氣相色譜法測(cè)定土壤中揮發(fā)性芳烴有機(jī)物的研究

摘 要 本文用頂空氣相色譜法測(cè)定了土壤中揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量。方法的檢出限可達(dá)0.74μg/kg，回收率可達(dá)90.1%.檢測(cè)效果較好。

【關(guān)鍵詞】揮發(fā)性芳烴；頂空氣相色譜；檢測(cè)

汽車(chē)尾氣、工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣以及光化學(xué)污染、天然氣等燃料燃燒的產(chǎn)物、家具裝修的氣味、還有人體本身的排放等等都是揮發(fā)性芳烴有機(jī)物（VOCs）的主要來(lái)源。這些污染物的自身特性使其經(jīng)過(guò)自然環(huán)境的活動(dòng)后，匯集在土壤、水體和大氣等初始的環(huán)境介質(zhì)中，并在引力的作用下最終沉積在土壤內(nèi)，最終經(jīng)過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，影響人類(lèi)健康。本文利用氣相色譜法對(duì)土壤中VOCs的檢測(cè)做了探討和研究，取得較好的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

土壤為固體且其中的揮發(fā)性芳烴有機(jī)物的濃度較低易揮發(fā)，無(wú)法直接進(jìn)行分析，所以決定采用頂空氣相色譜法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。頂空法的原理是通過(guò)使其中的揮發(fā)性物質(zhì)受到外力進(jìn)行揮發(fā)而產(chǎn)生出一定的蒸汽壓，在一定的條件下達(dá)到氣液平衡時(shí)，取其中的氣相成分進(jìn)行色譜分析。保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜儀，石英毛細(xì)管柱，空壓機(jī)，頂空制備儀，微量注射器

1.3 試劑和材料

甲醇（HPLC級(jí)），氯化鈉（優(yōu)級(jí)純），磷酸（優(yōu)級(jí)純），基體改性劑（磷酸、水、氯化鈉），標(biāo)準(zhǔn)溶液（EPA8020/8240，濃度為100μg/ml）

1.4 實(shí)驗(yàn)的前提必要條件

頂空制備儀：使平衡溫度在85℃保持50min；保證取針樣溫度為100℃；確認(rèn)傳輸線溫度為110℃；最后壓力化平衡1min。

氣相色譜柱：35攝氏（6min）·五攝氏度（1min）·20攝氏度（1min）·200攝氏度（5min）。進(jìn)樣口溫度為220攝氏度。檢測(cè)器溫度為240攝氏度。進(jìn)樣口壓力為5psi；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣；分流比為5：1。

1.5 樣品的采集與保存

將已知皮重的22毫升頂空瓶加入10毫升的基質(zhì)修正液（基質(zhì)修正液的重量由現(xiàn)場(chǎng)空白得出），將固體樣品克置于瓶中并密封，將其放在準(zhǔn)備好的冷藏箱內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室以備分析。

1.6 樣品中水分含量的測(cè)定

將帶蓋的稱(chēng)量瓶每次在105攝氏度烘箱中烘30分鐘，冷卻之后稱(chēng)重，直至恒重（兩次稱(chēng)量相差不超過(guò)0.0005克），用ma表示。稱(chēng)取適量樣品于上述稱(chēng)量瓶中稱(chēng)得重量為mb，放入105攝氏度烘箱中烘2小時(shí)，冷卻后稱(chēng)重，直至恒重，以mc表示。土壤中水分百分含量ρ計(jì)算公式如下：

ρ=（mb-mc）/（mb-ma）*100%

2 結(jié)果與討論

2.1 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)

