氣相色譜法測定沉積物中石油烴（C10～C40）的方法驗證

鄧海君 邊忠鵬 王春濤 趙芳輝

摘 要：根據《土壤和沉積物 石油烴（C10～C40）的測定 氣相色譜法》（HJ 1021—2019），本研究對沉積物中的石油烴（C10～C40）開展了實驗室內部方法驗證。結果表明，石油烴（C10～C40）在0～9 300 mg/L內的線性結果良好，相關系數不小于0.999。實驗室測定的沉積物石油烴（C10～C40）檢出限為2.1 mg/kg，相對標準偏差為2.94%～4.01%，加標回收率為91.4%～95.1%，符合標準要求。測定結果表明，實驗室具備檢測沉積物石油烴（C10～C40）的能力。

關鍵詞：沉積物;氣相色譜法;石油烴（C10～C40）

中圖分類號：O657.7文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）09-0122-03

Abstract： According to the "Determination of Petroleum Hydrocarbons （C10～C40） in Soils and Sediments Gas Chromatography" （HJ 1021—2019）， this research carried out laboratory internal method verification on petroleum hydrocarbons （C10～C40） in sediments. The results show that the linearity of petroleum hydrocarbons （C10～C40） in the range of 0～9 300 mg/L is good， and the correlation coefficient is not less than 0.999. The detection limit of sediment petroleum hydrocarbons （C10～C40） determined by the laboratory is 2.1 mg/kg， the relative standard deviation is 2.94%～4.01%， and the recovery rate of standard addition is 91.4%～95.1%， which meets the requirements of the standard. The measurement results show that the laboratory has the ability to detect petroleum hydrocarbons （C10～C40） in sediments.

Keywords： sediment;gas chromatography;petroleum Hydrocarbons （C10～C40）

目前，石油類物質已被列入《國家危險廢棄物名錄》（2021年版）。石油類污染物的危害主要表現在對人體、水體、水生生物和土壤的負面影響[1]。本試驗中利用氣相色譜法對沉積物中的石油烴（C10～C40）進行了定性和定量分析，并依據 《土壤和沉積物 石油烴（C10～C40）的測定 氣相色譜法》（HJ 1021—2019）的要求，規范了沉積物中石油烴（C10～C40）的提取、濃縮、凈化等檢測過程[2]，依據《環境監測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168—2020）的規定[3]，依次對有證標準物質的工作標準曲線、實驗室檢出限、測定下限、精密度和正確度等方面進行了方法驗證。

1 材料和方法

1.1 方法原理

沉積物中的石油烴（C10～C40）經快速溶劑萃取、凝膠離子色譜儀凈化、平行濃縮儀濃縮和定容后，用氫火焰離子化檢測器（FID）的氣相色譜儀檢測，根據正硅烷開始時間和正四十烷出峰結束時間定性，用外標法定量[2-4]。

1.2 儀器與試劑

試驗期間主要采用氣相色譜儀（安捷倫、7890B），同時配備氫火焰離子化檢測器和冷凍干燥儀（SCIENTZ-10N）。主要試劑有石油烴標準溶液（C2280150、1 000 mg/L，基體正己烷）、正己烷（色譜純，北京邁瑞達科技有限公司）、硅藻土（吉天分裝，北京吉天儀器有限公司）、丙酮（色譜純，煙臺遠東精細化工有限公司）、二氯甲烷（色譜純，北京邁瑞達科技有限公司）以及無水硫酸鈉（分析純，天津市光復科技發展有限公司）。

1.3 測定過程

1.3.1 樣品采集和保存。人們要按照《水質采樣技術指導》（HJ 494—2007）的有關規定，對水體沉積物樣品進行采集和保存。采集的樣品儲存于250 mL棕色玻璃瓶中，然后于4 ℃以下避光、密封、冷藏保存，14 d內完成樣品提取。樣品提取液在4 ℃以下避光、密封保存，在7 d內完成檢測。

1.3.2 樣品的前處理。去掉樣品中的雜物，稱取10 g（精確到0.01 g）樣品并置于研缽中，加入約2 g無水硫酸鈉，使用冷凍干燥儀進行脫水。顆粒狀硅藻土用于代替實際樣品，按照和試樣相同的制備步驟進行空白樣品的制備。

1.3.3 水分的測定。把具蓋容器和蓋子于（105±5） ℃下烘干1 h，放涼后，蓋好蓋子，然后置于干燥器中冷卻45 min，測定帶蓋容器的質量[m0]，精確至0.01 g。用潔凈樣品勺將30～40 g新鮮沉積物試樣轉移至已稱重的具蓋容器中，蓋上容器蓋，測定總質量[m1]，精確至0.01 g，取下容器蓋，將容器和新鮮沉積物試樣一并放入烘箱中，于105 ℃下烘干至恒重，同時烘干容器蓋，蓋上容器蓋，置于干燥器中冷卻至室溫，取出后立即測定帶蓋容器和烘干沉積物總質量[m2]，精確至0.01 g。計算沉積物的水分含量。

1.3.4 濃縮。將沉積物提取液轉移至平行濃縮氮吹裝置中濃縮至1 mL，待凈化。

1.3.5 凈化。采用凝膠離子色譜，使用10 mL正己烷-二氯甲烷混合溶劑、10 mL正己烷活化硅酸鎂凈化柱。待柱上正己烷近干時，將濃縮液全部轉移至凝膠離子色譜中，開始收集流出液，用約2 mL正己烷洗滌濃縮液收集裝置，轉移至凝膠離子色譜，再用12 mL正己烷淋洗凈化柱，收集淋洗液，使其與流出液合并，然后在平行濃縮儀中濃縮至1 mL，即得到待測液[5]。

