吹掃捕集-氣相色譜-質譜法同時測定水中多種揮發性有機物的試驗研究

摘要：吹掃捕集-氣相色譜-質譜法是一種成熟的水質檢測技術，可用于測定生活飲用水中的多種揮發性有機物。根據《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022），影響生活飲用水水質的揮發性有機物主要有34種。試驗采用吹掃捕集-氣相色譜-質譜法測定5種水樣（飲用水、地表水、地下水、海水和工業廢水）的

34種揮發性有機物含量，驗證該方法對揮發性有機物的實際測定效果。結果顯示，34種揮發性有機物的檢出限保持在0.4～2.9 μg/L，相對標準偏差保持在1.6%～9.4%，加標回收率保持在83.9%～114.0%。經驗證，該方法表現出良好的精密度和準確度，操作簡單，能夠滿足多種應用需求。未來，要加強生活飲用水水質檢測技術的應用和革新，提升水質檢測效果，保障居民生活飲用水安全。

關鍵詞：生活飲用水；吹掃捕集-氣相色譜-質譜法；揮發性有機物；測定；方法檢出限；相對標準偏差；加標回收率

中圖分類號：X832；O657.63 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0048-06

Experimental Study on Simultaneous Determination of Multiple Volatile Organic Compounds in Water by Purge and Trap-Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LEI Qiong， ZHAO Hailing， HE Juan

（Ganzhou Center for Disease Control and Prevention， Ganzhou 341000， China）

Abstract： Purge and trap-gas chromatography-mass spectrometry is a mature water quality detection technology that can be used to determine various volatile organic compounds in drinking water. According to the Sanitary Standards for Drinking Water （GB 5749—2022）， there are mainly 34 volatile organic compounds that affect the quality of drinking water. The experiment uses purge and trap-gas chromatography-mass spectrometry to determine the content of 34 volatile organic compounds in 5 water samples （drinking water， surface water， groundwater， seawater and industrial wastewater）， verifying the actual determination effect of this method on volatile organic compounds. The results show that the detection limits of 34 volatile organic compounds remain 0.4～2.9 μg/L， the relative standard deviation remains 1.6%～9.4%， and the spiked recovery rate remains 83.9%～114.0%. After verification， this method exhibits good precision and accuracy， simple operation， and can meet various application requirements. In the future， it is necessary to strengthen the application and innovation of water quality testing technology for drinking water， improve the effectiveness of water quality testing， and ensure the safety of residents’ drinking water.

Keywords： drinking water; purge and trap-gas chromatography-mass spectrometry; volatile organic compounds; determination; method detection limit; relative standard deviation; spiked recovery rate

《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）明確規定我國生活飲用水及其水源的水質要求，提出質量控制指標與方法。隨著水質檢測技術的發展，水體污染物分析手段不斷更新。目前，水體內揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）的測定方法以吹掃捕集-氣相色譜-質譜法為主，該方法分離能力強，檢測靈敏度高，應用廣泛，操作簡便。但是，隨著飲用水質量控制要求的提高，新的水體污染物測定是否仍可以應用這一技術有待研究?；诖耍囼灢捎么祾卟都?氣相色譜-質譜法測定5種水樣（飲用水、地表水、地下水、海水和工業廢水）的34種揮發性有機物含量，根據《生活飲用水衛生標準》

（GB 5749—2022）的水體揮發性有機物測定要求，驗證該技術是否能夠保持原有的應用效果，在環境監測中仍然發揮積極的作用。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

試驗采集5種水樣，即飲用水、地表水、地下水、海水和工業廢水，使用甲醇作為試劑，調節水樣的揮發性有機物含量。試驗儀器主要有吹掃捕集儀、氣相色譜-質譜儀和色譜柱。

1.2 試驗方法

試驗采用相同的技術方案測定5種水樣，驗證這種檢測方法對不同作業環境的適應性。檢測5種水樣時，條件均保持不變。水樣吹掃流速控制在40 mL/min左右，樣品烘烤時間設定為6 min，溫度為200 ℃。

