一种通过GC-MS同时测定土壤中50种半挥发性有机化合物的方法与流程

一种通过gc-ms同时测定土壤中50种半挥发性有机化合物的方法
技术领域
1.本发明属于半挥发性有机化合物检测技术领域，特别涉及一种通过gc-ms同时测定土壤中50种半挥发性有机化合物的方法。


背景技术：

2.半挥发性有机污染物(svocs)是指沸点在170～350℃、蒸汽压在13.3～10-5pa的有机物。主要包括二噁英类、多环芳烃、有机农药类、氯代苯类、多氯联苯类、吡啶类、喹啉类、硝基苯类、邻苯二甲酸酯类、亚硝基胺类、苯胺类、苯酚类、多氯萘类和多溴联苯类等化合物。有些半挥发性有机物，如苯并(a)芘、硝基苯等具有生殖毒性，有致突变、致畸、致癌作用。
3.我国针对半挥发性有机物的测定项目较少，我国针对各不同类别的半挥发性有机物在土壤中的测定有以下标准：《hj 703-2014土壤和沉积物酚类化合物的测定气相色谱法》、《hj 743-2015土壤和沉积物多氯联苯的测定气相色谱质谱法》、《hj 805-2016土壤和沉积物多环芳烃的测定气相色谱质谱法》，大部分类别的半挥发性有机物无单独标准测定，样品需分别前处理上机，极大提高人力物力成本。标准中属《hj834-2017土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法》涉及种类较全，包含了64种svocs的测定方法，但对其中不同种类的半挥发性有机物有不同的净化方式，含5种净化方式较为繁琐，不利于大批量处理样品。开发一种适合实验室进行土壤多种类(50种)半挥发性有机物的测定方法，利用现有仪器设备，减少净化次数及试剂使用，提高分析效率，对指导土壤中半挥发性有机物具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种通过gc-ms同时测定土壤中50种半挥发性有机化合物的方法。
5.本发明的目的通过下述方案实现：
6.一种通过gc-ms同时测定土壤中50种半挥发性有机化合物的方法，包括以下步骤：
7.(1)取土壤样品，经硅藻土脱水研磨后加入二氯甲烷溶剂，然后进行超声波提取，得到提取液a，再经无水硫酸钠脱水后得到提取液b；重复上述步骤，合并所得提取液；
8.(2)将步骤(1)所得提取液氮吹浓缩，得到浓缩液；
9.(3)选用塑料硅酸镁柱作为固相萃取柱，体积比1:9的正己烷/二氯甲烷混合溶剂作为淋洗液，将步骤(2)所得浓缩液净化后，所得洗脱液经过氮吹浓缩，然后通过气相色谱-质谱联用系统进行检测分析。
10.优选的，步骤(1)所述土壤样品与二氯甲烷溶剂的质量体积为15～25g：50ml，优选为20g：50ml。
11.优选的，步骤(1)所述超声波提取时的超声频率为20khz，强度为500w～1800w，更
优选为1080w；液体温度不超过35℃；超声时间为3～8min，优选为3min。
12.优选的，步骤(1)所述重复上述步骤的次数为1～3次。
13.优选的，步骤(2)所述氮吹浓缩时，氮气压力为0.4～0.8psi；更优选为0.5psi，水浴温度为35℃。
14.优选的，步骤(3)中气相色谱条件为：进样口温度：280℃；进样方式：不分流进样；程序升温：35℃(2min)
→
15℃/min
→
150℃(5min)
→
10℃/min
→
300℃(5min)；流量：1.0ml/min；
15.质谱条件为：离子源：ei源；离子源温度：230℃；离子化能量：70ev，扫描范围：m/z35～500u；溶剂延迟3.0min；电子倍增电压：与调谐电压一致；接口温度：280℃。
16.本发明所述50种半挥发性有机物为：n-亚硝基二甲胺、双(2-氯乙基)醚、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、二(2-氯异丙基)醚、六氯乙烷、n-亚硝基二正丙胺、硝基苯、异佛尔酮、二(2-氯乙氧基)甲烷、1,2,4-三氯苯、萘、4-氯苯胺、六氯丁二烯、2-甲基萘、六氯环戊二烯、2-氯萘、2-硝基苯胺、邻苯二甲酸二甲酯、苊烯、2.6-二硝基甲苯、苊、3-硝基苯胺、二苯并呋喃、2.4-二硝基甲苯、芴、4-氯苯基苯基醚、邻苯二甲酸二乙酯、4-硝基苯胺、偶氮苯、4-溴二苯基醚、六氯苯、菲、蒽、咔唑、邻苯二甲酸二正丁酯、荧蒽、芘、邻苯二甲酸二丁基苄基酯、苯并(a)蒽、邻苯二甲酸二(2-二乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正辛酯、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(ah)蒽、苯并(ghi)苝。
