土壤气相色谱检测

1 土壤中挥发性有机物的检测分析1.1 方法概述　　按照世界卫生组织（WHO）的定义，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指沸点范围在50~260 ℃之间，室温下饱和蒸汽压超过133.3 Pa，常温下以蒸气形式存在于空气中的一大类有机物。按化学结构，可进一步分为烷烃、芳香烃、烯烃、卤代烃、酯类、醛类、酮类和其他化合物等8类。不同的VOCs对人体具有不同的毒害作用，有些物质甚至具有强烈的“三致”作用（致病、致癌、致突变）。VOCs大体的危害如下：影响中枢神经系统，出现头晕、头痛、无力、胸闷等症状；感觉性刺激，嗅味不舒适，刺激上呼吸道及皮肤；影响消化系统，出现食欲不振、恶心等；怀疑性危害：局部组织炎症反应、过敏反应、神经毒性作用。能引起机体免疫水平失调，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。　　土壤中天然有机质主要是有腐殖质和部分分解的动植物残体组成，其对疏水性有机化合物的吸附起着重要的作用。土壤的污染是世界范围的一个环境问题，挥发性有机物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，最后沉积到土壤中，在土壤中逐步富集，使土壤造成严重污染，因此监测和控制土壤中的挥发性有机物意义重大。1.2 主要仪器与试剂（1）仪器Mars-400 Plus便携式气相色谱质谱联用仪（聚光科技）；LTM DB-5ms 快速气相色谱柱（5 m×0.1 mm×0.4 μm）；顶空/吹扫捕集进样系统；涡旋混匀仪分析天平（0.0001g）。（2）试剂和耗材微量移液器（100 μL）；微量移液器（1000 μL）；注射器（50 mL）氦气，纯度99.999%，用作载气；25种VOCs（浓度为100 μg/mL，其中环氧氯丙烷为500 μg/mL）；甲醇（色谱纯）、4-溴氟苯（色谱纯）、氟苯（色谱纯）、1,4-二氯苯-D4（色谱纯）。石英砂、干净土壤。1.3 标准样品配制1.3.1 标准样品储备液配制（1）标准样品溶液　　以甲醇为溶剂，配制25种挥发性有机物的混合标准溶液，浓度为10 μg/mL。具体做法是：在10 mL的容量瓶中，加约7 mL的甲醇。打开装有标准物质的安瓿瓶，使用微量移液器，移取1 mL的标准样品，用甲醇定容至10 mL，得到标准样品使用液。（2）内标标准溶液　　以甲醇为溶剂，配制氟苯、1,4-二氯苯-D4的溶液，浓度为10 mg/mL，作为内标贮备液（表1）。具体做法是：在10 mL的容量瓶中，加约7 mL的甲醇，使用微量移液器移取氟苯（色谱纯）97 μL，使用分析天平精确称取0.100 g的1,4-二氯苯-D4，用甲醇定容至10 mL，得到浓度为10 mg/mL内标贮备液。再次用甲醇稀释至10 μg/mL，得到氟苯、1,4-二氯苯-D4的内标标准使用液。（3）替代物标准溶液　　以甲醇为溶剂，配制4-溴氟苯的溶液，浓度为10 mg/mL，作为替代物贮备液（表1）。具体做法是：在10 mL的容量瓶中，加约7 mL的甲醇，使用微量移液器移取4-溴氟苯（色谱纯）63 μL，用甲醇定容至10 mL，得到浓度为10 mg/mL替代物贮备液。再次用甲醇稀释至10 μg/mL，得到替代物的标准使用溶液。（4）基体改性剂　　如果使用的方法是吹扫捕集处理方法，选用二次蒸馏水作为基体改性剂（参考国家环境标准（HJ 605-2011））。如果使用的方法是静态顶空处理方法，选用pH≤2的磷酸氯化钠水溶液作为基体改性剂。本次分析的土壤VOCs浓度都较低，适合使用吹扫捕集作为预处理方法，因此本方法选用水作为基体改性剂。（5）空白样品　　向40 mL样品瓶中，加入5 g石英砂和20 mL纯净水，密封，得到空白试剂样品。1.3.2 标准系列样品溶液的配制　　向15支40 mL的样品瓶中依次加入5 g石英砂和20 mL基体改性剂（水）。