專利名稱:水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理及分析方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè),尤其是一種水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理及分析方法。
背景技術(shù):
水樣的前處理方法中,最常用萃取方式是液-液萃取,但是,該法容易形成兩種溶劑之間的介面孔化現(xiàn)象,需要大量有機(jī)溶劑,且勞動(dòng)強(qiáng)度大、重復(fù)性差。固相萃取方法則采用高效、高選擇性的固定相,能顯著減少有機(jī)溶劑的用量,簡(jiǎn)化樣品處理程序,操作簡(jiǎn)單,對(duì)人體傷害較小。目前,對(duì)水中半揮發(fā)性有機(jī)物的前處理主要采用液液萃取法和固相萃取法。前者多是分別在中性、堿性和酸性3種條件下進(jìn)行,后者固相萃取法多是在中性條件下進(jìn)行。 劉曉茹等在PH < 2的條件下,采用ENVI-18柱對(duì)水中半揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行前處理,對(duì)36 種目標(biāo)物(硝基苯類、氯苯類、多環(huán)芳烴類、有機(jī)磷農(nóng)藥和有機(jī)氯農(nóng)藥五大類)進(jìn)行分析 (劉曉茹等.GC-MS法測(cè)定水源水中的半揮發(fā)性有機(jī)物.分析測(cè)試學(xué)報(bào),2004,23 (增刊) 183-186)。近來(lái),也有研究者在pH < 2的條件下,選用ENVI-18柱對(duì)水中半揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行前處理,對(duì)104項(xiàng)半揮發(fā)性有機(jī)物(多環(huán)芳烴10項(xiàng)、鄰苯二甲酸酯類6項(xiàng)、有機(jī)氯農(nóng)藥13項(xiàng)、有機(jī)磷農(nóng)藥10項(xiàng)、多氯聯(lián)苯8項(xiàng)、硝基苯類3項(xiàng),其他除草劑M項(xiàng))進(jìn)行分析 (羅添等.飲用水中半揮發(fā)性有機(jī)物氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定.中國(guó)公共衛(wèi)生,2007,23 ) 216-217)。然后,這些研究均不包含針對(duì)苯酚類、苯胺類的同時(shí)處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種包含針對(duì)苯酚類、苯胺類等不同性質(zhì)化合物同時(shí)處理的水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理及分析方法,并對(duì)傳統(tǒng)固相萃取的前處理步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化和改進(jìn),以滿足地表水分析簡(jiǎn)便、高效的要求。為解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明采用如下技術(shù)方案水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理方法,將水樣用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為2 3,然后采用ENVI-Chrom P固相萃取小柱進(jìn)行固相萃取,再以體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯洗脫固相萃取小柱上富集的有機(jī)物。該方法包括以下步驟<1>固相萃取小柱的去雜、活化用3mL體積比1 1的二氯甲烷-丙酮浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,滴干溶劑;以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持潤(rùn)濕狀態(tài),再以IOmL體積比1 99的甲醇-水溶液置換甲醇, 并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大體積進(jìn)樣器;
