气相色谱质谱法测定土壤中甲基叔丁基醚

气相色谱质谱法测定土壤中甲基叔丁基醚

1.方法概述

1.1方法原理

样品中的挥发性有机物经高纯氦气（或氮气）吹扫后吸附于捕集管中，将捕集管加热并以高纯氦气反吹，被热脱附出来的组分经气相色谱分离后，用质谱仪进行检测。通过与待测目标化合物保留时间和标准质谱图或特征离子相比较进行定性，内标法定量。

1.2方法依据

HJ 605—2011土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法

1.3方法适用范围

本标准规定了测定土壤和沉积物中挥发性有机物的吹扫捕集/气相色谱-质谱法。

本标准适用于土壤和沉积物中65种挥发性有机物的测定。若通过验证本标准也可适用于其他挥发性有机物的测定。

当样品量为5g，用标准四极杆质谱进行全扫描分析时，目标物的方法检出限为0.2～3.2μg/kg，测定下限为0.8～12.8μg/kg。

2.试剂和材料

2.1空白试剂水：二次蒸馏水或通过纯水设备制备的水，使用前需经过空白检验，确认在目标化合物的保留时间区内无干扰峰出现或目标化合物浓度低于方法检出限。

2.2甲醇（CH₄O）：农残级，使用前需通过检验，确认无目标化合物或目标化合物浓度低于方法检出限。

2.3内标标准储备液：2000mg/L于甲醇中，溯源号：120004-02，批号：396190，品牌o2si。

2.4替代物储备溶液：2000mg/L于甲醇中，溯源号：120005-01，批号：394601，品牌o2si。

2.5甲基叔丁基醚储备液：2000mg/L于甲醇中，溯源号：CDAA-S-620126-AE-1ml，批号：K5580060，品牌安谱。

2.6载气：氮气，纯度99.999%，用净化管净化。

2.7载气：氦气，纯度99.999%，用净化管净化。

3.仪器和设备

注：本标准除特殊说明，分析时均使用符合国家标准A级标准的玻璃量器。

3.1气相色谱/质谱仪：安捷伦7890B-5977B，带有EI源，编号为QNJC/FX-083。

3.2吹扫捕集样品浓缩仪：美国OI Analytical Eclipse 4760/4100，编号为QNJC/FX-154。

3.3低温恒温槽：DC-2006，编号为QNJC/FX-152。

3.4分析天平：精度为0.01g，编号为QNJC/FX-023。

3.5毛细管色谱柱：安捷伦安捷伦DB-624，60m×250μm×1.4μm。

3.6容量瓶：10ml，精度为0.02ml。

3.7微量注射器：10μL、25μL、100μL、500μL。

3.8安捷伦进样瓶：2ml。

3.9棕色VOA瓶：40 ml棕色玻璃瓶，具聚四氟乙烯硅胶垫螺旋盖。

4.样品与现场质控样采集

4.1样品采集

土壤和沉积物样品的采集分别参照HJ/T166和GB17378.3的相关规定。可在采样现场使用用于挥发性有机物测定的便携式仪器对样品进行目标物含量高低的初筛。所有样品均应至少采集 3 份平行样品，并用60ml样品瓶（或大于60ml其他规格的样品瓶）另外采集一份样品，用于测定高含量样品中的挥发性有机物和样品含水率。

4.1.1手工进样方式的采样方法

本采样方法适用于无自动进样器的吹扫捕集装置。用铁铲或药勺将样品尽快采集至60ml样品瓶（或大于60ml其他规格的样品瓶）中，并尽量填满。快速清除掉样品瓶螺纹及外表面上黏附的样品，密封样品瓶。

4.1.2 自动进样方式的采样方法

本采样方法适用于带有自动进样器的吹扫捕集装置。采样前在每个40ml棕色样品瓶中放一个清洁的磁力搅拌棒，密封，贴标签并称重（精确至0.01g），记录其重量并在标签上注明。采样时，用采样器采集适量样品到样品瓶中，快速清除掉样品瓶螺纹及外表面上黏附的样品，密封样品瓶。