再向各瓶中分别加入一定量的标准使用液，配制成目标化合物浓度分别为5 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL、60 ng/mL、100 ng/mL，每组浓度平行3份。在配制标准样品的同时，向每个顶空瓶分别加入一定量的替代物使用液，一定量的内标使用液，立即密封（表2）。将配制好的标准系列样品在涡旋振荡仪上振荡约5 min，由低浓度到高浓度依次进样分析，绘制校准曲线。1.4 样品采集和保存1.4.1 样品采集　　土壤样品的采集和保存参照国家环境标准HJ/T 166的相关规定。采集的样品工具应用金属制品，用前应经过净化处理。可在采样现场使用Mars-400便携式气质联用对样品进行目标物含量高低的初筛，当样品中挥发性有机物浓度大于1000 μg/kg，则视为高含量样品。所有样品均应至少采集3份平行样品。1.4.2 含量高低初筛（1）在40 mL的样品瓶中加入约60 g的干净土壤（通过检测无高浓度的VOCs）。（2）模拟高浓度的土壤样品：向60g土壤中加入6 mL的标准样品溶液（10 μg/mL），配制得到1000 μg/kg的模拟高浓度的土壤样品。（3）使用Mars-400便携式气质联用仪，采用“气体样品分析方法”，首先将“高浓度土壤样品”的上层顶空气体分析一遍。得到该气体的TIC总离子流图。（4）继续使用Mars-400便携式气质联用仪，采集被分析土壤上层气体，得到相应的TIC图。如果被分析土壤的上层气体TIC响应值大于模拟土壤的TIC图，判断被分析土壤为高含量土壤，否则按低含量土壤处理。1.4.3 样品保存（1）在现场保存：采用样品收集装置，加入大约5 g 的土壤到含有10 mL 甲醇的样品瓶中。快速地擦掉瓶子螺纹上粘附的土壤，然后立刻用螺旋帽和隔垫密封住瓶子。用冰存储样品于4 ℃。可以采用其它的样品质量或者甲醇的体积，分析人员需要能够证明整个分析过程的灵敏度对于当前的应用是适当的。（2）不在现场保存：收集不带保存液的高浓度的土壤样品，就是样品既不含有保存溶液，也不含有甲醇。当不采用在现场保存的方法时，尽可能地填充满整个样品容器，使顶空体积最小。1.5 样品分析1.5.1 样品分析条件1.5.2 样品分析步骤1.5.2.1 标准样品分析步骤（1）准备章节3.2的标准系列样品。打开仪器，并调试稳定。（2）设定好分析条件，激活方法，待所有分析条件达到设定值，将样品空白放入吹扫捕集装置的样品池中，等待平衡5 min，将吹扫捕集插针插入样品瓶中，点击主机界面的“运行方法”，仪器开始自动吹扫捕集-气质联用分析。（3）空白样品应该满足待测化合物浓度低于检出限，或者分析结果的5%。（4）按照步骤（2）从低到高分析标准系列样品。（5）样品高低浓度交叉分析时，需在中间插入空白样品分析，以防高浓度样品的残留影响低浓度样品分析。1.5.2.2 土壤样品分析步骤Mars-400便携式气质联用仪是一款适用于现场分析的仪器。本方法开发了一套现场分析的方法和步骤（图1）。（1）现场开机预热，同时开启和预处理设备，如涡旋振荡仪，简易天平等。（2）调试主机和吹扫捕集系统，激活“土壤分析”方法，或者按照章节5.1设置分析方法。（3）分析空白样品，空白样品分析结果应该满足待测化合物浓度低于检出限，或者分析结果的5%。（4）接下来分析质控样品，质控样品指的是浓度在校准曲线中间浓度点附近的标准溶液，本实验选取20 ng/mL标准样品作为质控样品。计算标准样品和替代物的回收率，回收率应在80% ~ 120%之间。图1 样品分析流程图（5）进行土壤样品的现场分析。通过章节4.2的浓度初筛，如果为低浓度的样品，称取5 g，直接加入20 mL基体改性剂，加入40 μL的内标贮备液、40 μL的替代物贮备液，使用涡旋混匀仪混匀，待测。如果为高浓度样品，称取5 g土壤，加入10 mL甲醇，先涡旋振荡提取10 min。将提取液稀释成水溶液，加入5 g石英砂，加入内标和替代品，涡旋混匀，待测。（6）将待测样品通过Mars-400 便携式气质联用仪进行分析，现场进行定性定量，并输出报告。