<2>pH值的調(diào)節(jié)用優(yōu)級(jí)純鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)水樣pH值為2 3,每升水樣中加入IOmL甲醇作為固相萃取小柱的有機(jī)改性劑;<3> 上樣使水樣以6 10mL/min的速度過(guò)柱;<4>洗脫和干燥脫水將用過(guò)的固相萃取小柱中的填料去掉,清洗后填裝5cm高的無(wú)水硫酸鈉,串聯(lián)于待洗脫的固相萃取小柱下方,安裝在固相萃取裝置上,合并洗脫和除水步驟,通過(guò)除水柱形成真空,從而實(shí)現(xiàn)萃取柱洗脫液自流;用15mL體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗滌裝過(guò)水樣的容量瓶,并加到柱頭上,作為洗脫液以2mL/min的過(guò)柱速度淋洗小柱,收集 8ml洗脫液于有刻度的IOml離心管中;<5>濃縮定容調(diào)節(jié)水浴溫度為觀!,在純度為99. 9%的氮?dú)獗Wo(hù)下濃縮樣品,在樣品濃縮至 2mL左右時(shí),用約2mL的二氯甲烷-乙酸乙酯(體積比2 1)淋洗氮吹管內(nèi)壁,當(dāng)樣品濃縮到約0. SmL時(shí),用的二氯甲烷-乙酸乙酯(體積比2 1)定容至lmL,將濃縮液轉(zhuǎn)移到2mL 的樣品瓶中,壓好瓶蓋,于4°C冷藏保存待上機(jī)分析。使用上述的水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理方法的分析方法,經(jīng)前處理后的水樣,采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)條件為<1>氣相色譜-質(zhì)譜法色譜條件和質(zhì)譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,高純氦氣作載氣,柱頭壓9. 13psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序在40°C保持lmin,然后以15°C /min的升溫速率升溫至100°C,再以20°C / min的升溫速率升溫至240°C,然后以10°C /min的升溫速率升溫至310°C并保持!Min ;載氣流量1. 2mL/min,平均流速為40cm/sec ;離子源EI,離子源溫度230°C,接口溫度280°C,離子化能量70eV,掃描范圍45 550amu ;<2>氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器色譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,柱頭壓14.4psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序 在60) °C停留5min,然后以30°C /min的升溫速率升溫至178°C,停留%iin,再以4°C /min 的升溫速率升溫至200°C,最后以30°C /min的升溫速率升溫至310°C,停留^iin ;檢測(cè)器溫度300°C,接口溫度150°C,氫氣流量10. 5mL/min,空氣流量10. 5mL/min,氮?dú)饬髁?0. 5mL/ min。針對(duì)水中64種半揮發(fā)性有機(jī)物(含多環(huán)芳烴18項(xiàng)、鄰苯二甲酸酯類6項(xiàng)、氯苯類3項(xiàng)、苯酚類14項(xiàng)、苯胺類4項(xiàng)、其他類19項(xiàng),詳見(jiàn)具體實(shí)施方式
)和9種有機(jī)磷農(nóng)藥 (1.三乙基偶磷硫酯、2.硫磷嗪、3.致螟磷、4.甲拌磷、5.樂(lè)果、6.乙拌磷、7.甲基對(duì)硫磷、 8.對(duì)硫磷、9.氨磺磷)的物化性質(zhì),本發(fā)明的前處理方法是在酸性條件下(pH 2 幻,采用 ENVI-Chrom P固相萃取小柱進(jìn)行固相萃取,處理后的水樣可方便的進(jìn)行定性、定量檢測(cè),特別適于標(biāo)準(zhǔn)化分析。由此建立起的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MQ或氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器(PFPD)檢測(cè)分析方法,具有檢測(cè)限低、有機(jī)溶劑用量少、回收率較好、分析效率高等優(yōu)點(diǎn),特別是解決了目前方法未同時(shí)包含苯酚類、苯胺類物質(zhì)的處理和檢測(cè)的難題。本發(fā)明為地表水中半揮發(fā)性有機(jī)物和農(nóng)藥分析提供了一種簡(jiǎn)便、高效的檢測(cè)方法。對(duì)于64種半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs),本發(fā)明采用全掃描定性、內(nèi)標(biāo)法定量時(shí)方法檢出限范圍為0. 23 0. 90 μ g/L,平行雙樣測(cè)定相對(duì)偏差為0 27. 0%,各種類型的實(shí)際水樣的加標(biāo)回收率滿足(《2005年飲用水源地有機(jī)物分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》)的要求。對(duì)于有機(jī)磷農(nóng)藥,采用PFPD檢測(cè)器,方法檢出限達(dá)0. 01 0. 02 μ g/L,平行雙樣測(cè)定相對(duì)偏差均小于20%,實(shí)際水樣的加標(biāo)回收率達(dá)到62. 117%。