4.2现场质控样采集。

4.2.1全程序空白样

采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。与采样的样品瓶同时开盖和密封，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定，用于检查样品采集到分析全过程是否受到污染。

4.2.2运输空白样

采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。采样时其瓶盖一直处于密封状态，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定，用于检查样品运输过程中是否受到污染。

4.2.3现场平行样

跟随土样采集时在同一个采样点在同一时间、同样方法采集双份样品作为现场平行样。现场平行样的测定分析同其余样品。当每批次样品量≤20个时，应至少采集5%现场平行样。

4.2.4现场加标样（无）

5.样品运输和保存

样品采集后应冷藏避光运输，运回实验室后应尽快分析。实验室内样品存放区域应无有机物干扰，在4℃以下保存时间为7 d。

6.样品分析

6.1样品含水率的测定

取5g（精确至0.01 g）样品在（105±5）℃下干燥至少6 h，以烘干前后样品质量的差值除以烘干前样品的质量再乘以100，计算样品含水率w（%），精确至0.1%。

6.2样品前处理

6.2.1低含量样品的测定

若初步判定样品中挥发性有机物含量小于200 μg/kg时，用5g样品直接测定；初步判定含量为200～ 1000μg/kg时，用1g样品直接测定。

若吹扫捕集装置带有自动进样器时，将样品瓶轻轻摇动，确认样品瓶中的样品能够自由移动，称量并记录样品瓶重量（精确至0.01g）。用气密性注射器量取10.0ml空白试剂水，用微量注射器分别量取 25.0μL浓度为10mg/L的内标标准溶液和25.0μL浓度为10mg/L的替代物标准溶液加入样品瓶中，按照仪器参考条件（6.5）进行测定。

6.2.2 高含量样品的测定

对于初步判定目标物含量大于1000μg/kg的样品，从样品瓶中取5g左右样品于预先称重的40ml 无色样品瓶中，称重（精确至0.01g），然后迅速加入10.0ml甲醇，盖好瓶盖并振摇2min。静置沉降后，用微量注射器分别量取10.0～100μL提取液、25.0μL浓度为10mg/L的内标标准溶液和25.0μL浓度为10mg/L的替代物标准溶液至用气密性注射器量取的10.0ml空白试剂水作为试料，放入40ml样品瓶中（若无自动进样器，则直接放入吹扫管中），按照仪器参考条件（6.5）进行测定。

6.3空白样品的制备

称取5g石英砂并且加入10ml空白试剂水作为实验室分析空白样品，连同全程序空白样和运输空白样参照（6.2）中所示前处理过程进行分析测定。

6.4曲线的制备

6.4.1标准使用溶液的配制

6.4.1.1替代物使用液：用微量进样针分别准确移取50μL浓度为2000mg/L的替代物储备液于10ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线得到浓度为10mg/L的使用液。

6.4.1.2内标物使用液：用微量进样针准确移取50μL浓度为2000mg/L的内标物储备液于10ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线得到浓度为10mg/L的内标物使用液。

6.4.1.3甲基叔丁基醚使用液：移取50μL浓度为2000mg/L的标液于10ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线得到浓度为10mg/L的混标使用液。

6.4.2校准曲线的绘制

6.4.2.1校准曲线系列的配制

分别移取替代物使用液（10mg/L）、内标物使用液（10mg/L）和甲基叔丁基醚标液（10mg/L）至装有10ml空白试剂水的棕色VOA瓶中，取标体积如表1所示，加标以后立即用带有聚四氟乙烯垫片的盖子将棕色VOA瓶盖紧并放入自动吹扫捕集浓缩仪中进行测定。