1.6 结果与讨论1.6.1 标准曲线的制作　　按照章节5.2.1的方法，从浓度低到浓度高分析标准系列样品，每组浓度平行分析3组。本试验采用特征离子定量法进行定量。以样品浓度与内标浓度的比值作为横坐标，以样品特征离子峰面积与内标特征离子峰面积作为纵坐标，绘制内标标准曲线（图2，表4）。图2 25种VOCs的总离子流图　　图2是石英砂加标的25种VOCs的总离子流图，采用对溴氟苯作为替代物（第22号色谱峰），氟苯、1,4-二氯苯-D4作为内标。从表4可以得到，25种VOCs和对溴氟苯的线性相关系数都在0.99以上。1.6.2 精密度和准确度　　在5 g石英砂中加入400 ng的标准样品，配制成80 μg/kg的土壤加标样品，按照低浓度土壤样品的方法进行吹扫捕集-便携式气质联用分析，样品连续分析7遍，计算标准偏差S，从而得到分析的精密度，然后通过计算平均回收率得到分析方法的准确度（表5）。　　从表5可以得到，连续7次分析的相对标准偏差在20%以内。5 g石英砂中加标浓度为80 μg/kg，平均加标回收率在80%~120%之间。1.6.3 方法检出限　　根据方法检出限的实验方法，取5 g石英砂，加入5 ng/mL标准样品，得到20μg/kg的空白加标土壤（计算检出限的3~5倍浓度），连续进样7遍，剔除异常值，计算标准偏差S，在99%的置信区间里，取MDL=3.143×S，如表6。从表5中可以看到，本方法的检出限在2.62 μg/kg ~ 12.06 μg/kg之间，可以用来检测泄露到土壤中的挥发性有机物。

见证用户成就灭多威肟是氨基甲酸酯类杀虫剂灭多威的合成中间体，具有一定毒性。目前针对水体中灭多威肟的研究较为普遍而土壤中灭多威肟的检测方法的研究较少，因此有必要建立一种气相色谱质谱联用仪检测土壤中灭多威肟的检测方法。为解决这一问题，广电计量检测(合肥)有限公司及安徽建筑大学有关研究人员提出了《一种气相色谱质谱联用仪测定土壤中灭多威肟的分析方法》并将相关研究成果发布在Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2022, 12(4), 237-245。本方法通过实验条件的探究，确定萃取溶剂为二氯甲烷–丙酮混合溶剂(1+1)、加压流体萃取温度为 70℃，压力为12 Mpa，选择了C18柱作为净化柱，8mL二氯甲烷–丙酮混合溶剂(1+1)进行洗脱，20℃减压旋蒸作为收集液的浓缩方式，最终建立了一种以加压流体萃取–气相色谱质谱联用仪测定土壤中灭多威肟的定性定量方法。该方法自动化程度高，可进行批量的土壤分析，操作简便，精密度和准确度高，方法检出限为：1.17 µg/kg。该方法的建立填补了测定土壤中灭多威肟的方法空白，为场地新型环境污染调查提供必要技术支持。在样品萃取环节，此次实验采用睿科 HPFE 06S 加压流体萃取仪。在高温环境下，睿科HPFE高通量加压流体萃取仪可使萃取时间由索式抽提的十几个小时降低至15~30分钟，溶剂耗量由原来的200mL降低至20 ~ 50mL，有了它，土壤“把脉”更轻松！

内蒙古近日发布三项土壤检测地方标准，分别为《DB15/T 2130—2021土壤中硝基呋喃类药物残留量的测定 高效液相色谱法》、《DB15/T 2112—2021 土壤中土霉素、四环素、金霉素残留量的测定 高效液相色谱法》、《DB15/T 2111—2021 土壤中甲草胺、乙草胺、丁草胺残留量的测定 气相色谱法》。《DB15/T 2130—2021土壤中硝基呋喃类药物残留量的测定 高效液相色谱法》硝基呋喃类抗生素是用于治疗畜禽胃肠道疾病的药物或者饲料添加剂。硝基呋喃类药物及其代谢产物具有一定毒性，有致癌、致突变的作用。美国、欧盟已与上世纪90年代就开始禁止使用呋喃唑酮类抗菌药；而我国农业部193号公告已明令禁止在食用动物上使用呋喃唑酮等硝基呋喃类药物。但此类药物高效廉价，有些不法商贩仍在大量使用。内蒙古自治区是中国最重要的畜牧业生产基地，畜牧业综合生产能力位居中国各省区之首。因此每年产生大量畜禽粪便污染物，许多用于畜禽生产的抗生素很难被动物肠胃吸收，约30%~90%随着粪便排出体外。