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水质及土壤中VOCs的分析检测方法

徐晓欣

辽宁省地质矿产研究院有限责任公司,110032

摘要: 本文利用吹扫捕集-气质联用仪作为分析仪器,提出了水质和土壤中挥发性有机物的有效分离与检测分析方法,该方法可以以快速综合测定与分析苯系物酯类、酮类、芳香烃类等70多种挥发性有机物,同时还利用吹扫补集和气相色谱质谱联用法,检测了固液两种不同介质中的VOCs,提高检测的效率。使用dvra开始快速分析注在15分钟内检测70种VOCs,可以达到出风完全的效果,且在很大程度上提高了分析速度本文以地表水和土壤样品进行分析,比较了分析结果,发现地表水样品的检测方法比土壤样品的检出线更好。
关键词: 地表水;挥发性有机物;检测分离
DOI:10.12721/ccn.2023.157040
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前言:分析和检测挥发性有机物是一般需要使用预浓缩的方法,水质和土壤中的VOC检测需要进行富集浓缩,主要有叶叶萃取,固相微萃取,吹不扫及以及静态顶空等方式。其中液液萃取将会引入新的萃取溶剂而发生二次污染的现象,且该方法操作复杂,在实际应用中更加适合分析一些难挥发性且持久性强的污染物,故向微萃取的实际分析条件比较,眼科在应用过程中无法实现大批量检测,静态顶空方法尽管能克服以上两种方法的缺点,但是在极微量VOCs检测领域具有一定的局限性,导致部分物质在极微量的情况下无法满足基本的检出线要求。吹不扫急就是动态顶空,该方法是VOCs的分析和检测中最常见的运动作方法,利用的原理是惰性气体,将VOCs吹脱出来,然后再使用合适的填料补及和吸附VOCs,最后将补齐到的VOCs吹入气象色谱或气象色谱质谱联,用分析仪器中进行检测这个方法的取样量少,且负极效率高在使用过程中受到机体干扰的影响较小,因此与静态顶空法相比检测时间被大大缩短,更适合在实际应用过程中进行大量样品的分析。国内外常常将吹扫捕集作为负极手段,用于分析一些地表水土壤样品,饮用水中的VOCs,其中已经有很多文献与报道使用该方法,但大部分仍然是在不同机制中根据不同的分析方法分开检测以上物质,很少可以将目标物的数量与分析时间进行优化。本本文以吹不扫及气相色谱质谱法作为主要的分析研究方法参考了环境检测标准,对水质和土壤样品中包含的苯系物等进行综合快速分析,并建立了在固液不同介质中的VOCs分析测定方法与常规的检测方法相比,本文分析过程中的VOCs目标物数量较多且水质样品和土壤样品均使用气象色谱质谱联用法进行检测可以较好的节省资源。

1实验与方法

本文用到的仪器主要有气相色谱质谱联用鱼锤谱小集以及色谱柱。本实验中需要分析的VOCs目标物主要有氧化烃、芳烃以及卤代烃等70多种物质。

1.1实验分析方法

采用含有聚四氟乙烯螺旋盖的棕色广口瓶橙装橙装采集到的10个土壤样品,广口瓶的容量为250毫升,所有瓶子需要装满土壤样品现场采集到20份地表水样,并采用预先清洁过的棕色小瓶盛装,所有水样棕色小瓶的规格为40毫升,将所有采集到的土壤和水质样品放置在4℃或没有污染的环境中进行保存,取样7天内将所有样品分析完毕,分析之前所有样品需要在室温下放置,直至温度回到与室温一致。

1.2水样分析

将采集到的水样放置于自动进样器中,吹不扫及仪器将会在水样中自动加入内标和替代物,然后直接进行分析和检测。

1.3土壤样品分析

需要从每个广口瓶中采取5克土壤样品放置在40毫升样品瓶中并加入一粒搅拌磁子,再加入5毫升氮吹水,轻轻晃动瓶身,确认样品分散均匀后进行上机测试,此时也采用仪器自动加入替代物和内标的方式进行。

1.4仪器分析

土壤样品和水质一样品的分析检测均时用吹扫补集仪和气相色谱质谱联用仪,并建立水土通用的测试与分析方法,两种仪器的使用条件如下表所示。

表1吹扫捕集仪器条件

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表2 GCMS仪器条件

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2结果与分析

2.1标准样品色谱图

采用吹扫补及气质联用仪对采取到的地表水和土壤样品中含有的70种挥发性有机物进行快速分析与检测。建二甲苯和对二甲苯互为同分,异构体在检测过程中无法使用色谱柱进行分离,因此是用加合方式进行定量检测,不会影响二甲苯的检测结果,采用60米的色谱柱,快速分析70多种化合物,从而进行快速分离与检测15分钟可以检测完成。

2.2方法简出现与加标回收率

将采取到的土壤样品和地表水样品配置成1μg/L的低浓度待测样,根据样品分析方法进行测试并计算目标物的价标浓度,然后根据检测结果分析回收率和标准偏差,计算相应的检出限,所有结果如表3所示。根据检根据检测结果进行计算发现在检测土壤样品和地表水样品过程中,该方法具有相同的分析浓度与体积,因此可以直接对比两种不同项中。VOCs的减出限值由于地表水样品的加标测试结果比土壤样品的更好,主要是水样比土壤样品更干净,杂质更少,且采用气相色谱质谱分析检测时具有更稳定的基线,因此可以说明水样检测的方法更好。从目标物的角度进行分析,发现本系物与卤代烃等物质的简出现比含氧化物的更高,这是由于不同的物质的水溶性和挥发性具有差异,且和吹扫补集的效率也有直接关系。

2.3方法精密度与实际样品测试结果

采用本文的方式配置了5个土壤加标样品与地表水加标样品,根据以上的分析步骤进行测试,发现相对标准偏差的值如表所示经过测试,发现采集到的土壤和地表水样品中并未检测出70种VOCs。

表 3 地表水与土壤样品中部分挥发性有机物的测定结果

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结论:本文同时建立了吹扫补集与气相色谱质谱联用的方式,检测土壤样品和水质样品中含有的苯系物、卤代烃、芳香烃醚类等70多种VOCs的方法,该方法通过实验证明具有较高的检测效率,且在15分钟内可以完全将70种VOCs快速检测并在色谱柱上进行分离,这种方式可以极大的提高样品检测的速度,在实际的地表水和土壤样品的分析检测中对比发现地表水样品的检测方法比土壤样品的检测更优,此外还发现了70种VOCs中的苯系物和卤代芳烃等物质比酮类等含氧化物的碱出现更低。

参考文献:

1.武法伟,袁鹏辉,陈明晓,等. P&T-GC-MS 法测定水中54 种挥发性有机物[J]. 环境监控与预警, 2017, 9(004): 26-31.

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3.李国傲. 水,土壤,气体样品中挥发性有机物分析方法研究[D]. 北京:首都师范大学,2013.