表1 土壤挥发性有机物标准曲线配制表

6.4.2.2用平均相对响应因子绘制校准曲线

校准系列第 i 点中目标物（或替代物）的相对响应因子（RRF_i），按照（1）式进行计算：

RRF_{i= ……………………………………………………......}（1）

式中：RRF_i ——标准系列中第 i 点目标物（或替代物）的相对响应因子；

A_Isi ——标准系列中第 i 点目标物（或替代物）相对应内标定量离子的响应值；

A_i ——标准系列中第 i 点目标物（或替代物）的定量离子的响应值；

C_IS ——标准系列中内标的质量浓度，μg/L；

C_i ——标准系列中第 i 点目标物（或替代物）的质量浓度，μg/L。

目标物（或替代物）的平均相对响应因子，按照式（2）计算：

_{………………………………………………….............}（2）

式中：——目标物（或替代物）的平均相对响应因子；

RRF_i ——标准系列中第i点目标物（或替代物）的相对响应因子；

n ——标准系列点数。

RRF的标准偏差（SD），按照式（3）进行计算：

_{………………………………………………….............}（3）

RRF的相对标准偏差（RSD），按照式（4）进行计算：

RSD₌ 100% _{…………………………………………………...............}（4）

任一化合物和替代物的平均响应因子的相对标准偏差不能超过20%。如果初始校准中多于10%的化合物的相对标准偏差超过20%，并且线性相关系数无法达到最小限值（0.99），那么该色谱系统被视为不够精确、不能进行分析，需要重新配制校准曲线进行校准。

6.5样品与空白样的测定

样品与空白样品的前处理及分析步骤按照（6.2）中所示进行。同时本方法使用的色谱及吹扫捕集分析条件如下所示：

（a）气相色谱参考条件：

色 谱 柱：安捷伦DB-624（60m×250μm×1.4μm）。

程序升温：40℃（2min）→5℃/min→120℃→10℃/min→230℃（4min）。

进样口温度：230℃。

柱（氦气）流量：1.0 ml/min。

分流比：8：1。

（b）质谱参考条件：

扫描方式：全扫描（SCAN）。

扫描范围：35~550amu。

离子源温度：230℃。

四级杆温度：150℃。

传输线温度：230℃。

离子化能量：70eV。

溶剂延迟：2min。

（c）吹扫捕集条件

吹扫温度：40℃。

吹扫时间：11min。

预脱附温度：180℃。

脱附温度：190℃。

烘烤温度：210℃。

烘烤时间：10min。

（d）仪器性能核查

在仪器使用前、样品分析前及每运行24 h，气相色谱质谱仪系统必须进行仪器性能检查。取调谐标准溶液BFB加入到10ml空白试剂水中，通过吹扫捕集装置进样，用GC/MS进行分析，得到的BFB关键离子丰度应满足下表 2 的规定标准。否则需对质谱仪的一些参数进行调整或清洗离子源。

表2 4-溴氟苯（BFB）关键离子及丰度标准

6.6 结果计算与表示

6.6.1定性分析

对于每一个目标化合物，应使用标准溶液或通过校准曲线经过多次进样建立保留时间窗口，保留时间窗口为±3倍的保留时间标准偏差，样品中目标化合物的保留时间应在保留时间的窗口内。

对于全扫描方式，目标化合物在标准质谱图中的丰度高于30%的所有离子应在样品质谱图中存在，而且样品质谱图中的相对丰度与标准质谱图中的相对丰度的绝对值偏差应小于20%。例如，当一个离子在标准质谱图中的相对丰度为30%，则该离子在样品质谱图中的丰度应在10%~50%之间。对于某些化合物，一些特殊的离子如分子离子峰，如果其相对丰度低于30%，也应该作为判别化合物的依据。如果实际样品存在明显的背景干扰，则在比较时应扣除背景影响。

在本方法测定条件下的挥发性有机物总离子流图如下图1所示：

1、甲基叔丁基醚； 2、二溴氟甲烷（替代物）； 3、氟苯（内标）； 4、甲苯-D8（替代物）； 5、氯苯-D5（内标）； 6、4-溴氟苯（替代物）； 7、1,4-二氯苯-D4（内标）；

