氣相色譜質譜法測定水中半揮發性有機物實驗中質量控制技術的探討

王帥喜，靳銀燕，張家鳳

（新疆昌吉回族自治州環境監測站，新疆 昌吉 831100）

半揮發性有機物（SVOC）是指沸點在170～350℃、蒸汽壓在13.3～10-5Pa 的有機物，部分半揮發性有機物（SVOC）容易吸附在顆粒物上[1]。隨著環境監測工作的重點向微量有毒有害有機污染物逐漸開展趨勢，氣相色譜質譜法測定半揮發性有機物技術廣泛運用在實驗室分析中，氣相色譜質譜分析儀既可以對環境樣品中微量半揮發性有機物（SVOC）進行定性分析，又可以利用其高效的分離能力和良好的靈敏度進行定量結果，若實驗過程質量控制措施不到位會出現樣品易干擾、結果重現性差、加標回收率低等情況。本文針對半揮發性有機物分析中質量控制技術進行分析探討，質量控制的有效直接決定了最終數據質量。質量控制技術應貫穿于環境監測樣品的全過程，包括樣品采集的代表性，儀器校準，化學前處理的選擇性、特異性和回收率，儀器測定的靈敏度、分離度準確性、重復性及可靠性等[2]。

1 前處理過程中的質量控制

1.1 樣品采集與保存

用于半揮發性有機物測定的采樣容器應用肥皂水和蒸餾水洗滌后再用甲醇漂洗。樣品容器采用帶聚四氟乙烯內襯隔墊的玻璃瓶。實驗室常用鋁箔紙封口，注意酸性或堿性樣品可能與鋁箔發生反應對樣品污染。塑料中的鄰苯二甲酸酯和其他碳氫化合物會污染樣品，所以塑料容器或塑料蓋不能用于有機樣品貯存。現場采樣水樣應充裝樣品容器，以防采集樣品中的任何部分接觸到采樣人員的手套從而導致樣品污染，不應在有排放煙霧的環境下采集和保存樣品，同批次使用實驗室不含有機物的試劑水通過采樣過程采集全程序空白，全程序空白作為樣品采集和保存過程的質量控制措施，若目標化合物超出方法檢出限，就需要核查或重新采樣，其不參與樣品濃度計算，全程序空白特性見表1。

1.2 樣品的萃取、凈化和分離

樣品的萃取、凈化和分離過程直接影響樣品回收率的高低，在這一過程中對試樣采取基體加標控制和有證標準物質控制。試樣加標樣和有證標準控制樣均與試樣狀態相同、重量和體積相同，與試樣同步進行萃取、凈化和分離，有證標準控制樣品結果可以表明經過萃取、凈化和分離前處理過程后目標化合物的準確度和精密度，試樣基體加標樣品結果可以判斷試樣基體效應引起結果的偏差，加標回收率達到方法限值要求可以認為前處理過程各環節質控有效，分析結果可靠。

1.3 器皿、前處理設備設施的清洗

在分析痕量濃度組分的環境水質樣品時，必須按照相關規范清洗的器皿，包括前處理和分析過程涉及的所有玻璃器皿、索氏提取器、蒸發濃縮器等，否則會出現干擾色譜峰、色譜峰拖尾和達不到校準點等情況，下面例舉幾種清洗方式以供參考：

玻璃器皿（燒杯、滴管、燒瓶或樣品瓶）與樣品或標準溶液接觸后，在放入熱洗滌劑浸液之前盡快用醇類沖洗，以防放入洗滌浸液中的其他器皿受到污染。

熱的浸液是將適當的洗滌劑加入50℃或者更高溫度的熱水浴中，粉狀或液體洗滌劑應完全是合成的，不能使用脂肪酸鹽基的。因為水的硬度會使鈣鹽或鎂鹽與脂肪酸進行肥皂反應，形成硬水垢。硬水垢或凝乳具有親和力，特別是對含氯化合物[3]，幾乎不溶于水，導致水浴中的所有器皿表面沉積一層硬水垢。