约80%的粪便没有经过任何处理直接被施于农田。在内蒙古地区设施蔬菜有机肥施用量占施肥总量的61%~88%。大量未经无害化处理的含有抗生素残留的畜禽粪便作为有机肥用于生产粮食和蔬菜的农田，抗生素被土壤吸附积累，对生态环境造成污染进而通过食物链对动物和人体产生毒害风险。目前，国家标准主要针对饲料和动物源性食品中硝基呋喃类的检测。没有制定土壤中硝基呋喃类药物检测有关的国家标准、行业标准和地方标准。因此内蒙古制定了此标准。本标准规定了土壤中呋喃西林、呋喃妥因、呋喃唑酮和呋喃它酮4种硝基呋喃类药物残留量的高效液相色谱测定方法，适用于土壤中硝基呋喃类药物残留量的测定。《DB15/T 2112—2021 土壤中土霉素、四环素、金霉素残留量的测定 高效液相色谱法》土壤中土霉素、四环素、金霉素也是兽药，土壤中土霉素、四环素、金霉素也主要来源于畜禽粪便。目前，土霉素、四环素、金霉素的检测标准主要是针对牛奶、蜂蜜、饲料等。针对土壤中此类污染物仅有河北地标，因此内蒙古制定了相关标准。本标准规定了土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量的高效液相色谱检测方法。试样经Na2EDTA-Mcllvaine-甲醇溶液提取定容，HLB固相萃取小柱净化，经高效液相色谱仪测定，外标法定量。《DB15/T 2111—2021 土壤中甲草胺、乙草胺、丁草胺残留量的测定 气相色谱法》甲草胺、乙草胺、丁草胺是酰胺类除草剂，酰胺类除草剂对禾本科杂草有较好的去除效果，今年来被广泛使用，其中甲草胺、乙草胺、丁草胺在国际市场中销量最大。酰胺类除草剂在土壤中的残留受到了人们的关注，但我国没有土壤中酰胺类除草剂的国家或行业标准。酰胺类的检测标准大多适用于食品中的检测。土壤中甲草胺、乙草胺、丁草胺残留量的检测并无国家标准，可检索到的相关标准有一个辽宁省地标DB21/T 1446-2007《土壤中乙草胺、丁草胺残留量的测定（气相色谱法）》，但此标准未规定土壤中甲草胺残留量的检测。因此内蒙古制定了相关标准。本标准规定了土壤中甲草胺、乙草胺和丁草胺残留量的气相色谱测定方法。土壤试样经过丙酮-石油醚混合溶剂提取，提取液经弗罗里矽硅土固相萃取柱净化，用配有电子捕获检测器的气相色谱仪测定，外标法定量。 土壤中污染物类型多样，为帮助广大网友及时了解土壤有机污染物检测最新技术，仪器信息网每年会召开土壤检测网络会议，今年会议同样精彩！会议日程：分会场Sessions时间 Time报告题目Topic演讲嘉宾The Speakers土壤有机污染物检测技术（上）(05月12日)09:30土壤和沉积物中短链和中链氯化石蜡的检测技术和应用研究高丽荣(中国科学院生态环境研究中心 )10:00土壤样品中半挥发性有机污染物分析自动化前处理方法齐娜(上海屹尧仪器科技发展有限公司)10:30浅谈土壤中有机物检测之样品前处理陈虹(中国科学院南京土壤研究所)11:00午休午休音乐14:00土壤中六溴环十二烷和四溴双酚A的高效液相色谱串联质谱分析朱超飞(国家环境分析测试中心)14:30岛津 Smart 数据库助力土壤有机物分析霍剑威(岛津企业管理（中国）有限公司)15:00赛默飞土壤中有机污染物解决方案颜伟贤(赛默飞世尔科技（中国）有限公司)15:30HJ605标准要求及其注意事项张勇(普研(上海)标准技术服务股份有限公司)土壤有机污染物检测技术（下）(05月13日)09:30农田土壤中的微塑料：检测方法和污染特征何德富(华东师范大学)10:00待定安捷伦科技(中国)有限公司10:30土壤中多环芳烃和新型衍生物新技术新方法研究与应用郭峰(国家地质实验测试中心)11:00午休午休音乐14:00土壤有机环境标准样品的研究进展与应用刘海萍(生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所)14:30待定坛墨质检科技股份有限公司15:00关于土壤中VOCs的检测分析技术刘佳庆(湖南永清环保股份有限公司)