图1 挥发性有机物的总离子流图

6.6.2定量分析

当目标物（或替代物）用平均相对响应因子进行校准时，试料中目标物的质量浓度C_X按照式（5）

C_{X= ………………………………………...………...............}（5）

式中：C_X ——样品中目标化合物的质量浓度，μg/L；

A_X ——目标化合物定量离子的响应值；

A_IS ——目标化合物相对应内标定量离子的响应值；

C_IS ——内标物的质量浓度，μg/L；

——目标化合物的平均相对响应因子；

当目标物采用线性或非线性校准曲线进行校准时，试料中目标物质量浓度C_X通过相应的校准曲线计算。

1）对于低含量样品，样品中目标物的含量（μg/kg）按照式（6）进行计算：

ω=_{………………………………………..……...............}（6）

式中：ω——样品中目标物的含量，μg/kg；

5 ——试料体积，ml；

C_X ——试料中目标物的质量浓度，μg/L；

w ——样品的含水率，%；

m ——样品量，g

2）对于高含量样品，样品中目标物的含量（μg/kg）按照式（7）进行计算：

ω=_{……………………………………………...............}（7）

式中：ω——样品中目标物的含量，μg/kg；

5 ——试料体积，ml；

C_X ——试料中目标物的质量浓度，μg/L；

V_C——提取液体积，ml；

w ——样品的含水率，%；

V_s——用于吹扫的提取液体积，ml；

m ——样品量，g；

k——提取液稀释倍数。

注：若样品含水率大于10%时，提取液体积V_C应为甲醇与样品中水的体积之和；若样品含水率小于等于10%，提取液体积V_C为10 ml。

6.6.3 结果表示

当测定结果小于100μg/kg时，保留小数点后1位；当测定结果大于等于100μg/kg时，保留3位有效数字。在使用本标准规定的毛细管柱时，间二甲苯和对二甲苯的测定结果为两者之和。

7.质量保证和质量控制

7.1检出限测定

对5g石英砂进行体积为2μL浓度为10mg/L的加标实验，前处理步骤同（6.1~6.2）中所示，平行测定7次后测得的检出限值如下表1-1和1-2：

表1-1 土壤中挥发性有机物检出限测定值（t值为3.143）

结论：经过7次平行测定得出土壤在本方法的检出限为1.0μg/kg，满足标准规定的检出限值（0.2μg/kg~3.2μg/kg）。

表1-2 沉积物中挥发性有机物检出限测定值（t值为3.143）

结论：经过7次平行测定得出沉积物在本方法的检出限为1.0μg/kg，满足标准规定的检出限值（0.2μg/kg~3.2μg/kg）

7.2测定下限

本方法以4倍检出限来作为测定下限，最终的测定下限值如下表2-1和2-2中所示：

表2-1 土壤方法验证测定下限值

表2-2 沉积物方法验证测定下限值

结论：根据表中所示结果得出实验得出的测定下限都满足方法HJ605-2011中规定的数值。

7.3精密度测定

7.3.1现场平行

对土壤和沉积物分别进行2次平行测定，测定的结果如下表3和表4所示：

表3 土壤样品平行性测定结果（单号：21MN0009）

表4 沉积物样品平行性测定结果（单号：21MN0010）

结论：对土壤和沉积物样品分别进行2次平行测定，平行样品之间的相对偏差均满足≤20%的要求。

7.3.2分析平行

对5g石英砂模拟土壤基质分别进行5μL（10mg/L）、25μL（10mg/L）、100μL（10mg/L）低、中、高三种不同浓度的加标实验，然后加入10ml实验室空白水样，前处理步骤同（6.1~6.2）中所示，三种浓度各平行测定7次后测得的检出限值如表5-1~表7-1所示：

表5-1 曲线低浓度点加标实验测定值

表6-1 曲线中间浓度点加标实验测定值

表7-1 曲线高浓度点加标实验测定值

结论：从上述三种浓度加标实验测定值得出甲基叔丁基醚进行低、中、高三种不同浓度加标测定的精密度值（RSD%）为5.5%、4.9%、5.7%，满足相对标准偏差（RSD%）≤15%的要求。

