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水、土壤和底泥中偶氮染料（AZO)的检测-气相色谱质谱法

通标小菜鸟

2021/11/23
菜鸟分析队

私聊

气质联用（GCMS）

偶氮染料被广泛应用于服装印染行业，它是印染工艺中应用最广泛的一类人工合成染料。偶氮染料被用于布料纤维等产品的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。这类化合物在特殊条件下可以分解产生20多种致癌芳香胺，这些致癌芳香胺对人体有害，具有致癌作用。含有偶氮染料的废水正常情况下经处理合格后排放，但是也有些厂家偷排未经处理或处理不达标的废水至河流中，造成环境中的偶氮染料成分超标，污染环境并危及人类健康。偶氮染料目前是是国际环保要求的必检项目之一，检验方法有薄层色谱法（TLC），气相色谱及质谱联用法（gc-MSD）及高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p]液相色谱法[/url]（HPLC），这里主要介绍目前比较常用的气相色谱质谱法。

1.范围与应用

此方法适用于检测水、土壤、沉积物和污泥样品中的偶氮染料类化合物的浓度。信息列于表5中。

本方法中的偶氮染料是指偶氮染料中能释放致癌物质的被还原后的胺类化合物。目标化合物的信息列于

表5。

2. 原理

2.1 水中的偶氮染料在pH>11的碱性条件下经低亚硫酸钠还原成相应的芳胺类再用二氯甲烷经分液漏斗液-液萃取，再K-D浓缩后gc-MS分析。

2.2 土壤、沉积物和污泥中的偶氮染料用丙酮提取后KD-浓缩后加入水中按水样的步骤经还原萃取K-D浓缩后gc-MS分析。

3. 干扰

3.1低亚硫酸钠会还原测试测试化合物中的偶氮基和硝基,故当其还原产物有检测出时，需重新测试样品(不加低亚硫酸钠，直接萃取)。

3.2 样品基质较脏时，浓缩液需要过中性氧化铝层析柱。

备注；

① 2-Amino-4-Nitrotoluene会被还原成2,4-Toluylenediamine

② p-Aminoazobenzene 可被还原成Aniline和1,4-Phenylenediamine

③ o-Aminoazotoluene可被还原成o-Toluidine和2,4-Toluylenediamine

④ 5-Nitro-o-anisidine可被还原成2,4-Diaminoanisole

4. 设备与装置

4.1样品前处理装置

4.1.1分液漏斗：1L或2L带有聚四氟乙烯活塞的分液漏斗。

4.1.2 250 mL玻璃样品瓶以及配套的特氟龙垫片。

4.1.3量筒：100 mL, 500 mL, 1000mL。

4.1.4水浴锅：可控制温度的水浴锅必须在通风橱中使用。

4.1.5 pH试纸：pH测试范围需包括萃取液可能的pH范围。

4.1.6K-D装置。

4.1.7 250mL样品瓶摇床

4.1.8 分液漏斗振荡器

4.1.9分析天平：精确至0.001g和0.0001克。

4.1.10 安捷伦手动注射器 (10μL, 20 μL,50μL, 100μL, 250 μL, 500μL,1000 μL)

4.1.11 马弗炉

4.1.12 250 mL烧瓶

4.1.13 氧化铝层析柱净化装置。

4.1.14 氮吹仪

4.1.15 200ml 氮吹管。

4.2气相色谱/质谱系统

4.2.1 安捷伦6890/5973N gc-MS系统、7890A/5975C gc-MS系统及7890B/5977A gc-MS系统，分流/不分流进样。

4.2.2 色谱柱：安捷伦DB-5MS 30 m x 0.25 mm x 0.25 μm，或同等材质色谱柱。

5. 标样与试剂

5.1试剂

5.1.1 丙酮：农残级。

5.1.2二氯甲烷：农残级。

5.1.3 无水硫酸钠：马弗炉400 ℃烘 4 小时。

5.1.4 氯化钠：马弗炉400 ℃烘 4 小时。

5.1.5 将40 g的氢氧化钠溶解在水中，并定容至100 mL。

5.1.6 低亚硫酸钠：分析纯

5.1.7 中性氧化铝（(100-200)和（200-300）目）分别取100-200目和200-300目的中性氧化铝，在马弗炉400 ℃下烘4 h，冷却至室温1:1混合均匀，加入质量分数为3%的Milli-Q水，充分摇匀20 min。

