1.本发明涉及土壤中污染物的测定,尤其是涉及一种土壤中松节油的测定方法。
背景技术:
2.松节油是一种重要的化工原料,其主要成分为萜烯(大约含64%的α
‑
蒎烯和33%的β
‑
蒎烯),松节油又是一种优良的有机溶剂,广泛用于油漆、胶粘剂等工业。松节油具有挥发性,通过环境迁移转移至水和土壤中,同时工业生产和意外泼洒也会对土壤环境造成污染,而土壤作为污染物的受体有一定的富集能力,这种持久的污染严重危害了生态环境和人体健康。
3.由于松节油的危害性,在gb 3838
‑
2002《地表水环境质量标准》中规定了饮用水源地中松节油的限值为20μg/l,而松节油在土壤中的危害同样值得关注,但是我国土壤环境检测标准和质量标准的制定相较于地表水标准要稍显滞后,目前并没有土壤中松节油的检测方法,鉴于此,申请人建立了吹扫捕集
‑
气相色谱质谱(gc
‑
ms)法测定土壤中松节油的含量,为日后土壤中松节油的标准制定提供参考。
技术实现要素:
4.本发明所要解决的技术问题是:提供土壤中松节油的测定方法,该方法解决了污染土壤中松节油的测定问题,填补了土壤中松节油检测方法上的空白。
5.为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:土壤中松节油的测定方法,包括以下步骤:
6.1)配置校准曲线样品
7.用20mg/l的松节油使用液和20mg/l替代物使用液配置曲线浓度为:2.0、5.0、10.0、50.0、100和200μg/l的标准系列,定容体积为10ml,溶剂为纯水,每个校准系列中加入20mg/l的内标使用液50μl,校准曲线样品配置好后放置于自动进样器中,待上机进行吹扫捕集;
8.2)校准曲线样品的吹扫捕集
9.吹扫捕集:温度为室温,吹扫管10ml,吹扫流量:40
‑
50ml/min,吹扫时间10
‑
15min,干吹时间:2min,吹扫气为高纯氦气,解析温度210~250℃,解析时间2~4min,烘烤温度为220℃,烘烤时间15min,将步骤1)的校准曲线样品中的松节油吹扫至捕集阱中,捕集阱中松节油通过加热释放后吹至气相色谱仪中;
10.3)校准曲线样品的气相色谱质谱(gc
‑
ms)法测定
11.将上述步骤2)中吹扫出的松节油进行色谱和质谱测定,得到α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯峰面积和与内标峰面积响应比,
12.色谱参数:db
‑
624色谱柱,载气为高纯氦气,流量1~2ml/min,进样口温度:220~250℃,分流比,10:1~20:1;程序升温:35℃保持4min,以5℃/min升至100℃,保持0min,以20℃/min升至150℃,保持0min;
13.质谱参数:采用ei源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,溶剂延迟1~2min,全扫描模式(scan)和选择离子监测模式(sim)同时采集,扫描范围40~300;
14.4)绘制校准曲线
15.以步骤3)中的α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯峰面积和与内标峰面积响应比为纵坐标,以浓度为横坐标建立校准曲线,绘制的校准曲线;
16.5)待测土壤样品的添加
17.称取10.00g新鲜土壤样品置于40ml吹扫瓶中,用微量注射器加入50μl的内标使用液和50μl的替代物使用液,内标使用液和替代物使用液的浓度均为20mg/l,用微量注射器将内标使用液和替代物使用液注入新鲜土壤样品的内部,新鲜土壤样品中继续加入10ml提取剂,使提取剂中内标和替代物浓度均为100μg/l,旋紧瓶盖;
18.6)待测土壤样品在涡旋振荡器中的提取
19.将上述步骤5)中装有样品的吹扫瓶置于涡旋振荡器中,采用连续点转方式,振荡5~10min,直至土壤样品完全震荡松散,静置10min后,将震荡后的样品瓶置于自动进样器中,上机进行吹扫捕集。
20.7)待测土壤样品的吹扫捕集
21.将步骤6)的待测土壤样品中的松节油吹扫至捕集阱中,
22.吹扫捕集参数:温度为室温,吹扫管10ml,吹扫流量:40
‑
50ml/min,吹扫时间10
‑
15min,干吹时间:2min,吹扫气为高纯氦气,解析温度210~250℃,解析时间2~4min,烘烤温度为220℃,烘烤时间15min;
23.8)待测土壤样品的气相色谱质谱(gc
‑
ms)的测定