对5g沉积物基质分别进行5μL（10mg/L）、25μL（10mg/L）、100μL（10mg/L）低、中、高三种不同浓度的加标实验，然后加入10ml实验室空白水样，前处理步骤同（6.1~6.2）中所示，三种浓度各平行测定7次后测得的检出限值如表5-2~表7-2所示：

表5-2 曲线低浓度点加标实验测定值

表6-2 曲线中间浓度点加标实验测定值

表7-2 曲线高浓度点加标实验测定值

结论：从上述三种浓度加标实验测定值得出甲基叔丁基醚进行低、中、高三种不同浓度加标测定的精密度值（RSD%）为3.0%、5.7%、3.3%，满足相对标准偏差（RSD%）≤15%的要求。

7.4准确度测定

7.4.1质控样（无）

7.4.2加标回收率

对5g石英砂和沉积物进行基质加标进行回收率测定，加标体积为25μL，加标浓度为10mg/L，然后按照（6.1~6.2）中所示的前处理步骤进行分析测定，最终的加标结果如下表8-1和8-2所示：

表8-1 土壤挥发性有机物加标回收率测定值

表8-2 土壤挥发性有机物加标回收率测定值

结论：对5g石英砂和沉积物样品分别进行甲基叔丁基醚加标，测得的回收率分别为107%和108%，满足加标回收率70%~130%的要求。

7.5空白样测定

7.5.1全程序空白

采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。与采样的样品瓶同时开盖和密封，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定，测定结果如下表9所示：

表9 全程序空白测定结果

结论：经过测定得出全程序空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

7.5.2运输空白

采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。采样时其瓶盖一直处于密封状态，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定。对运输空白的测定结果如下表10所示：

表10 现场空白测定结果

结论：经过测定得出运输空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

7.5.3分析空白

取5g石英砂加入10ml实验室空白水样，按照（6.1）中步骤进行全程序测定，分析空白的测定结果如下表11所示：

表11 分析空白测定结果

结论：经过测定得出分析空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

7.6曲线校准

用微量进样针分别移取替代物使用液（10mg/L）、内标物使用液（10mg/L）和甲基叔丁基醚标液（10mg/L）至装有10ml空白试剂水的棕色VOA瓶中，取标体积如表1所示，配制成浓度为5μg/L、10μg/L、25μg/L、50μg/L、100μg/L的校准曲线系列。最后以浓度比为横坐标，响应比为纵坐标绘制标准曲线。所得的曲线信息如下表12所示：

表12 土壤挥发性有机物校准曲线

结论：化合物甲基叔丁基醚的校准曲线均满足方法响应因子相对标准偏差≤20%的要求。

8.结论

（1）对5g石英砂和沉积物样品分别进行体积为2μL浓度为10mg/L的加标实验，经过7次平行测定得出土壤和沉积物在本方法的检出限为1.0μg/kg，满足标准规定的检出限值（0.2μg/kg~3.2μg/kg）。

（2）本方法以4倍检出限来作为测定下限，实验得出的测定下限都满足方法HJ605-2011中规定的数值。

（3）对土壤和沉积物样品分别进行2次平行测定，平行样品之间的相对偏差均满足≤20%的要求。

（4）对5g石英砂分别进行5μL（10mg/L）、25μL（10mg/L）、100μL（10mg/L）低、中、高三种不同浓度的加标实验，然后加入10ml实验室空白水样，从上述三种浓度加标实验测定值得出土壤挥发性有机物中甲基叔丁基醚的精密度（RSD%）为5.5%、4.9%、5.7%，满足相对标准偏差（RSD%）≤15%的要求；对5g沉积物基质分别进行5μL（10mg/L）、25μL（10mg/L）、100μL（10mg/L）低、中、高三种不同浓度的加标实验，然后加入10ml实验室空白水样，从上述三种浓度加标实验测定值得出沉积物挥发性有机物中甲基叔丁基醚的精密度（RSD%）为3.0%、5.7%、3.3%，满足相对标准偏差（RSD%）≤15%的要求。