5.1.8 Milli-Q水

5.2 标准物质

表1 偶氮化合物标准物质

NO.	Compound	Brand	Purity
序号	化合物	品牌	纯度
5.2.1	2-Amino-4-nitrotoluene	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	2-氨基-4-硝基甲苯
5.2.2	4-Chloroanline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4-氯苯胺
5.2.3	p-toluidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	对甲苯胺
5.2.4	p-aminoazobenzene	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4-氨基偶氮苯
5.2.5	n-Ethylaniline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	N-乙基苯胺
5.2.6	n,n-diethylanaline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	N,N-二乙基苯胺
5.2.7	m-toluidine	J&K Chemical	≥ 96%
	间甲苯胺
5.2.8	4-Amino-2',3-dimethylazobenzene	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	邻氨基偶氮甲苯
5.2.9	2,6-Xylidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	2,6-二甲基苯胺
5.2.10	N-Methylaniline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	N-甲基苯胺
5.2.11	2- naphthylamine	Chem Service	≥ 96%
	2-萘胺
5.2.12	3,3'-Dimethoxybenzidine	Chem Service	≥ 96%
	3,3'-二甲氧基联苯胺
5.2.13	2-chloroaniline	AccuStandard	≥ 96%
	2-氯苯胺
5.2.14	2-methoxy-5-methylaniline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	2-甲氧基-5-甲基苯胺
5.2.15	2-Anisidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	邻甲氧基苯胺
5.2.16	2,4-Xylidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	2,4-二甲基苯胺
5.2.17	2-Methoxy -5- nitroaniline	Chem service	≥ 96%
	2-甲氧基-5-硝基苯胺
5.2.18	4-chloro-2-methylaniline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4-氯邻甲苯胺
5.2.19	o-toluidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	邻甲基苯胺
5.2.20	Aniline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	苯胺
5.2.21	2,4,5-Trimethylaniline	Chem service	≥ 96%
	2,4,5-三甲基苯胺
5.2.22	4-Aminobiphenyl	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4-氨基联苯
5.2.23	3,3-Dichlorobenzine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	3,3'-二氯联苯胺
5.2.24	4,4-Methylene-bis(2-Chloroaniline)	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷
5.2.25	4-4'-Oxydianiline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4,4'-二氨基二苯醚
5.2.26	4,4'-Diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷
5.2.27	4,4'-Diaminodiphenylmethane	Chem service	≥ 96%
	4,4'-二氨基二苯甲烷
5.2.28	2,4-Diaminotoluene	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	2,4-二氨基甲苯
5.2.29	4-Methoxy-1,3-phenylenediamine	Chem service	≥ 96%
	4-甲氧基间苯二胺
5.2.30	4,4'-Thiodianiline	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	4,4'-二氨基二苯硫醚
5.2.31	p-Phenylenediamine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	对苯二胺
5.2.32	benzidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	联苯胺
5.2.33	O-Tolidine	Dr.Ehrenstorfer	≥ 96%
	3,3'-二甲基联苯胺

备注：所有的标准物质均可以用其等效品牌。

5.3标准品储备液 (2000 mg/L)

用分析天平分别称取标准品0.02 g±0.001g（5.2），用二氯甲烷溶解，转移至10.0mL的容量瓶中，定容至刻度，摇匀转移至标样瓶里按要求贮存并使用。

备注：在保证标准品能够完全溶解的情况下，也可以按实际称量结果来确定标准储备液的浓度。

5.4内标储备溶液 (4000 mg/L)