除去殘留的半揮發性有機物常用的且最有效的氧化劑是由濃硫酸和重鉻酸鉀配制的鉻酸溶液，為了去除效率大，建議浸液加熱在40～50℃左右。

在監測半揮發性有機物項目準備階段，建議將所有需要的器皿和設施用分析中使用的相同溶劑沖洗，干燥和貯存干凈的玻璃容器推薦在100℃左右干燥。

2 實驗分析過程中的質量控制

2.1 色譜性能評價

樣品分析的每一個12h 周期中，檢查儀器系統性能，檢查方式應當用質量控制（QC）程序（包括儀器空白分析、校正標準溶液分析以及方法中的其他質量控制要求）中的一個部分。除了進行儀器質量控制檢查之外，還應檢查整個分析系統的性能（即樣品制備、凈化、分析），包括空白樣、密碼樣、基體加標、實驗室有證質控樣品、試樣雙樣及標準中要求的其他QC，質量控制技術特性見表1。建議所有方法的質量控制樣品在樣品分析的同時，在同一臺儀器上進行分析。

2.2 GC-MS 儀器的質量控制

（1）基于平均響應因子的初次校正曲線的線性判斷指標，是校正標準溶液中的每一個目標化合物的RSD≤20%[4]，可在校準溶液之后進行試劑空白的分析，每批樣品（以10-20 個樣品為一個批次）應至少作兩個試劑空白，目標化合物應低于檢出限。校準曲線技術特性見表1。

（2）對基于最小平方回歸（LSD）模式的線性和非線性校正曲線，相關性系數r 和r2[5]，必須≥0.995。

（3）對每一個目標物和每一濃度級別的校正，由檢驗校正曲線推算出的百分比差≤20%，對每個目標物必須設定好保留時間的窗口。

（4）內標校準是選用一個或幾個與目標物的化學性質相近而不受方法或基體干擾的內標物質，配制成待測物標準溶液，在確定好的色譜條件下測定其峰高和峰面積的響應值，判斷待測物標準溶液的標定值范圍。內標校準技術特性見表1。

表1 分析半揮發性有機物實驗中質量控制技術特性表

2.3 標準樣品/有證標準物質測定

監測工作中應使用標準樣品/有證標準物質或能夠溯源到國家基準物質。應有標準樣品/有證標準物質的管理程序，對其購置、核查、使用、運輸、存儲和安全處置等進行規定。

標準物質/有證標準物質應與樣品同步測定。進行質量控制時，標準樣品/有證標準物質不應與繪制校正曲線的標準溶液來源相同。應盡可能選擇與樣品基體類似的標準樣品/有證標準物質進行測定，用于評價分析方法的準確度或檢查實驗室（或操作人員）是否存在系統誤差。標準物質/有證標準物質技術特性見表1。

2.4 加標回收率測定

（1）基體加標及基體加標平行。基體加標和基體加標平行是在試樣前處理之前加標，添加的標準溶液應當含有所有目標分析物，加標樣品與試樣樣品在相同的前處理和測定條件下監測分析，應注意加標物質的形態、加標量和加標樣的基體，樣品中某一特定分析物的濃度沒有超出限值范圍，分析人員可以向樣品中添加與樣品相同濃度的標準溶液，加標量一般為試樣樣品濃度的0.5～3 倍，且加標后的各目標物的響應值不應超過分析方法的測定上限。

為了使所有被添加的化合物都得到精確和準確的數據，首先分析一個試樣樣品來確定每一個分析目標物的濃度范圍，如果樣品中未含有所關心的目標分析物，實驗室可以使用一對基體加標樣/基體加標雙樣，如果樣品中含有所關心的目標分析物，實驗室可以使用基體加標樣和雙份未加標的試樣樣品。在每個具有相同樣品基體的多達20 個樣品的制樣批次中，至少進行基體加標和樣品平行的分析，或者基體加標樣/基體加標雙樣分析。

（2）替代物的回收率。替代物是一類在化學組成上和分析過程中的行為與目標分析物相似而又在環境中不常存在的有機化合物[6]。氣相色譜質譜儀分析半揮發性有機物時建議使用的替代物有苯酚-D5、2-氟苯酚、2，4，6-三溴苯酚、硝基苯-D5、2-氟聯苯和對三聯苯-D14 等。實驗中如果替代物回收率不在方法質控范圍內，需要檢查色譜圖是否存在干擾峰和峰面積積分；檢查儀器性能或重新處理樣品；為了使一個或多個目標分析物在校正曲線范圍內或克服干擾物對某些分析物的干擾，有些樣品需要進行稀釋，在稀釋樣品或者未被稀釋的樣品萃取液中可以得到限制范圍內的替代物回收率，用來證明替代物是在質量控制的限制范圍內，原始記錄中將稀釋和未稀釋譜圖均提供。