24.将上述步骤7)中吹扫出的松节油进行色谱和质谱测定,可得到待测土壤样品的α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯峰面积和与内标峰面积响应比,
25.色谱参数:db
‑
624色谱柱,载气为高纯氦气,流量1~2ml/min,进样口温度:220~250℃,分流比,10:1~20:1;程序升温:35℃保持4min,以5℃/min升至100℃,保持0min,以20℃/min升至150℃,保持0min;
26.质谱参数:采用ei源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,溶剂延迟1~2min,全扫描模式(scan)和选择离子监测模式(sim)同时采集,扫描范围40~300;
27.9)结果计算
28.土壤中松节油的含量w,按照以下公式进行计算:
[0029][0030]
式中:w——土壤中松节油的含量,mg/kg;
[0031]
ρ——由步骤8)中得到待测土壤样品的α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯峰面积和与内标峰面积响应比,结合步骤4)校准曲线,可得松节油浓度,μg/l;
[0032]
m——新鲜样品称取质量,g;
[0033]
w
dm
——土壤干物质含量,%。
[0034]
w
dm
的含量按照hj 613
‑
2011方法进行测定,经过上述的计算公式得出土壤中松节油的含量,以干基计。
[0035]
优选的,步骤5)中内标使用液为氯苯d5。
[0036]
优选的,步骤5)中的替代物使用液为二溴氟甲烷、甲苯
‑
d8、4
‑
溴氟苯中的一种。
[0037]
优选的,步骤5)中的提取剂为ph=5的盐酸水溶液、ph=9的naoh水溶液、纯水溶液以及饱和氯化钠水溶液中的一种。
[0038]
优选的,步骤2)和步骤7)中吹扫捕集参数:捕集温度为室温,吹扫管10ml,吹扫流量:40ml/min,吹扫时间15min,干吹时间:2min,吹扫气为高纯氦气,解析温度210℃,解析时间2min,烘烤温度为220℃,烘烤时间15min。
[0039]
优选的,步骤3)和8)中的色谱参数:db
‑
624色谱柱(20m
×
0.18mm
×
1.0μm)载气为高纯氦气,流量1ml/min,进样口温度:220℃,分流比20:1;程序升温:35℃保持4min,以5℃/min升至100℃,保持0min,以20℃/min升至150℃,保持0min。
[0040]
优选的,步骤3)和8)中的质谱参数:采用ei源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,溶剂延迟1min,全扫描模式(scan)和选择离子监测模式(sim)同时采集,扫描范围40~270。
[0041]
优选的,步骤2)和步骤7)中吹扫捕集参数:捕集温度为室温,吹扫管10ml,吹扫流量:50ml/min,吹扫时间10min,干吹时间:2min,吹扫气为高纯氦气,解析温度250℃,解析时间4min,烘烤温度为220℃,烘烤时间15min。
[0042]
优选的,步骤3)和8)中的色谱参数:db
‑
624色谱柱(20m
×
0.18mm
×
1.0μm)载气为高纯氦气,流量2ml/min,进样口温度:250℃,分流比10:1;程序升温:35℃保持4min,以5℃/min升至100℃,保持0min,以20℃/min升至150℃,保持0min。
[0043]
优选的,步骤3)和8)中的质谱参数:采用ei源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,溶剂延迟2min,全扫描模式(scan)和选择离子监测模式(sim)同时采集,扫描范围50~300。
[0044]
采用了上述技术方案后,本发明的效果是:该土壤中松节油的测定方法,采用了吹扫捕集
‑
气相色谱质谱法测定,根据土壤污染的特点,以及松节油的特性设定了各个参数,该方法操作简单,加标回收率高,标准偏差小,能够满足土壤中松节油的环境监测需求,填补了土壤中松节油测定的空白,能够更好的服务于土壤污染问题。
附图说明
[0045]
图1为色谱柱优化后全扫描(scan)质谱图;
[0046]
图2为色谱柱优化前全扫描(scan)质谱图;
[0047]
图3为色谱柱优化后选择离子监测(sim)质谱图;
[0048]
图4为色谱柱优化前选择离子监测(sim)质谱图;
[0049]
图5为不同提取剂回收率情况;
[0050]
图6为校准曲线。
具体实施方式