圖1是本發(fā)明水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理及分析方法的流程圖。圖2是洗脫、除水步驟合并操作示意圖,圖中1洗脫柱,2除水柱,3 —號(hào)閥門(mén),4 二號(hào)閥門(mén),5固相萃取裝置,6真空泵。
具體實(shí)施例方式如圖1所示,本發(fā)明的前處理及分析方法流程是將地表水水樣用優(yōu)級(jí)純鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為2 3,在此酸性條件下,采用ENVI-Chrom P固相萃取前處理,再以二氯甲烷-乙酸乙酯O 1,V/V)洗脫固相萃取小柱上富集的有機(jī)物,而后用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MQ或氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器(pFPD)進(jìn)行檢測(cè)。一、固相萃取前處理1、固相萃取小柱的去雜、活化(1)用3mL 二氯甲烷-丙酮(1:1,V/V)浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,滴干溶劑。(2)以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持潤(rùn)濕狀態(tài)。再以IOmL甲醇-水溶液(1 99,V/V)置換甲醇,并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大體積進(jìn)樣器。2、pH值的調(diào)節(jié)用優(yōu)級(jí)純鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為2 3。每升水樣中加入 IOmL甲醇作為固相萃取小柱的有機(jī)改性劑。3、上樣使水樣以SmL/min左右的速度過(guò)柱。注意流速不能低于6mL/min也不可超過(guò) 10mL/min。4、洗脫和干燥脫水將用過(guò)的固相萃取小柱中的填料去掉,清洗后填裝5cm高的無(wú)水硫酸鈉,串聯(lián)于待洗脫的固相萃取小柱下方,安裝在固相萃取裝置上,合并洗脫和除水步驟,通過(guò)除水柱形成真空,從而實(shí)現(xiàn)萃取柱洗脫液自流;用15mL體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗滌裝過(guò)水樣的容量瓶,并加到柱頭上,作為洗脫液以2mL/min的過(guò)柱速度淋洗小柱,收集 8ml洗脫液于有刻度的IOmL離心管中。洗脫、除水步驟合并操作過(guò)程如圖2所示,洗脫柱1和除水柱2 (內(nèi)裝無(wú)水硫酸鈉) 串聯(lián),操作時(shí)1.打開(kāi)2號(hào)閥門(mén),關(guān)閉1號(hào)閥門(mén);
2.向洗脫柱中注入5ml洗脫液;3.打開(kāi)真空泵,使除水柱形成真空;4.關(guān)閉2號(hào)閥門(mén),使除水柱保持真空;5.打開(kāi)1號(hào)閥門(mén),洗脫液自流入除水柱;6.待除水柱真空度消失,洗脫液停止滴落時(shí),關(guān)閉1號(hào)閥門(mén),打開(kāi)2號(hào)閥門(mén),干燥的洗脫液滴入離心管中;7.待除水柱中的液體滴盡后,關(guān)閉2號(hào)閥門(mén),打開(kāi)1號(hào)閥門(mén),循環(huán)步驟1至6,直到離心管中洗脫液體積達(dá)到8ml。通過(guò)閥門(mén)切換,使洗脫液自流,從而達(dá)到同時(shí)洗脫和除水的目的。此操作避免了同時(shí)打開(kāi)1、2號(hào)閥門(mén)時(shí)洗脫液在無(wú)水硫酸鈉中的不均勻殘留而導(dǎo)致回收率降低的弊端。對(duì)固相萃取裝置的上述改進(jìn),僅需要一個(gè)接頭和兩個(gè)粗調(diào)閥就可將洗脫和除水步驟合并,通過(guò)調(diào)節(jié)粗調(diào)閥的順序,就可將洗脫和除水實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化,節(jié)省了時(shí)間,并可進(jìn)一步減少溶劑的使用量,減少對(duì)實(shí)驗(yàn)人員健康的影響和降低對(duì)環(huán)境的污染。另外,用IOml離心管代替250ml大體積氮吹管濃縮管,減少玻璃器皿的體積,使鉻酸洗液的使用量減少,更好地實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的實(shí)驗(yàn)室操作。5、濃縮定容調(diào)節(jié)水浴溫度為,在99. 9%的氮?dú)獗Wo(hù)下濃縮樣品,在樣品濃縮至2mL時(shí),用約2mL 二氯甲烷-乙酸乙酯O 1,V/V)淋洗氮吹管內(nèi)壁(接觸過(guò)洗脫液的部分),當(dāng)樣品濃縮到約0. SmL時(shí),用二氯甲烷-乙酸乙酯O 1,V/V)定容至lmL,將濃縮液轉(zhuǎn)移到2mL 的樣品瓶中,壓好瓶蓋,于4°C冷藏保存待上機(jī)分析。