進樣口溫度設定為220 ℃，水樣分流比控制在30∶1。

離子源溫度控制在230 ℃，離子化能量為70 eV，全掃描的范圍為35～270 amu，溶劑延遲4 min，接口溫度為240 ℃[1]。

2 檢測結果與分析

2.1 樣品色譜分離處理

采用吹掃捕集-氣相色譜-質譜法檢測所有水樣中的34種揮發性有機物，總離子流色譜如圖1所示。在水質檢測中，34種揮發性有機物的分離水平均較為理想，有些待測物質的保留時間較為接近。吹掃捕集-氣相色譜-質譜法可以通過不同的特征離子對樣品的34種揮發性有機物進行定量分析和定性分析，保證檢測精度[2]。

2.2 吹掃捕集條件優化

根據水樣中揮發性有機物檢測要求，吹掃捕集條件優化將焦點放在《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）的5種污染物響應方面。此外，氯乙烯響應水平同樣較低，優化時需要重點考慮[3]。其間保持其他變量恒定，以吹掃溫度與吹掃時間為變量。根據優化操作要求，吹掃溫度控制在20～40 ℃，吹掃時間控制在5～30 min，具體結果如表1、表2所示。當吹掃溫度低于30 ℃時，6種揮發性有機物的響應水平出現明顯變化，均處于較高的水平。當吹掃溫度高于30 ℃時，氯乙烯、松節油與吡啶的響應水平呈下降趨勢[4]。隨著吹掃時間的延長，丙烯腈、丙烯醛與吡啶的響應水平呈上升趨勢，而氯乙烯與松節油的響應水平在吹掃10 min后明顯下降。綜上，水樣檢測中，吹掃時間設定為15 min，吹掃溫度控制在30 ℃。

確定測定條件后，試驗進一步分析不同脫附溫度與時間對6種待測揮發性有機物的影響。脫附溫度設置為170～210 ℃，脫附時間設置為1～7 min，具體結果如表3、表4所示。脫附溫度只對松節油有明顯的影響，其他物質受影響程度極小。在不同脫附時間的條件下，松節油、吡啶與丙烯腈的響應水平變化比較劇烈。當脫附時間為2～3 min時，所有物質都處于相對理想的響應水平。水樣檢測中，脫附溫度設定為180 ℃，時間控制在3 min左右[5]。

2.3 樣品檢測的標準曲線與方法檢出限

樣品檢測結果顯示，待測的34種揮發性有機物中，丙烯醛的濃度為25～500 μg/L，吡啶濃度為50～1 000 μg/L，其他32種揮發性有機物的濃度都保持在5～100 μg/L。相關性分析顯示，各種揮發性有機物濃度的相關系數保持在0.998 0～0.999 9，線性均較為理想[6]。之后，根據吹掃捕集-氣相色譜-質譜法的檢測步驟，平行測定34種揮發性有機物的最低濃度，共計7次。以各揮發性有機物濃度x為橫坐標，以其峰面積y為縱坐標，繪制標準曲線，計算方法檢出限，結果如表5所示。計算時設定平行測定次數為7次，t檢驗值為3.143，計算得到34種揮發性有機物的檢出限在0.4～2.9 μg/L，都顯著低于《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）的限值[7]。

2.4 樣品檢測方法的精密度與準確度

分別選取低濃度、中濃度、高濃度的樣品（各3份）進行精密度與準確度測定，樣品加標后，每份樣品平行測定6次，結果如表6所示。34種揮發性有機物的相對標準偏差在1.6%～9.4%，小于10%，滿足《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）中34種揮發性有機物的相對標準偏差應控制在30%以內的要求，吹掃捕集-氣相色譜-質譜法的精密度十分理想[8]。測定結果顯示，34種揮發性有機物的加標回收率在83.9%～114.0%，滿足《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）中34種揮發性有機物的加標回收率應控制在60%～130%的要求，該方法的準確度同樣十分理想[9]。