3 實驗過程中產生誤差的因素

3.1 試劑、樣品在實驗過程中被污染

溶劑、試劑、玻璃器皿、樣品前處理設施都可能對樣品產生污染，在所有材料使用前，必須進行空白實驗分析，證明在分析條件下對實驗結果不構成污染。

3.2 樣品萃取、分離、凈化過程中的組分流失

萃取：對水樣中半揮發性有機物（SVOC）前處理方法中主要采用：分液漏斗的液-液萃取、連續液-液萃取和固相萃取。

（1）液-液萃取：用于從水質樣品中萃取不溶于水或溶解度很小的有機物。在分液漏斗中用有機溶劑萃取一定體積的樣品，萃取液經干燥后濃縮，根據需要有時需進行溶劑轉換，以適于下一步的分析。分液漏斗是用相對廉價的玻璃器皿，萃取過程也相對較快（三次，每次2min，萃取后過濾），但是實驗強度大，使用的溶劑量較大，可能產生乳化現象，如果用機械技術不能破壞乳化現象，應當使用連續液-液萃取方法，萃取、轉換、破乳均有可能造成組分的流失。

（2）連續液-液萃取：適用于從水樣樣品中萃取不溶于水或溶解度很小的有機物。在連續液-液萃取器中用有機溶劑萃取一定體積的樣品，使用的溶劑密度必須大于樣品的密度。萃取液經干燥后濃縮，如果需要還需進行溶劑置換，以適于下一步的分析。對帶有容易引起乳化現象的懸浮顆粒物（固體含量高達1%）的水質樣品來說，連續液-液萃取器更適用，萃取、置換可能造成組分的流失。

（3）固相萃取：適用于萃取水質樣品中不溶于水或溶解度很小的有機物。一定體積的水樣經泵使其穿過含有影響水中有機物萃取的固相介質（如圓盤或小柱），再用很小體積的萃取溶劑流經該介質，使所感興趣的化合物被洗脫出來[7]。洗脫液經干燥、濃縮，必要時還需進行溶劑置換，以適于下一步的分析。合適的固相萃取介質允許萃取含有顆粒物的水性樣品，速度相對較快，使用溶劑量小，但是這種方法要求使用特定的裝備，另外要求分析人員嚴格按照方法細節進行操作，正確制備萃取固相介質是關鍵，樣品流經固相介質、置換可能造成組分的流失。

（4）凈化和分離：對相對潔凈的樣品基體（如地下水），一般不需要做很徹底的凈化，但是，分析人員應仔細權衡由于省去凈化步驟而獲得的時間上的節省與由此而產生的可能的停機造成的時間延長和數據丟失。

3.3 儀器污染

從一個樣品到下一個樣品的分析是存在攜帶污染風險的，高濃度樣品的分析也會導致分析儀器污染，消除儀器污染需要一個相當長的時間來清洗，為確保樣品在GC-MS 分析過程中停機時間最短，最可靠的方法是用其他分析技術進行篩選樣品。

4 結論

實驗室應當將半揮發性有機污染監測全過程質量控制技術納入本機構的管理體系文件中，技術人員在各環節監測時按照體系文件要求規范操作，保存所有監測原始記錄和質量控制結果評價，作為數據溯源的依據；全過程質量控制措施，有計劃有實施有評價，保證GC-MS 測定水中SVOC 結果有效準確。

用于半揮發性有機物測定的采樣容器應用肥皂水和蒸餾水洗滌后再用甲醇漂洗。采集樣品存放于帶聚四氟乙烯內襯隔墊螺旋蓋的硬質玻璃瓶中。樣品按照分析方法要求保存。樣品的萃取、凈化和分離是分析半揮發性有機物準確性的關鍵過程，主要的控制措施是對試樣采取基體加標控制和有證標準物質控制。

實驗室分析過程中按照規定的質控技術（包括儀器空白分析、校正標準溶液分析或方法中的其他質量控制要求）對儀器進行校準，來驗證分析系統的性能；用校準曲線法進行定量，對水中測得的半揮發性有機物回歸方程應當具有良好的線性關系[8]，相關系數r 值≥0.995；實驗室有證標準物質、基體加標樣品、替代物加標結果可抵消相同樣品基體效應的影響，在標準方法限值范圍內，能反映本批樣品結果的精密性和準確性。