飲用水中半揮發(fā)性有機(jī)物氣相色譜質(zhì)譜法測定
生活飲用水及飲水水源往往受到工業(yè)廢水、農(nóng)藥和日用化學(xué)品等各種有機(jī)物的污染,其中有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯以及鄰苯二甲酸酯類等半揮發(fā)性有機(jī)物嚴(yán)重危害人體健康。測定這些化合物常用的方法是將它們分類,液液萃取濃縮后,選用不同氣相色譜的檢測器分別測定,不僅費(fèi)時費(fèi)力,而且存在有機(jī)溶劑用量大、樣品處理復(fù)雜等問題。本文建立了固相萃取技術(shù)與氣質(zhì)聯(lián)用(GC/MS)的方法,同時測定水中100多種半揮發(fā)性有機(jī)物,不僅準(zhǔn)確度高,而且還具有操作簡單、效率高、溶劑使用少等優(yōu)點(diǎn)。
1 材料與方法
11 主要試劑 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(美國AccuStandard公司),包括有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、鄰苯二甲酸酯類等化合物。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為:M507A,M507B,M507C,M507D,M507E,M507FR2,M52515X,M5254RX,EPA525 Update phthalate Esters Mix,EPA 505/525 Update pesticides Mix B,共計109種化合物,各化合物的濃度為1000μg/ml。內(nèi)標(biāo)M5252IS含3種化合物,分別是十氚代二氫苊(Acenaphthened10),十二氚代屈(Chrysened12)和十氚代菲(Phenanthrened10)。系統(tǒng)性能校準(zhǔn)物質(zhì)M5252TS包含十氟三苯基膦(DFTPP)、艾氏劑和4,4′DDT3種化合物。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記物M5252SS包含1,3二甲基2硝基苯、艸北d10和三苯基膦3種化合物。
12 標(biāo)準(zhǔn)樣品配制
121 內(nèi)標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記物溶液 用乙酸乙酯將濃度為50μg/ml的二氫苊d10和氚代屈d12的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10倍,配成濃度為500μg/ml內(nèi)標(biāo)工作液。用同樣的方法配制標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記物溶液。內(nèi)標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記物溶液放于安瓿中4℃保存。
122 GC/MS性能校準(zhǔn)溶液 用二氯甲烷將濃度為500μg/ml的十氟三苯基膦(DFTPP)、艾氏劑、4,4′DDT配制濃度為50μg/ml的儀器性能校準(zhǔn)溶液,放于安瓿中4℃保存。
123 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng) 用乙酸乙酯將標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成濃度為000,0050,010,050,10,20μg/ml標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,加入內(nèi)標(biāo)溶液,使內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的濃度為20μg/ml。
13 儀器及條件
131 儀器 Trace GC UltraPolaris Q離子阱氣相色譜質(zhì)譜儀(美國Thermo Finnigan公司);Xcalibur質(zhì)譜數(shù)據(jù)工作站;固相萃取裝置:Supelco VISIDRY;固相萃取柱:Supelco ENVI18(6ml,05g);NEVAP型氮吹儀;Scientific Industries渦流振蕩器。
132 色譜條件 色譜柱:DB5 MS型毛細(xì)色譜柱,30m×250μm×025μm;載氣(氦氣):10ml/min,恒流;氣化室溫度:280℃,無分流方式。柱溫:起始溫度45℃保持1min,以30℃/min升溫至130℃,保持3min,再以12℃/min升到180℃;再以7℃/min升到240℃;再以12℃/min升到325℃,保持5min;傳輸線溫度:300℃。
133 質(zhì)譜條件 離子化方式:電子轟擊電離(EI),70eV;質(zhì)譜掃描范圍:45~450amu;離子源溫度:280℃;微掃描(microscan)次數(shù):2次。
14 樣品處理與測定
141 水樣采集 用干凈的1L棕色瓶采滿水樣,加入約40~50mg亞硫酸鈉去除余氯,封好采樣瓶。樣品到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后放于冰箱中4℃保存。如果樣品有渾濁或沉淀,必須先用045μm的濾膜進(jìn)行過濾。所有樣品必須在采集后14d內(nèi)進(jìn)行萃取,萃取液裝于密閉玻璃瓶,要避光并儲存于4℃以下,并在萃取后30d內(nèi)完成分析。每批樣品要帶一個現(xiàn)場空白。
142 固相萃取 (1)活化:用5ml二氯甲烷,5ml乙酸乙酯,10ml甲醇和10ml純水順序流過固相萃取柱進(jìn)行活化?;罨瘯r,不要讓甲醇和水流干(液面不低于吸附劑頂部)。(2)吸附:用容量瓶取1L水樣,6mol/L的鹽酸調(diào)pH<2,加入5ml甲醇,混勻,加入40μl濃度為50μg/ml的內(nèi)標(biāo)及標(biāo)記物添加液,立刻混勻,加標(biāo)物在水中濃度為20μg/L。水樣以15ml/min的流速通過固相萃取注。(3)干燥:用氮吹儀吹氮10min使固相萃取柱吹干。