（5）对5g石英砂和沉积物分别进行基质加标进行回收率测定，加标体积为25μL，加标浓度为10mg/L，测得的平均回收率分别为107%和108%，满足加标回收率70%~130%的要求。

（6）采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。与采样的样品瓶同时开盖和密封，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定，经过测定得出全程序空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

（7）采样前在实验室将空白试剂水放入样品瓶中密封，将其带到采样现场。采样时其瓶盖一直处于密封状态，随样品运回实验室，按与样品相同的分析步骤进行处理和测定，经过测定得出运输空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

（8）取5g石英砂加入10ml实验室空白水样，经过测定得出分析空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

（9）用微量进样针分别移取替代物使用液（10mg/L）、内标物使用液（10mg/L）和甲基叔丁基醚标液（10mg/L）至装有10ml空白试剂水的棕色VOA瓶中，取标体积如表1所示，配制成浓度为5μg/L、10μg/L、25μg/L、50μg/L、100μg/L的校准曲线系列。最后以浓度比为横坐标，响应比为纵坐标绘制标准曲线。化合物甲基叔丁基醚的校准曲线满足方法响应因子相对标准偏差≤20%的要求。

综上所述，本检测中心具备对化合物甲基叔丁基醚使用HJ 605-2011土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法的检测能力。

9.注意事项

9.1仪器分析过程中的主要干扰来自样品的交叉污染。当分析了高浓度样品后应插一针空白，再分析下一个样品。

9.2在实验过程中应穿着实验服，佩戴好实验防护用具，如手套、护目镜等。

9.3当测定结果小于100μg/kg时，保留小数点后1位；当测定结果大于等于100μg/kg时，保留3位有效数字。在使用本标准规定的毛细管柱时，间二甲苯和对二甲苯的测定结果为两者之和。

9.4实验过程中使用的标品及试剂对人体有害，应避免误食及接触皮肤，如沾染皮肤应及时用大量水冲洗，如误食应及时就医。

9.5在使用玻璃器皿时应注意被玻璃划伤。

9.6实验过程中产生的废弃物应注意收集，交由有资质的单位进行处理。

9.7仪器进样口、柱箱和检测器等部件具有高温，在日常维护时应先对仪器进行降温，并且佩戴隔热手套防止烫伤。如不慎烫伤应及时擦拭烫伤膏，严重时需及时就医。

9.8主要污染来自溶剂、试剂、不纯的惰性吹扫气体、玻璃器皿和其他样品处理设备。应使用纯化后

的溶剂、试剂和惰性吹扫气体，样品贮存和分析时应尽量避免实验室中其他溶剂的污染，玻璃器皿和其

他样品处理设备应清洗干净，不应使用非聚四氟乙烯密封垫圈、塑料管或橡胶组分的流量控制器，气相

色谱载气管线及吹扫气管线应是不锈钢管或铜管，实验室分析人员的衣物不应有溶剂污染，特别是二氯

甲烷污染。

9.9每次分析样品前检查洗针瓶内空白试剂水是否用尽，并且检查废液瓶是否已满，及时倾倒废液避免溢出。

9.10若样品中含有大量水溶性物质、悬浮物、高沸点有机化合物或高含量有机化合物，在分析完后需

用肥皂水和空白试剂水清洗吹扫装置和进样针，然后在烘箱中105℃烘干。

9.11若样品中有些高沸点有机化合物被吹脱出来，它们将在目标物之后流出色谱柱。在程序升温完成

后，气相色谱应有烘烤时间确保高沸点有机化合物流出色谱柱。

9.12酮类物质的吹扫温度升至 80 ℃，吹扫捕集效率和回收率可明显提高。

9.13当分析空白试验样品时发现苯和苯乙烯出现异常高值，表明捕集肼中Tenax填料可能变质失效，需进行确认，必要时需更换捕集管。

9.14在测定高含量样品时，若样品含水率大于10%时，提取液体积V_C应为甲醇与样品中水的体积之和；若样品含水率小于等于10%，提取液体积V_C为10ml。