1.3.6 儀器條件。氣相色譜分析條件涉及較多方面。氣化室溫度為320 ℃，進樣方式為不分流進樣。柱箱溫度以50 ℃（初始溫度）保持2 min，然后以40 ℃/min的速率升至230 ℃，再以20 ℃/min的速率升至320 ℃并保持20 min。載氣為高純氮氣，柱流速為1.5 mL/min，氫氣流速為30 mL/min，空氣流速為300 mL/min。檢測器溫度為325 ℃，進樣量為1.0 μL。

1.3.7 標準曲線系列溶液的配制。用微量注射器分別移取適量的石油烴（C10～C40）有證標準溶液，用正己烷色譜純稀釋，混勻，配制成石油烴（C10～C40）質量濃度為248、775、1 550、4 650、9 300 mg/L的標準系列，然后按照氣相色譜分析條件，依次從低濃度到高濃度進行測定。

2 測定結果

2.1 線性范圍

下面以檢測濃度為橫坐標，以確定的保留時間窗內總峰面積為縱坐標，建立校準曲線。石油烴（C10～C40）的標準曲線測定數據如表1所示。

注：標準方程為[Y]=21.613 96[X]+35.291 90，相關系數[R]為0.999 95。

本次試驗標準曲線系列濃度處于標準規定的范圍內，相關系數為0.999 95，滿足標準曲線的相關系數不小于0.999的要求。

2.2 方法檢出限和測定下限測試數據

根據《環境監測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168—2020）的規定，空白試驗石油烴（C10～C40）未檢出。本次方法驗證制備了7份空白加標樣品，目標化合物濃度為31.0 mg/kg，按照樣品的分析步驟進行測定，重復[n]（[n]=7）次試驗，計算7次平行測定的標準偏差，按照式（1）計算方法檢出限（[MDL]），并計算測定下限（4[MDL]），匯總結果如表2所示。

式中，[MDL]為方法檢出限;[n]為樣品的平行測定次數;[t]為自由度為[n]-1且置信度為99%時的[t]分布（單側）;[S]為[n]次平行測定的標準偏差。當自由度為6且置信度為99%時，本次試驗的[t]值取3.143[6]。

由表2可知，沉積物石油烴（C10～C40）的檢出限為2.1 mg/kg（小于6 mg/kg），滿足標準規定的檢出限要求。

2.3 方法精密度和正確度

2.3.1 空白加標樣品。在沉積物樣品（稱取10 g硅藻土代替沉積物樣品）中加入石油烴（C10～C40）標準樣品作為精密度的測試樣品，加標濃度為15.5、31.0、155.0 mg/kg，平行測定6次，計算平均值、標準偏差和相對標準偏差。匯總結果如表3和表4所示。

氣相色譜法測定沉積物中低、中、高3種濃度的石油烴（C10～C40）時，其相對標準偏差為2.94%～4.01%，加標回收率為91.4%～95.1%，滿足標準規定的相對偏差不大于25%、空白加標回收率為70%～120%的要求。

2.3.2 沉積物樣品測定。下面對某地實際沉積物樣品A[其石油烴（C10～C40）濃度為26.0 mg/kg]進行加標分析，對加標后的樣品A進行正確度和精密度測試。沉積物樣品A均勻分成6份，經快速溶劑萃取、凝膠離子色譜儀凈化、平行濃縮儀濃縮、定容后進行測定，最終檢測結果如表5所示。

氣相色譜法測定沉積物中石油烴（C10～C40）的相對偏差為2.26%～2.99%，加標回收率為88.9%～90.7%，滿足標準規定的相對偏差不大于25%、沉積物樣品加標回收率為70%～120%的要求。

3 結論

本實驗室按照《土壤和沉積物 石油烴（C10～C40）的測定 氣相色譜法》（HJ 1021—2019）的標準對沉積物中的石油烴（C10～C40）進行了方法驗證，驗證了項目的有證標準物質的工作標準曲線、方法檢出限、測定下限、精密度和正確度等檢測指標，并對實際沉積物樣品A進行了精密度和正確度的驗證。結果表明，本實驗室用氣相色譜法測定的沉積物中，石油烴（C10～C40）的各項性能指標均滿足該方法的要求，因此本實驗室具備用該方法檢測該項目的能力。

參考文獻：

[1]史紅星，黃廷林.黃土地區土壤對石油類污染物吸附特性的實驗研究[J].環境科學與技術，2002（3）：10-12.

[2]生態環境部.土壤和沉積物 石油烴（C10～C40）的測定 氣相色譜法：HJ 1021—2019[S].北京：中國環境出版集團，2019.

[3]生態環境部.環境監測分析方法標準制訂技術導則：HJ 168—2020[S].北京：中國環境出版集團，2020.

[4]王娟，李萬亮.氣相色譜法測定土壤中石油烴（C10～C40）[J].檢驗檢測，2020（4）：70-73.

[5]李勝勇，李先國，鄧偉，等.超聲萃取氣相色譜法檢測海洋沉積物中的總石油烴[J].海洋湖沼通報，2013（2）：93-98.

[6]孔凡亭，王坤，趙芳輝，等.氣相色譜法測定土壤中敵敵畏和樂果[J].環境監測與研究，2020（3）：1-4.