内标标样，内标包括1,4-二氯苯-d₄，萘-d₈，苊-d₁₀，菲-d₁₀，屈-d₁₂，芘-d₁₂。

5.5 中间标准溶液，50 mg/L

将以上33种单标(5.3)混合，配置成50 mg/L的中间使用溶液，避光保存。

5.6 中间标准溶液，5.0 mg/L

将中间标准溶液用二氯甲烷稀释至标准工作溶液5 mg/L (5.5)备用。

5.7 中间内标溶液

将标准溶液用二氯甲烷稀释至中间浓度(10 mg/L)备用。

5.8标准工作溶液

用二氯甲烷稀释5 mg/L中间标准溶液（5.6）,如表2

表2 标准曲线的配制

水平	目标化合物的浓度（μg/L）	加入标准品的体积(5.6) （μL）	定容体积（mL）
水平	目标化合物的浓度（μg/L）	加入标准品的体积(5.6) （μL）	定容体积（mL）	1	20	4	1
2	50	10	1
3	100	20	1
4	200	40	1
5	500	100	1

备注1：所有的标准储备溶液需保存在-18+4℃的条件下，标准储备溶液的有效期为12个月，或者在质量控制检验中发现有问题时则立即更换。中间使用标准溶液需保存在4±4 ℃的条件下，储备期为6个月，或者在质量控制检验中发现有问题时则立即更换，标准工作溶液中间使用标准溶液需保存在4±4 ℃的条件下，储备期为1个月

6. 步骤

6.1 水样

6.1.1 取500 mL 水样放于用二氯甲烷润洗过的分液漏斗中。

6.1.2 水样用10 mol/L NaOH溶液（5.1.5）调节pH值>11。

6.1.3加入25 g的氯化钠(5.1.4)，再加入50 g低亚硫酸钠（5.1.6）摇匀放置在摇床上（200-250 r/min）反应15 min。然后再分别用60 mL的二氯甲烷溶液萃取3次。每次萃取时间至少3分钟，要注意放气。

6.1.4混合三次萃取液至250 mL烧瓶中，并放入足够量的Na₂SO₄（5.1.3）进行干燥脱水，然后将二氯甲烷溶液通过装有一层无水硫酸钠的玻璃漏斗过滤至K-D装置中，向烧瓶中加入15-20 mL二氯甲烷，摇动烧瓶然后将洗液过滤至K-D装置中，再重复洗涤一次。向K-D装置中加入2到5粒沸石。

6.1.5 将K-D装置放置在水浴锅中（温度在65-75℃之间），当液体的体积达到1 mL以下时，将K-D装置取出冷却至少10分钟；

6.1.6 用二氯甲烷将浓缩液定容至1 mL，然后转移至2 mL的色谱进样瓶中并盖紧瓶盖。

6.1.7 取50 μL样品至气相色谱进样瓶中，加入5 μL 10 μg/mL（5.4.2）内标物标准使用溶液，使其最终浓度为1 μg/mL。将样品瓶盖紧，混合均匀后用gc-MS分析。

6.2 土壤、底泥和污泥样品

6.2.1 丢弃样品中的树根、树叶和石头等。称取混合均匀的样品10±0.05 g放入250 mL瓶中。

6.2.2无孔或湿土样需加入足量的无水硫酸钠，加入丙酮（5.1.1）剧烈振摇样品瓶直至样品可以自由流动，用金属勺将大块样品破碎，盖上盖子后放置在200-250转每分钟以上的摇床上振摇2小时。

6.2.3振摇结束后，样品静置沉降1-2分钟，然后将上层溶剂通过装有无水硫酸钠的玻璃漏斗过滤至K-D装置中，向样品瓶中加入15-20 mL的丙酮，盖紧盖子，手动振摇1-2分钟，将洗涤液过滤至K-D装置中，再重复洗涤1次。向K-D装置中加入2-5粒沸石。