[0051]
下面通过具体实验对本发明作进一步的详细描述。
[0052]
1.1仪器和试剂
[0053]
7890
‑
5977气相色谱质谱联用仪(美国,安捷伦),吹扫捕集进样器tekmar atomx(美国,tekmar),涡旋振荡器(美国,si),磁力搅拌器(博纳科技,ms
‑
1),超声波清洗器(昆山
禾创,hcs5404)。
[0054]
松节油标准贮备液(100mg/l,溶剂甲醇)购自坛墨质检科技股份有限公司,
[0055]
松节油使用液(20mg/l,溶剂甲醇):将100mg/l的松节油贮备液用甲醇稀释至20mg/l,
[0056]
3种替代物贮备液(2000mg/l,溶剂甲醇):二溴氟甲烷、甲苯
‑
d8、4
‑
溴氟苯均购自坛墨质检科技股份有限公司,
[0057]
3种替代物使用液(20mg/l,溶剂甲醇):将2000mg/l的贮备液混标用甲醇稀释至20mg/l,
[0058]
内标贮备液:氯苯d5(2000mg/l,溶剂甲醇)购自坛墨质检科技股份有限公司,
[0059]
内标使用液:氯苯d5(20mg/l,溶剂甲醇)将2000mg/l的内标贮备液用甲醇稀释至20mg/l,
[0060]
甲醇(色谱纯),试验用水为屈臣氏净化超纯水。
[0061]
1.3样品的前处理
[0062]
称取10.00g新鲜土壤样品置于40ml吹扫捕集瓶中,用微量注射器加入50μl的内标使用液(20mg/l)和50μl的替代物使用液(20mg/l),加入10ml纯水提取剂,使提取剂中内标和替代物浓度均为100μg/l,旋紧瓶盖。将装有样品的样品瓶置于涡旋振荡器中振荡约10min左右,使土壤样品完全震荡松散,制备完的样品按照仪器参考条件进行测定。
[0063]
本实施例中使用的内标使用液为氯苯d5,替代物使用液为4
‑
溴氟苯。
[0064]
1.2仪器工作条件
[0065]
色谱参数:db
‑
624色谱柱(20m
×
0.18mm
×
1.0μm)载气为高纯氦气,流量1ml/min,进样口温度:220℃,分流比20:1,。程序升温;35℃保持4min,以5℃/min升至100℃,保持0min,以20℃/min升至150℃,保持0min。
[0066]
质谱参数:采用ei源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,溶剂延迟1min,全扫描模式(scan)和选择离子监测模式(sim)同时采集。扫描范围为40至270,选择离子参数详见表1。
[0067]
表1:选择离子参数
[0068][0069]
吹扫捕集参数:捕集温度为室温,吹扫管10ml,吹扫流量:40ml/min,吹扫时间15min,干吹时间:2min,吹扫气为高纯氦气,解析温度210℃,解析时间2min,烘烤温度为220℃,烘烤时间15min。
[0070]
2.1色谱柱选择
[0071]
考虑出峰时间与松节油(α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯)较为接近,本文选择了氯苯d5为内标物,4
‑
溴氟苯为替代物,为实现以上四种目标物的分离,本文首先选择了土壤voc检测常用的色谱柱db
‑
624(60m
×
250μm
×
1.4μm),该色谱柱能够实现以上四种目标物质的完全分离,
然而运行时间较长,一个样品耗时35min,为缩短检测时间,提高检测效率,本文选择了db
‑
624(20m
×
0.18mm
×
1.0μm)短柱,通过色谱条件的优化,将做样时间缩短至20min内,并且目标物质均得到了很好的分离。优化后目标物的scan和sim谱图见图1和图3,优化前目标物的scan谱和sim谱图见图2和图4。
[0072]
上述的色谱柱还可以选择vf
‑
624ms(20m
×
0.15mm
×
0.84μm)。
[0073]
2.2提取剂的选择
[0074]
考察了4种提取剂:ph=5的盐酸水溶液、ph=9的naoh水溶液、纯水溶液以及饱和氯化钠水溶液对土壤中松节油提取效果的影响,土壤中松节油加标量均为1.0ug,进行平行3次测定。
[0075]
结果表明,松节油在不同提取剂中的回收率均无明显变化,考虑经济实用的原则,本实验最终选择纯水作为提取剂,不同提取剂回收率情况见图5。
[0076]
2.3提取方式的选择
[0077]
为考察不同提取方式对土壤中松节油提取效率的影响,本实验选择超声提取、涡旋震荡提取以及磁力搅拌这3种前处理方式进行比较试验,分别称取10.0g新鲜土壤样品置于40ml吹扫瓶中,用微量注射器加入50μl的替代物使用液和50μl的松节油标准溶液,使样品中替代物和松节油含量为1.0ug。