17.本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
18.本发明通过gc-ms同时测定土壤中异佛尔酮、邻苯二甲酸酯类、亚硝基胺类、硝基芳香烃类、多环芳烃类、氯代烃类等50种半挥发性有机物，确定了以超声提取，氮吹浓缩，塑料硅酸镁小柱净化，正己烷 二氯甲烷(1 9)淋洗，结合气相色谱质谱联用仪进行测定的方法。解决了现有技术标准存在的问题，减少试剂使用，减少人力投入，大大提高了检测效率。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
20.实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。气相色谱质谱联用仪：具有电子轰击(ei)电离源；超声波处理器：sxsonic，fs-1800n；加压流体萃取仪：thermo，ase-350；氮吹浓缩仪：anpel，dc-24；塑料硅酸镁净化柱(cnw)：1g/6ml；玻璃硅酸镁净化柱：2g/6ml；硅胶净化柱：1g/6ml；色谱柱：石英毛细管柱，hp-5ms，30m
×
250μm
×
0.25μm。半挥发性有机物标准溶中间液：ρ＝100mg/l；内标储备液：ρ＝1000mg/l，市售有证标准溶液，1,4-二氯苯-d4，萘-d8，苊-d10，菲-d10，-d12，苝-d12；内标中间液：ρ＝100mg/l；替代物储备液：ρ＝1000mg/l，市售有证标准溶液，苯酚-d6，2-氟苯酚，2,4,6-三溴苯酚，硝基苯-d5，2-氟联苯，4’4-三联苯-d4；替代物中间液：ρ＝100mg/l。
21.标准曲线
22.用半挥发性有机物标准溶液中间液配制标准曲线，6个浓度点分别为0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l、10mg/l、20mg/l，按照以上仪器条件对6个浓度点进行上机分析，得到标准曲线，各物质曲线相关系物均能达到0.995以上，见表1。
23.表1线性回归方程、相关系数
24.[0025][0026]
实施例1
[0027]
(1)取20g石英砂，硅藻土脱水研磨后用移液枪准确移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液和50μl替代物中间液加到石英砂中。在装有试样的烧杯中加入约50ml的二氯甲烷溶剂，保证加入的溶剂液面高出固体试样表面约2cm，超声波提取仪探头插入至液面以下1cm处，但必须在固体试样表面以上(可根据试样的体积，适当增加或减少溶剂的加入量)。超声波处理器的超声频率为20khz，最大强度为1800w，调节超声波处理器的强度至60％，设置液体最高温度不超过35℃，使用冰块水浴降温，调整探头深度，保证试样在提取时能够被完全翻动，超声提取3min。在漏斗中加入适量无水硫酸钠，提取液经漏斗干燥过滤。再重复提取1次，合并2次提取液，待浓缩。
[0028]
(2)将步骤(1)所得提取液氮吹浓缩，浓缩仪器条件：氮气压力为0.5psi，水浴温度为35℃；得到1ml浓缩液；
[0029]
(3)选用塑料硅酸镁柱作为固相萃取柱，体积比1:9的正己烷/二氯甲烷作为淋洗液，将步骤(2)所得浓缩液净化后，所得洗脱液再经氮吹浓缩(条件如步骤(2))至1ml然后通
过气相色谱-质谱联用系统进行检测分析。
[0030]
方法检出限
[0031]
称取空白土壤样品20g，加入50种半挥发性有机物标准溶液，制备浓度为0.25mg/kg的土壤样品8份，按照实验方法进行前处理和分析，采用内标法定量。并根据公式mdl＝s
×
t(n-1，0.99)计算方法检出限。结果如表2所示
[0032]
方法的精密度及回收试验
[0033]
称取土壤实际样品20g，分别加入目标物混合标准溶液进行加标实验，加标水平分别为0.25mg/kg、0.5mg/kg、1mg/kg，按照实验方法进行提取、浓缩、净化和分析，每个浓度水平平行测定3次，采用内标法定量，计算平均回收率和相对标准偏差。结果如表2所示
[0034]
另称取空白样品20g，进行空白试验。
[0035]
表2方法精密度、准确度及检出限
[0036]
[0037]
[0038][0039]
实施例2浓缩方式影响
[0040]
配制一定浓度的目标物溶液60ml，分别用氮吹浓缩、旋转蒸发浓缩和先旋转蒸发后氮吹3种方式进行浓缩，然后上机测试。
[0041]