6.2.5将K-D装置放置在水浴锅中（温度在70-85℃之间），当液体的体积达到1 mL以下时，将K-D装置取出冷却至少10分钟；

6.2.3 将浓缩液加入500ml Milli-Q水中，按照水样的处理步骤进行处理（6.1.2-6.1.7）

6.3 净化

6.3.1 当浓缩液基质较脏时我们需要采用中性氧化铝层析柱净化：

6.3.2用正己烷润洗层析柱，再加入层析柱一半高度的正己烷，再称取中性氧化铝（5.1.7）10 g加入层析柱中，加1 cm厚的无水硫酸钠，装好柱子。

6.3.4 将样品浓缩液溶剂转换为正己烷，将正己烷溶液转移到层析柱中，先用35 mL正己烷洗涤净化柱并弃，然后用80 mL二氯甲烷洗脱至氮吹管收管，该洗脱液氮吹浓缩至容至1 mL。

6.3.5取50 μL样品至气相色谱进样瓶中，加入5 μL 10 μg/mL（5.4.2）内标物标准使用溶液，使其最终浓度为1μg/mL。将样品瓶盖紧，混合均匀后用gc-MS分析。

7. 仪器分析

7.1 仪器分析条件

Parameters 参数	Descriptions设置条件
Injector temperature 进样口温度	300 °C
Column 色谱住	DB-5 MS (30.0 m250 μm0.25 μm)
Initial column temperature and hold time 色谱柱初始温度与保持时间	60 °C for 3 min;
Column temperature program 色谱柱升温程序	60-310 °C at 30 °C/min, hold for 4 min
Column flow 柱流速	1.0 mL/min
Sample injection 样品进样体积 Mass range 质谱扫描范围	Splitless, 2 μL 35-550 amu
Source temperature 离子源温度	230 °C
MS Quad temperature 四极杆温度	150 °C

7.2 提取离子扫描分组见表3.

表3 SIM参数

Start time(min)	Default (ms)	group	calc	ion
0	50	1	2.3	66,77,92,93,99,106,107,136
6.16	20	2	1.8	77,80,92,94,95,100,104,106,107,108,109,120,121, 122,123,127,129,134,135,137,138,140,141,149
8.35	30	3	2.4	94,106,115,116,122,141,143,152,153,168,169,188
9.89	30	4	1.9	77,80,92,106,108,120,156,167,171, 182,184,185,197,198,200
10.8	20	5	2.1	91,106,120,124,134,180,182,184,186,195,196, 201,211,212,216,225,226,231,244,252,254,266

7.3 计算

7.3.1水样

7.3.2土壤、沉积物和污泥样品

V: 样品的取样体积（mL）

V:样品的定容体积（mL）

W: 样品的称样量（g）

C：仪器读数(mg/L)

DW：样品干重 %

D.F: 稀释因子

8. 质量控制要求

质量控制数据和允许范围见表4：

表4 质控规格和验收准则

项目	浓度（μg/L）	可接受范围	频率
标准曲线	20,50,100,200,500,1000	%RSD≤20%	当标准曲线检查超出范围时
标准曲线控制	200	Recovery: 70% ~ 130%	At least once every 20analysis
方法空白	/	< 5 ug/L	Each batch or every 20 samples
实验室控制样	200	回收率的范围见表6 70%化合物	Each batch or every 20 samples
平行样	/	RPD < 35%	Each batch or every 20 samples
RPD（相对百分比差值）= 2\|X₁-X₂\| / (X₁+X₂)