2.5 樣品檢測方法的實踐驗證

吹掃捕集-氣相色譜-質譜法能有效檢測《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）的34種揮發性有機物，在生活飲用水質量控制中具有很高的應用價值。采集5種水樣，具體包括飲用水、地表水、地下水、海水和工業廢水。加標量為25.0 μg/L時，測定5種水樣的34種揮發性有機物的加標回收率，結果如表7所示。其中，飲用水樣品和工業廢水樣品都檢出《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）所列的34種揮發性有機物。工業廢水樣品檢出的污染物為甲苯，甲苯濃度為3.7 μg/L，相對標準偏差為1.8%。除甲苯以外，工業廢水樣品未檢測到其他污染物。飲用水樣品檢出三氯甲烷與四氯化碳。其中，三氯甲烷的濃度為18.3 μg/L，四氯化碳的濃度為1.7 μg/L，2種污染物測定結果的相對標準偏差分別為3.8%與8.4%。除此之外，其他32種揮發性有機物未在樣品中檢出[10]。

數據顯示，所有水樣中，34種揮發性有機物測定結果的加標回收率保持在80.0%～119.0%，相對標準偏差都在10%以下。其中，乙醛、丙烯醛等新納入《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）的5種污染物的加標回收率保持在80.5%～110.0%，而相對特殊的1，2-二氯丙烷與萘測定結果的加標回收率則保持在80%～117%。這些指標都符合《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）的要求。最終認定，吹掃捕集-氣相色譜-質譜法在當前生活飲用水質量控制中仍有突出應用效果[11]。

3 結論

結合《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）

對揮發性有機物的新規定和水環境治理的新要求，試驗驗證吹掃捕集-氣相色譜-質譜法在當前生活飲用水質量控制中的應用效果。試驗應用該方法檢測5種常見水體的揮發性有機物含量，然后根據《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）進行對比分析。經驗證，5種

常見水體的34種揮發性有機物含量的檢出限、相對標準偏差與加標回收率都符合預期。因此，吹掃捕集-氣相色譜-質譜法檢測結果的精密度和準確度有充分保證，該方法在生活飲用水監測中具有很高的應用價值。

參考文獻

1 劉 敏，廖愛華，胡佳文，等.吹掃捕集/氣相色譜-質譜法測定水中56種揮發性有機物[J].廣東化工，2023（23）：130-133.

2 鄧文凱.吹掃捕集/氣相色譜-質譜法測定東營市飲用水源地中揮發性有機物[J].皮革制作與環保科技，2023（19）：6-8.

3 蘇 欣，鄭巧鑫，劉利容，等.吹掃捕集-氣相色譜-質譜法測定生活用水及塑料水管中20種揮發性有機物的含量[J].理化檢驗（化學分冊），2023（6）：720-725.

4 王玉霞，高向娜，李擁軍，等.基于響應面法的吹掃捕集-氣相色譜-質譜法測定生活飲用水中54種揮發性有機物的含量[J].理化檢驗（化學分冊），2023（5）：569-577.

5 唐華民，席 強，盧文婷.熱脫附-冷阱捕集-氣相色譜-質譜法測定工作場所空氣中50種揮發性有機物[J].實用預防醫學，2023（3）：321-324.

6 王 瑋，趙 瑩，劉存衛.吹掃捕集-氣相色譜-質譜聯用法快速檢測生活飲用水中55種揮發性有機物[J].中國衛生檢驗雜志，2022（24）：2945-2950.

7 劉娟娟，聶 鵬，黃忠輝，等.吹掃捕集氣相色譜-質譜法測定土壤中揮發性有機物的測量不確定度評定[J].科學技術創新，2022（34）：82-87.

8 方正杰，劉家榮，孫 滕，等.吹掃捕集-氣相色譜-質譜法測定水上玩具中65種揮發性有機物的遷移量[J].化學分析計量，2022（11）：52-58.

9 王 忠.吹掃捕集與氣相色譜質譜聯用測定飲用水中痕量揮發性有機物[J].科技資訊，2022（15）：127-129.

10 胡琳珊.吹掃捕集氣相色譜-質譜法測定水中59種揮發性有機物[J].化學分析計量，2022（7）：33-38.

11 萬 偉，袁 蕙，馬蘇甜，等.吹掃捕集/氣相色譜-質譜法測定石油煉制工藝廢催化劑浸出液中揮發性有機物[J].環境化學，2022（11）：3695-3704.