子(SIM)扫描。 8.2 校准 8.2.1 仪器性能检查 在每天分析之前,GC/MS系统必须进行仪器性能检查。吸取2 l的BFB溶液(5.10)通过GC进 样口直接进样,用GC/MS进行分析。GC/MS系统得到的BFB关键离子
19、丰度应满足表1中规定的标准, 否则需对质谱仪的一些参数进行调整或清洗离子源。 表1 4-溴氟苯离子丰度标准 质荷比 离子丰度标准 质荷比 离子丰度标准 95 基峰,100%相对丰度 175 质量174的5%9% 96 质量95的5%9% 176 质量174的95%105% 173 小于质量174的2% 177 质量176的5%10% 174 大于质量95的50% 8.2.2 校准曲线的绘制 向5支顶空瓶中依次加入2 g石英砂(5.11)、10 ml 基体改性剂(5.5),再向各瓶中分别加入一定 量的标准使用液(5.7),配制目标化合物浓度分别为 5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、5
20、0 mg/L、100 mg/L; 再向每个顶空瓶分别一定量的加入替代物(5.9), 并 各 加入 2.0 ml 内标使用液(5.8),立即密封。校准 系列浓度见表2。将配制好的标准系列样品在振荡器上以150次/min的频率振荡10 min,由低浓度到高 浓度依次进样分析,绘制校准曲线或计算平均响应因子。在本标准规定的条件下,分析测定36种挥发 性有机物的标准总离子流图,见图1。 表2 校准系列浓度 校准系列质量浓度/(mg/L) 替代物质量浓度/(mg/L) 内标物质量浓度/(mg/L) 5 5 50 10 10 50 20 20 50 50 50 50 100 100 50 HJ 64220
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