(1)取60ml二氯甲烷溶剂于试管中，用移液枪准确移取100μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液和100μl替代物中间液加入试管中，混合均匀，配制成含量为10μg的样品溶液，平行配制6个；
[0042]
(2)分为3组样品，第1组用氮吹仪进行浓缩试验，第2组用旋转蒸发仪进行浓缩试验，第3组采用先旋蒸至20ml再进行氮吹的方式进行浓缩试验。
[0043]
(3)以上3组样品浓缩后加入内标中间液，定容至1ml，转移至2ml样品瓶中，待测。目标物测试回收率结果见表3。
[0044]
表3不同的样品浓缩方式平均回收率及相对标准偏差
[0045]
[0046]
[0047]
[0048][0049]
[0050]
表中第1组：氮吹浓缩；第2组：旋转蒸发浓缩；第3组：先旋转蒸发浓缩后氮吹浓缩。
[0051]
以上数据结果表明，旋转蒸发浓缩方式回收率相较于氮吹浓缩和旋蒸 氮吹浓缩的方式偏低，氮吹浓缩和旋蒸 氮吹浓缩方式回收率相差不大，但是氮吹浓缩平行重复性更好，相对标准偏差在1.5％-10.0％之间，故浓缩方式最后选择氮吹浓缩，浓缩仪器条件：氮气压力为0.5psi，水浴温度为35℃。
[0052]
实施例3提取方式的影响
[0053]
选取空白加标的方式，用超声波提取和加压流体萃取两种方式分别提取，最后根据优化后的浓缩方式进行浓缩上机测试。
[0054]
(1)超声波提取：称取20g石英砂，置于250ml烧杯中，移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液和50μl替代物中间液加到石英砂中，在装有试样的烧杯中加入约50ml的二氯甲烷溶剂，保证加入的溶剂液面高出固体试样表面约2cm，超声波提取仪探头插入至液面以下1cm处，但必须在固体试样表面以上(可根据试样的体积，适当增加或减少溶剂的加入量)。超声波处理器最大强度为1800w，调节超声波处理器的强度至60％，设置液体最高温度不超过35℃，使用冰块水浴降温，调整探头深度，保证试样在提取时能够被完全翻动，超声提取3min。在漏斗中加入适量无水硫酸钠，提取液经漏斗干燥过滤。再重复提取1次，合并2次提取液，待浓缩；用相同步骤平行制备2个试样。目标物测试回收率结果见表4。
[0055]
(2)ase提取：称取20g石英砂，置于22mlase萃取池中，移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液和50μl替代物中间液加到石英砂中，加盖拧紧，然后进行萃取；萃取条件为：
[0056]
载气压力：0.8mpa；加热温度：100℃；萃取池压力：1200-2000psi；预加热平衡：5min；静态萃取时间：5min；溶剂淋洗体积：100％池体积；氮气吹扫时间：60s；静态萃取次数：1次。萃取后，在漏斗中加入适量无水硫酸钠，提取液经漏斗干燥过滤，待浓缩；用相同步骤平行制备2个试样。目标物测试回收率结果见表4。
[0057]
表4不同仪器提取平均回收率及相对标准偏差
[0058]
[0059]
[0060][0061]
以上数据结果表明，ase提取相较于超声波提取的方式回收率偏低，且仪器耗材成本高，萃取时间长，ase提取回收率最低为31.5％，超声波提取回收率最低可达到69.3％，相对标准偏差在0％-26.7％之间，故提取方式最后选择超声波提取。
[0062]
实施例4提取条件的影响
[0063]
(1)超声提取1：称取20g石英砂，置于250ml烧杯中，准确移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液和50μl替代物中间液加到石英砂中，在装有试样的烧杯中加入约50ml的二氯甲烷溶剂，保证加入的溶剂液面高出固体试样表面约2cm，超声波提取仪探头插入至液面以下1cm处，但必须在固体试样表面以上(可根据试样的体积，适当增加或减少溶剂的加入量)。超声波处理器最大强度为1800w，调节超声波处理器的强度至60％，设置液体最高温度不超过35℃，使用冰块水浴降温，调整探头深度，保证试样在提取时能够被完全翻动，超声提取3min。在漏斗中加入适量无水硫酸钠，提取液经漏斗干燥过滤。再重复提取1次，合并2次提取液，待浓缩；用相同步骤平行制备2个试样。目标物测试回收率结果见表5。
[0064]
(2)超声提取2：与超声提取1的不同之处在于，溶剂加入量改为60ml，超声提取时间5min，提取次数改为1次，其余步骤同超声提取1。目标物测试回收率结果见表5。
[0065]
表5不同的提取条件平均回收率及相对标准偏差
[0066]
[0067]