9. 方法性能

表7列出了本方法中水质、土壤、沉积物和污泥中目标化合物的的方法检出限和报告限。

表5偶氮化合物信息

NO: 序号	English names英文名称	Cas,NO. cas号	structured结构式
1	2-Amino-4-nitrotoluene	99-55-8
2	4-Chloroanline	106-47-8
3	p-toluidine	106-49-0
4	p-aminoazobenzene	60-09-3
5	n-Ethylaniline	103-69-5
6	n, n-diethylanaline	91-66-7
7	4,4-Methylene-bis(2-Chloroaniline)	101-14-4
8	m-toluidine	108-44-1
9	O-Tolidine	119-93-7
10	4-Amino-2',3-dimethylazobenzene	97-56-3
11	4-4'-Oxydianiline	101-80-4
12	2,6-Xylidine	87-62-7
13	N-Methylaniline	100-61-8
14	2-Naphthylamine	91-59-8
15	3,3'-Dimethoxybenzidine	119-90-4
16	2-chloroaniline	95-51-2
17	4,4'-Diamino-3,3'-dimethyldiphenyl methane	838-88-0
18	4,4'-Diaminodiphenylmethane	101-77-9
19	2,4-Diaminotoluene	95-80-7
20	4-Methoxy-1,3-phenylenediamine	615-05-4
21	2-methoxy-5-methylaniline	120-71-8
22	2-Anisidine	90-04-0
23	2,4-Xylidine	95-68-1
24	2-Methoxy -5- nitroaniline	99-59-2
25	4,4'-Thiodianiline	139-65-1
26	4-chloro-2-methylaniline	95-69-2
27	o-toluidine	95-53-4
28	Aniline	62-53-3
29	p-Phenylenediamine	106-50-3
30	2,4,5-Trimethylaniline	137-17-7
31	4-Aminobiphenyl	92-67-1
32	benzidine	92-87-5
33	3,3-Dichlorobenzine	91-94-1

表6 水、土壤，沉积物和底泥中实验室控制样的范围要求

	The range of recovery （LCS）回收率范围（LCS）
	The range of recovery （LCS）回收率范围（LCS）
	water 水样		soil 土样
compounds 化合物	LOW低点	HIGH高点	LOW低点	HIGH高点
Aniline	70	130	70	130
o&m&p-Toluidine	70	130	70	130
2,4&2,6-Xylidine	70	130	70	130
o-Anisidine	70	130	70	130
2-Chloroaniline	70	130	70	130
p-Chloroaniline	70	130	70	130
p-Cresidine	70	130	70	130
2,4,5-Trimethylaniline	70	130	70	130
4-Chloro-o-Toluidine	70	130	70	130
2-Naphthylamine	70	130	70	130
2-Amino-4-Nitrotoluene	70	130	70	130
4-Aminodiphenyl	70	130	70	130
p-Aminoazobenzene	70	130	70	130
o-Aminoazotoluene	70	130	70	130
4,4-Methylene-Bis(2-Chloroaniline)	70	130	70	130
3,3-Dichlorobenzidine	70	130	70	130
n-Methylaniline	70	130	70	130
n-Ehtylaniline	70	130	70	130
n-n-Diethylanaline	70	130	70	130
5-Nitro-o-anisidine	70	130	70	130
1,4-Phenylenediamine	40	160	40	160
2,4-Toluylenediamine	30	120	30	120
2,4-Diaminoanisole	30	120	30	120
4-4'-Oxydianiline	30	120	30	120
4,4'-Diaminodiphenylmethane	30	120	30	120
Benzidine	30	120	30	120
4,4'-Diamino-3,3'dimethyldiphenyl	30	120	30	120
O-Tolidine	30	120	30	120
4,4'-Thiodianiline	30	120	30	120
3,3'-Dimethoxybenzidine	30	120	30	120