分別移取1000μg/ml的揮發(fā)性芳香烴標(biāo)準(zhǔn)溶液25.0、50.0、100、250、500微升于5毫升已裝有少量甲醇的容量瓶中，甲醇定容，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為5.00、10.0、50.0、100μg/ml，冷凍保存。向五只22毫升頂空瓶中依次加入2.0克樣品、10毫升基體改性劑和10.0微升上訴標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制濃度分別為5.00、10.0、20.0、50.0、100μg/L準(zhǔn)系列濃度。按照上述儀器作參考條件，由低濃度到高濃度依次進(jìn)樣分析，以峰面積或峰高為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。12種揮發(fā)性芳香烴的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖見(jiàn)圖1。

2.2 目標(biāo)化合物的定性與定量

方法對(duì)于每個(gè)目標(biāo)化合物的定性鑒別基于保留時(shí)間。配置六個(gè)2.00μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，計(jì)算保留時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

用初始校準(zhǔn)曲線的平均響應(yīng)因子（RF）來(lái)定量目標(biāo)化合物，計(jì)算公式如下：

C=AX/[m（1-ρ）*RF]

其中：AX-目標(biāo)化合物的響應(yīng)值（峰面積）； m-樣品質(zhì)量（g）；

RF-校準(zhǔn)曲線的平均響應(yīng)因子，峰面積/ng；ρ-樣品中水分百分比含量（%）。

2.3 檢出限

連續(xù)七個(gè)接近于檢出限的實(shí)驗(yàn)室空白加標(biāo)樣品，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差。

MDL=St（n-1，0.99）（分析七個(gè)樣品時(shí)，t（6，0.99）=3.143）

其中：t（n-1，0.99）為置信度為99%、自由度n-1的t值。n為重復(fù)分析的樣品數(shù)。

按方法選擇樣品加標(biāo)濃度為0.5μg/L（相當(dāng)于土壤樣品濃度2.5μg/kg），檢出限測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可以看出，十一種揮發(fā)性芳烴的檢出限除了甲苯、間二甲苯、1，4-二氯苯和1，2-二氯苯四種化合物大于1.00μg/kg以外，其余7種化合物均小于1.00μg/kg。

2.4 精密度和準(zhǔn)確度

分別配置2.00、50.0、200μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液各六份，按方法操作步驟進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差、均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見(jiàn)表3。

表3表明當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度在200μg/L時(shí)，精密度均小于2.00%；標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在50.0μg/L時(shí)，精密度均在1.00%-3.00%之間；而標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在2.00μg/L的時(shí)候，精密度在10.0%左右。

2.5 樣品加標(biāo)精密度和準(zhǔn)確度

以花園土為實(shí)際樣品，配置2.00μg/L（相當(dāng)于樣品濃度10μg/kg）按方法操作步驟進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差（S，μg/kg）均值（μg/kg）、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，%）和回收率（%），結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，樣品加標(biāo)精密度均小于10%，花園土的樣品加標(biāo)回收率只有苯和甲苯的回收率在90%以上，其他化合物在50%-75%之間。

3 結(jié)論

采取頂空氣相色譜分析法處理土壤樣品，分析土壤中揮發(fā)性芳烴，對(duì)大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的回收率、檢出限等得到了可以接受的結(jié)果， 可以方便的檢測(cè)土壤中揮發(fā)性有機(jī)化合物。

參考文獻(xiàn)

[1]梅明.土壤揮發(fā)性有機(jī)物分析方法概述[J].武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，2013-03.

[2]李利榮.土壤中64種痕量半揮發(fā)性有機(jī)污染物的分析方法研究[J].分析試驗(yàn)室，2007-01-01.

[3]佟玲，吳淑琪等.土壤中持久性有機(jī)污染物分析的前處理方法[J].國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中心，2007-07-10.

[4]吳建，沈根祥.揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤工程修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].上海市環(huán)境科學(xué)研究院，2004-02-14.

[5]張琳.頂空_氣相色譜法測(cè)定土壤中的12種揮發(fā)性芳烴[J].黑龍江科技信息，2012-03-05.

[6]田靖.頂空/氣相色譜法測(cè)定土壤中揮發(fā)性芳烴[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2007-11-15.

作者單位

江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院 江蘇省南京市 210007