[0068][0069]
表中条件1：50ml二氯甲烷溶剂，超声提取3min，重复提取1次，合并2次提取液；条件2：60ml二氯甲烷溶剂，超声提取5min，提取1次。
[0070]
以上数据结果表明，超声条件1(50ml二氯甲烷溶剂，超声提取3min，重复提取1次，合并2次提取液)相较于超声条件2(60ml二氯甲烷溶剂，超声提取5min，提取1次)所测得样品的回收率更高，条件1提取回收率最低为69.3％，条件2提取回收率最低为40.8％，故超声提取条件最后选择条件1(50ml二氯甲烷溶剂，超声波处理器最大强度为1800w，调节超声波处理器的强度至60％，设置液体最高温度不超过35℃，使用冰块水浴降温，超声提取3min，重复提取1次，合并2次提取液)。
[0071]
实施例5固相萃取柱的影响
[0072]
(1)用移液枪准确移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液至预先加入950μl二氯甲烷溶剂的样品瓶中，平行配制6个标准样品，分成3组，每组各3个，各组分别用塑料硅酸镁柱、硅胶柱和玻璃硅酸镁柱进行过柱试验。
[0073]
(2)用6ml(正己烷 二氯甲烷(1 1))对不同的小柱进行活化，然后用30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))进行淋洗，收集淋洗液，将淋洗液浓缩后加入内标中间液，定容至1ml，转移至2ml样品瓶中，待测。目标物测试回收率结果见表6。
[0074]
表6不同的净化柱平均回收率及相对标准偏差
[0075]
[0076]
[0077]
[0078][0079]
表中柱1：塑料硅酸镁净化柱；柱2：玻璃硅酸镁净化柱；柱3：硅胶净化柱。
[0080]
以上数据结果表明，除六氯环戊二烯在色谱进样口处易发生热分解，回收率不稳定外，其余49种半挥发性有机物通过塑料硅酸镁柱净化后最低回收率可达到43.4％，高于玻璃硅酸镁柱和硅胶柱，故净化柱选择塑料硅酸镁柱。
[0081]
实施例6；淋洗液的影响
[0082]
准确移取50μl浓度为100mg/l的半挥发性有机物标准溶液至预先加入950μl二氯甲烷溶剂的样品瓶中，平行配制6个标准样品，分成3组，每组各3个，用硅胶柱进行净化洗脱试验。首先用6ml(正己烷 二氯甲烷(1 1))对小柱进行活化，然后分别用以下3种洗脱顺序进行试验：
[0083]
(1)将配制好的标准溶液转移至小柱上，各段淋洗前都分别用淋洗液润洗标准溶液容器。先用10ml正己烷进行淋洗，再用10ml(二氯甲烷 石油醚(5 95))进行淋洗，最后用10ml二氯甲烷进行淋洗；目标物测试回收率结果见表7。
[0084]
(2)将配制好的标准溶液转移至小柱上，各段淋洗前都分别用淋洗液润洗标准溶液容器。然后用30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))进行淋洗；目标物测试回收率结果见表7。
[0085]
(3)将配制好的标准溶液转移至小柱上，各段淋洗前都分别用淋洗液润洗标准溶液容器。先用10ml正己烷进行淋洗，再用20ml(石油醚 二氯甲烷(1 9))进行淋洗；目标物测试回收率结果见表7。
[0086]
表7不同的淋洗液平均回收率及相对标准偏差
[0087]
[0088]
[0089]
[0090][0091]
表中淋洗液1：10ml正己烷-10ml(二氯甲烷 石油醚(5 95))-10ml二氯甲烷；淋洗液2：30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))；淋洗液3：10ml正己烷-20ml(石油醚 二氯甲烷(1 9))。
[0092]
以上数据结果表明，经过淋洗液1：10ml正己烷-10ml(二氯甲烷 石油醚(5 95))-10ml二氯甲烷淋洗后的样品回收率最低为44.5％；经过淋洗液2：30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))淋洗后的样品回收率最低为64.2％；经过淋洗液3：10ml正己烷-20ml(石油醚 二氯甲烷(1 9))淋洗后的样品回收率最低为44.1％。淋洗液2：30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))回收率更高，故净化淋洗液选择淋洗液2：30ml(正己烷 二氯甲烷(1 9))。
[0093]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。