表7 本方法测定的偶氮化合物（水、土壤、沉积物和污泥）

Compound	RT (min)	Primary Ion	Secondary Ion	MDL		LOR
化合物	保留	主要离子	次要离子	方法检出限		最终检出限
				Water	Soil	Water	Soil
				(μg/L)	(mg/kg)	(μg/L)	(mg/kg)
Internal standard 内标
Phenanthrene-d10	9.492	188.1
Target Compounds
目标化合物
Aniline	5.18	93	66,92	0.022	0.001	0.1	0.01
苯胺
o&p&m-Toluidine	5.982	106	107,77	0.052	0.002	0.3	0.03
邻&间&对甲苯胺
2,4&2,6-Xylidine	6.608	121	120,106	0.021	0.001	0.1	0.01
2,4&2,6-二甲基苯胺
o-Anisidine	6.641	108	80,123	0.011	0.001	0.1	0.01
邻甲氧基苯胺
2-Chloroaniline	6.365	127	129,92	0.020	0.001	0.1	0.01
2-氯苯胺
p-Chloroaniline	6.818	127	129,92	0.020	0.001	0.1	0.01
4-氯苯胺
p-Cresidine	7.194	122	137,94	0.025	0.001	0.1	0.01
2-甲氧基-5-甲基苯胺
2,4,5-Trimethyl -aniline	7.305	120.1	135,134	0.015	0.001	0.1	0.01
2,4,5-三甲基苯胺
4-Chloro-o-Toluidine	7.349	141	106,140	0.023	0.001	0.1	0.01
4-氯邻甲苯胺
2-Naphthylamine	8.559	143	115,116	0.023	0.001	0.1	0.01
2-萘胺
2-Amino-4-Nitrotoluene	8.716	152	77,106	0.022	0.001	0.1	0.01
2-氨基-4-硝基甲苯
4-Aminodiphenyl	9.335	169	168,141	0.014	0.001	0.1	0.01
4-氨基联苯
p-Aminoazobenzene	10.459	92	120,197	0.022	0.001	0.1	0.01
4-氨基偶氮苯
o-Aminoazotoluene	11.014	106	225,91	0.022	0.001	0.1	0.01
邻氨基偶氮甲苯
4,4-Methylene-bis (2-Chloroaniline)	11.641	231	266,195	0.023	0.001	0.1	0.01
4,4-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷
3,3-Dichlorobenzine	11.641	252	254,253	0.020	0.001	0.1	0.01
3,3-二氯联苯胺
n-Methylaniline	5.921	106	107,77	0.013	0.001	0.1	0.01
N-甲基苯胺
n-Ehtylaniline	6.353	106	121,77	0.011	0.001	0.1	0.01
N-乙基苯胺
n-n-Diethylanaline	6.907	134	149,106	0.022	0.001	0.1	0.01
N,N-二乙基苯胺
5-Nitro-o-anisidine	9.213	168	153,122	0.022	0.001	0.1	0.01
2-甲氧基-5-硝基苯胺
1,4-Phenyle -nediamine	7.15	108.1	80,107	/	/	5.0	0.2
对苯二胺
2,4-Toluylene -diamine	7.758	122	121,94	/	/	5.0	0.2
2,4-二氨基甲苯
2,4-Diamino -anisole	8.156	123	138,95	/	/	5.0	0.2
4-甲氧基间苯二胺
4-4'-Oxydianiline	10.552	200	108,171	/	/	5.0	0.2
4,4'-二氨基二苯醚
4,4'-Diaminodiphenylmet hane	10.613	198	197,106	/	/	5.0	0.2
4,4'-二氨基二苯甲烷
Benzidine	10.593	184	185,156	/	/	5.0	0.2
联苯胺
4,4'-Diamino-3,3' -dimethyldiphenyl -methane	11.098	226.2	211,120	/	/	5.0	0.2
4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷
O-Tolidine	11.183	212	180,106	/	/	5.0	0.2
3,3'-二甲基联苯胺
4,4'-Thiodianiline	11.37	216	184,124	/	/	5.0	0.2
4,4'-二氨基二苯硫醚
3,3'-Dimethoxyben -zidine	11.623	244	201,186	/	/	5.0	0.2
3,3'-二甲氧基联苯胺

Appendix A 附件A

TIC of AZO Standard substance AZO标准物质的总离子流图

附件：

水、土壤和底泥中偶氮染料（AZO)的检测-气相色谱质谱法.doc