[0078]
新鲜土壤样品时常是呈块状的,为了使加标试验更加具有代表性,注射器注入时,针尖应扎入新鲜土壤内部,不可注射在土壤样品表面。在加标后的样品瓶中加入10ml纯水,盖紧瓶盖。
[0079]
超声提取时水温控制在20℃以内,超声30min,静置10min后上机测定;涡旋震荡采用连续点转方式,震荡10min,土壤样品完全松散,静置10min后上机测定;磁力搅拌时,在样品瓶中放入转子,仪器设置搅拌速度500rmp,搅拌30min,静置10min后上机测定。每种处理方式平行测定3次,实验结果见表2。
[0080]
表2不同提取方式的回收率情况
[0081][0082]
从表2数据可知,磁力搅拌提取回收率最低,且样品平行性较差,相较于磁力搅拌提取,超声提取回收率得到了提高,但30min的处理时间并没有优势。说明在进行新鲜土壤样品测定过程中,当样品呈块状且结构紧密时,超声提取和磁力搅拌提取并不能够实现土壤样品的完全分散,松节油在土壤中不能够完全释放出来。相较于以上两种处理方式,涡旋震荡提取回收率最高达到了90%以上,且结果的平行性较好,处理时间只需10min,涡旋震荡提取震荡频次高且作用力大,能够快速分散土壤样品,使得松节油与提取剂充分接触。因此本实验选择涡旋震荡作为土壤中松节油的提取方式。
[0083]
2.3方法测试
[0084]
2.3.1校准曲线和检出限
[0085]
对石英砂空白加标样品进行了7次平行测定,加标量为10μg/kg,根据《环境监测分
析方法标准制修订导则》(hj 168
‑
2010),计算方法的检出限和测定下限。本方法测定土壤中松节油的检出限为2μg/kg,测定下限为8μg/kg。
[0086]
用20mg/l的使用液配置曲线浓度为:2.0、5.0、10.0、50.0、100和200μg/l的标准系列,溶剂为甲醇。以α
‑
蒎烯和β
‑
蒎烯峰面积和与内标峰面积响应比为纵坐标,以浓度为横坐标建立校准曲线,绘制的校准曲线相关系数为0.999。
[0087]
校准曲线见图6。松节油的线性方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限见表3。
[0088]
表3松节油的线性方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限
[0089][0090]
2.3.2精密度和准确度测试
[0091]
对25.0μg/kg和100μg/kg的土壤加标样品进行连续6次测定,计算加标样品的回收率和精密度,从表4可见,实际土壤样品的加标回收率在94.3%~106%之间,标准偏差为1.5%~2.6%,该方法的精密度和准确度能够满足土壤环境监测的需求。
[0092]
表4实际样品分析结果、加标回收率及相对偏差
[0093][0094]
3.结果计算
[0095]
土壤中松节油的含量w,按照以下公式进行计算:
[0096][0097]
式中:w——土壤中松节油的含量,mg/kg;
[0098]
ρ——由校准曲线所得松节油浓度,μg/l;
[0099]
m——新鲜样品称取质量,g;
[0100]
w
dm
——土壤干物质含量,%。
[0101]
w
dm
的含量按照hj 613
‑
2011方法进行测定,经过上述的计算公式得出土壤中松节油的含量w,以干基计。
[0102]
本实施例利用吹扫捕集
‑
气相色谱质谱法测定了土壤中松节油的含量,对仪器参数和前处理条件进行优化和改进,本方法简单高效,灵敏度高,检出限2μg/kg,能够满足土壤中松节油的测定要求。
[0103]
本发明申请与水质中松节油的测定方法相比较,测定对象、样品前处理方法以及仪器检测各个参数均不相同。水质中松节油检测的是水,样品可以直接放入吹扫瓶中,加入内标后上机测定,但是本发明申请测定对象是土壤,土壤对有机物有一定的吸附效应,需要加入提取剂进行提取。另外,两者的计算公式也不一样,一种计算的是水中浓度,本发明申请所计算的是干基土壤的浓度。
[0104]
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述,不作为对本发明范围的限定,在不脱离本发明设计精神的基础上,对本发明技术方案作出的各种变形和改造,均应落入
本发明的权利要求书确定的保护范围内。
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