二、檢測(cè)分析<1>氣相色譜-質(zhì)譜法色譜條件和質(zhì)譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,高純氦氣作載氣,柱頭壓9. 13psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序在40°C保持lmin,然后以15°C /min的升溫速率升溫至100°C,再以20°C / min的升溫速率升溫至240°C,然后以10°C /min的升溫速率升溫至310°C并保持!Min ;載氣流量1. 2mL/min,平均流速為40cm/sec ;離子源EI,離子源溫度230°C,接口溫度280°C,離子化能量70eV,掃描范圍45 550amuo<2>氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器色譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,柱頭壓14.4psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序 在60°C停留5min,然后以30°C /min的升溫速率升溫至178°C,停留%iin,再以4°C /min的升溫速率升溫至200°C,最后以30°C /min的升溫速率升溫至310°C,停留^iin ;檢測(cè)器溫度300°C,接口溫度150°C,氫氣流量10. 5mL/min,空氣流量10. 5mL/min,氮?dú)饬髁?0. 5mL/ min。三、實(shí)驗(yàn)室檢出限(MDL)的確定連續(xù)分析7個(gè)接近于檢出限濃度的實(shí)驗(yàn)室空白加標(biāo)樣品,計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差S。MDL = St (n-1,0. 99) (t 值選擇參考 VOC 分析)其中t(n-l,0.99)為置信度為99%、自由度為n_l時(shí)的t值。η為重復(fù)分析的樣品數(shù)。
四、實(shí)際水樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)5組平行雙樣測(cè)定相對(duì)偏差為0 27. 0 %。SVOC基體加標(biāo)回收率情況詳見(jiàn)表1,水樣SVOC替代物回收率范圍詳見(jiàn)表2。值得一提的是液液萃取分析的水樣,4-硝基酚基體加標(biāo)平行樣回收率在7. 9 10. 7%,超出了 《2005年飲用水源地有機(jī)物分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》規(guī)定10 80%的范圍要求,但在本發(fā)明的方法中4-硝基酚基體加標(biāo)回收率達(dá)到14. 7 52. 4%,滿足《2005年飲用水源地有機(jī)物分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》的要求。表1SV0C基體加標(biāo)回收率情況(單位% )
序號(hào)化合物點(diǎn)位1點(diǎn)位21.苯酚43. 233. 52.雙(2-氯乙基)醚44. 343. 13.2-氯苯酚57. 351. 24.1,3- 二氯苯47. 240. 15.1,4-二氯苯46. 239. 16.1,2-二氯苯47. 142. 27.2-甲基苯酚58. 348. 68.雙(2-氯異丙基)醚55. 259. 79.4-甲基苯酚68. 0116. 910.N-亞硝基二正丙胺52. 349. 511.六氯乙燒41. 734. 112.硝基苯48. 949. 313.異氟爾酮55. 150. 014.2-硝基苯酚55. 351. 415.2,4-二甲基苯酚58. 352. 016.雙(2-氯乙氧基)甲烷62. 752. 017.2,4-二氯苯酚63. 957. 9
權(quán)利要求
1.一種水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理方法,其特征在于將水樣用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為2 3,然后采用ENVI-Chrom P固相萃取小柱進(jìn)行固相萃取,再以體積比21的二氯甲烷-乙酸乙酯洗脫固相萃取小柱上富集的有機(jī)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理方法,其特征在于該方法包括以下步驟<1>固相萃取小柱的去雜、活化用3mL體積比1 1的二氯甲烷-丙酮浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,滴干溶劑;以5mL甲醇浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘后,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持5mm高的液柱以保持潤(rùn)濕狀態(tài),再以IOmL體積比1 