143 洗脫 用5ml乙酸乙酯洗1L容量瓶,通過固相萃取柱進(jìn)入收集瓶,再用5ml二氯甲烷通過固相萃取進(jìn)行洗脫,進(jìn)入同一收集瓶。洗脫液用氮?dú)獯蹈?,測定時加入200μl乙酸乙酯,渦旋混勻。
144 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 設(shè)定氣相色譜質(zhì)譜條件,將氣相色譜質(zhì)譜儀調(diào)到最佳狀態(tài),進(jìn)樣10μl,以目標(biāo)化合物的峰面積與對相應(yīng)內(nèi)標(biāo)化合物的比值對標(biāo)準(zhǔn)物濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
145 樣品測定 樣品分析試液10μl進(jìn)樣,在與測定標(biāo)準(zhǔn)系列相同的條件下進(jìn)行分析測定,內(nèi)標(biāo)法定量。
15 計算公式 ρx=Cx×V1/V2
式中:ρx—水中被測組分含量,μg/L;
Cx—測試液中被測組分濃度,μg/ml;
V1—測試液體積,ml;
V2—水樣體積,L。
2 結(jié)果與討論
21 半揮發(fā)性有機(jī)物的總離子流圖(圖1) 如圖1所示,在30min內(nèi)104種化合物有效分離,滿足分析測定要求。
22 DFTPP的特征離子和離子豐度測試結(jié)果(表1) 每次分析開始前,必須用十氟三苯基膦(DFTPP)檢查GC/MS系統(tǒng)的性能是否符合要求。取濃度為50μg/ml的儀器性能校準(zhǔn)溶液10μl進(jìn)樣分析。符合離子豐度的指標(biāo)要求。
23 標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù) 本研究采用內(nèi)標(biāo)法,并用選擇離子定量。結(jié)果表明,所檢測的104種化合物中,95種化合物的相關(guān)系數(shù)在0995以上,說明化合物濃度與其特征離子響應(yīng)值有良好的線性關(guān)系,可用于目標(biāo)化合物的測定。
24 加標(biāo)回收率 在10水樣中,加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,使各組分濃度分別為10μg/L,用與樣品分析相同的方法萃取測定。樣品的加標(biāo)回收率在85%~110%之間。
25 響應(yīng)因子(RF)精密度 由于采用內(nèi)標(biāo)法定量,濃度不同時目標(biāo)化合物的RF也將改變,RE的精密度將影響樣品測定的線性范圍及定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。選取0050~20μg/L范圍內(nèi)6個濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品,分別測定各目標(biāo)化合物的響應(yīng)因子,計算出響應(yīng)因子的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果表明,除了5種化合物的響應(yīng)因子相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)>30%外,其他化合物的RSD均在30%以內(nèi),其中有81種目標(biāo)化合物響應(yīng)因子的RSD<20%,說明本檢測方法有良好的精密度。
26 方法的最低檢測限 由于分析對象種類較多,為兼顧混合標(biāo)樣中各種化合物的靈敏度,方法的最低檢測限(MDL)采用平行測定低濃度混合標(biāo)準(zhǔn)樣品,計算其3倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法得出。取濃度為020ng/μl混合標(biāo)準(zhǔn)樣品平行測定6次,計算每種化合物的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s),方法的最低檢測限為MDL=3s。目標(biāo)化合物的方法檢測限范圍為00016~021μg/L,滿足《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》飲用水和水源水的衛(wèi)生檢驗(yàn)要求。
27 樣品測定 應(yīng)用本方法測定了江蘇、安徽和河南省交界農(nóng)村地區(qū)300多份水樣,對104項(xiàng)半揮發(fā)性有機(jī)物(多環(huán)芳烴10項(xiàng)、鄰苯二甲酸酯類6項(xiàng)、有機(jī)氯農(nóng)藥13項(xiàng)、有機(jī)磷農(nóng)藥10項(xiàng)、多氯聯(lián)苯8項(xiàng)、硝基苯類3項(xiàng),其他除草劑54項(xiàng))進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)90%的被測有機(jī)物<檢出限,但值得注意的是,在上述地區(qū)的部分水樣中檢出了多環(huán)芳烴以及鄰苯二甲酸酯類化合物。
3 小結(jié)
本研究建立了固相萃取技術(shù)與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用測定水中半揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)方法。大多數(shù)目標(biāo)化合物的方法檢出限低于001μg/L,適用于飲用水和飲用水水源水中揮發(fā)性有機(jī)物的分析測定。本方法不僅準(zhǔn)確度高、檢測限低、檢測化合物數(shù)量多,而且本方法還具有操作簡單、方便快捷等優(yōu)點(diǎn),能在短時間內(nèi)給出定性定量分析結(jié)果,可用于突發(fā)公共衛(wèi)生事件等應(yīng)急任務(wù)中水中毒物篩查和水質(zhì)監(jiān)測中半揮發(fā)性有機(jī)物快速分析測定。
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