99的甲醇-水溶液置換甲醇,并浸泡ENVI-Chrom P固相萃取小柱5分鐘,棄去潤(rùn)洗液,小柱上方至少保持4mm高的液柱以便使用大體積進(jìn)樣器;<2>pH值的調(diào)節(jié)用優(yōu)級(jí)純鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)水樣PH值為2 3,每升水樣中加入IOmL甲醇作為固相萃取小柱的有機(jī)改性劑;<3>上樣使水樣以6 lOmL/min的速度過(guò)柱;<4>洗脫和干燥脫水將用過(guò)的固相萃取小柱中的填料去掉,清洗后填裝5cm高的無(wú)水硫酸鈉,串聯(lián)于待洗脫的固相萃取小柱下方,安裝在固相萃取裝置上,合并洗脫和除水步驟,通過(guò)除水柱形成真空,從而實(shí)現(xiàn)萃取柱洗脫液自流;用15mL體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯分三次洗滌裝過(guò)水樣的容量瓶,并加到柱頭上,作為洗脫液以2mL/min的過(guò)柱速度淋洗小柱,收集8ml 洗脫液于有刻度的IOml離心管中;<5>濃縮定容調(diào)節(jié)水浴溫度為^°C,在純度為99. 9%的氮?dú)獗Wo(hù)下濃縮樣品,在樣品濃縮至2mL左右時(shí),用約2mL體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯淋洗氮吹管內(nèi)壁,當(dāng)樣品濃縮到約0. SmL 時(shí),用體積比2 1的二氯甲烷-乙酸乙酯定容至lmL,將濃縮液轉(zhuǎn)移到2mL的樣品瓶中,壓好瓶蓋,于4°C冷藏保存待上機(jī)分析。
3.使用權(quán)利要求1或2所述的水中半揮發(fā)性有機(jī)物和有機(jī)磷農(nóng)藥的前處理方法的分析方法,其特征在于經(jīng)所述前處理后的水樣,采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析方法,其特征在于所述檢測(cè)條件為<1>氣相色譜-質(zhì)譜法色譜條件和質(zhì)譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,高純氦氣作載氣,柱頭壓9. 13psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序在40°C保持lmin,然后以15°C /min的升溫速率升溫至100°C,再以20°C / min的升溫速率升溫至240°C,然后以10°C /min的升溫速率升溫至310°C并保持!Min ;載氣流量1. anL/min,平均流速為40cm/sec ;離子源EI,離子源溫度230°C,接口溫度280°C,離子化能量70eV,掃描范圍45 550amu ;<2>氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器色譜條件進(jìn)樣口溫度250°C,柱頭壓14. 4psi,不分流進(jìn)樣;采用程序升溫方式,升溫程序在 60°C停留5min,然后以30°C /min的升溫速率升溫至178°C,停留%iin,再以4°C /min的升溫速率升溫至200°C,最后以30°C /min的升溫速率升溫至310°C,停留^iin ;檢測(cè)器溫度300°C,接口溫度150°C,氫氣流量10. 5mL/min,空氣流量10. 5mL/min,氮?dú)饬髁?0. 5mL/ min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水中半揮發(fā)性有機(jī)物(64種)和有機(jī)磷農(nóng)藥(9種)的前處理及分析方法,前處理時(shí),用鹽酸和氫氧化鈉將水樣pH值調(diào)節(jié)至2~3,然后采用ENVI-ChromP固相萃取小柱進(jìn)行固相萃取,再用二氯甲烷-乙酸乙酯(2:1,V:V)洗脫固相萃取小柱上富集的有機(jī)物,并改造并固相萃取裝置合并洗脫和除水步驟,簡(jiǎn)化了程序;檢測(cè)分析采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器進(jìn)行。本發(fā)明同時(shí)對(duì)數(shù)十種物質(zhì)進(jìn)行前處理,方便后續(xù)定性定量檢測(cè),特別適于標(biāo)準(zhǔn)化分析。由此建立起的分析方法具有檢測(cè)限低、有機(jī)溶劑用量少、回收率較好、分析效率高等優(yōu)點(diǎn),解決了目前方法未同時(shí)包含苯酚類、苯胺類物質(zhì)的處理和檢測(cè)的難題。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102495156SQ20111041724
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者廖平德, 楊安平, 梁柳玲, 歐小輝, 田艷, 蔣建宏, 鄧超冰 申請(qǐng)人:廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站