两种吹扫捕集浓缩仪在测定土壤VOCs时的性能比较

徐乐

(上海市松江区环境监测站，上海 201613)



两种吹扫捕集浓缩仪在测定土壤VOCs时的性能比较

徐乐

(上海市松江区环境监测站，上海 201613)

从仪器精密度、方法检出限、准确度等角度对吹扫捕集浓缩仪Stratum PTC与Eclipse 4660的性能进行比较。结果表明，大部分分析物用Stratum PTC的方法检出限略高于Eclipse 4660，但精密度比Eclipse 4660稍差；Eclipse 4660用于分析极性的、水溶性物质的效果比Stratum PTC好，回收率更高。两种吹扫捕集仪的测试结果均满足《土壤和沉积物挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》(HJ 605-2011)标准方法的指标要求。

吹扫捕集；精密度；方法检出限；准确度

吹扫捕集能够高效地将挥发性有机物(VOCs)从样品基体中吹脱出来并浓缩至捕集阱上， 然后脱附传输到气相色谱的柱子，且不牺牲色谱的峰形、回收率以及准确度。当前USEPA挥发性有机物列表中的大量化学物质的沸点、极性、在水中的溶解度、吹扫效率以及对于捕集阱吸附剂的亲和度等各个方面存在极大的差别，测定时必须尽量同时满足所有目标物质的方法性能判据。此外，国内环境监测系统对于土壤中VOCs的监测还缺乏经验，这就对土壤分析的方法和仪器的性能提出了更高的要求。以美国Tekmar公司生产的吹扫捕集浓缩仪Stratum PTC 与美国OI公司生产的Eclipse 4660两种吹扫捕集仪为例，共用一台4552型水土两用自动进样器，分别对土壤检测方法的精密度、准确度、方法检出限等指标进行比较，深入了解两台仪器的特点与适用情况。

1 实验部分

1.1 仪器与主要技术指标

实验中所使用的吹扫捕集浓缩仪分别为美国Tekmar公司生产的吹扫捕集浓缩仪Stratum PTC与美国OI公司生产的Eclipse 4660，两台浓缩仪都链接于同一台GC/MS(Agilent6890/5975)，主要技术指标及优化的实验操作条件[1-5]见表1和表2。

1.2 试剂与材料

空白试剂水：二次蒸馏水(使用前经空白检验，确认在目标化合物的保留时间区间内无干扰峰出现，或目标化合物浓度低于方法检出限)；甲醇：一级色谱纯；抗坏血酸：一级色谱纯；AccuStandard公司生产的VOCs标准溶液：200 mg/L；替代物：二溴氟甲烷、甲苯-d8、4-溴氟苯(美国SUPELCO公司)250 mg/L； 内标物：氟苯、1,4-二氟苯、氯苯-d5(美国SUPELCO公司)2 000 mg/L；基体土(不含被测目标物的替代土)；氦气：纯度(体积分数)为99.999%以上；氮气：纯度(体积分数)为99.999%以上。

表1 Stratum PTC与Eclipse 4660的主要技术指标

表2 Stratum PTC与Eclipse 4660的实验操作条件

1.3 仪器性能的比较

文献[6]中所提供的定量分析的评价方法，分别从仪器精密度、方法准确度与方法检出限三个方面对两台仪器的性能进行比较。

1.3.1 仪器精密度

连续测定5次判断结果相符程度，用相对标准偏差(RSD)表示。

1.3.2 方法检出限

采用7 次含有土壤样品(5.0 g)的测试结果计算得到方法检出限[7]。

1.3.3 方法准确度

准确称取5.0 g基体土于40 mL样品瓶中加入磁转子、5 mL试剂水及标样，然后在4552型进样器的土壤模式下测试准确度,得到5次重复结果。

2 结果与讨论

2.1 仪器精密度

采用Eclipse 4660和Stratum PTC 样品浓缩仪，对文献[8]中分析物得到的初始校准数据见表3，校准和计算方法跟文献[8]一样采用内标法，分别用氟苯、1,4-二氟苯、氯苯-d5为内标物和二溴氟甲烷、甲苯-d8、4-溴氟苯为替代物。Eclipse 4660所有物质的平均RSD为3%，比Stratum PTC的4%略优，满足甚至优于文献[8]的校准判据。

表3 Stratum PTC与Eclipse 4660对于文献[8]标准的分析物得到的初始校准数据对比

续表

2.2 方法准确度

Eclipse 4660和Stratum PTC的加标回收率的结果见表4，校准和计算方法同2.3.1。由表中的数据可以看出Eclipse 4660的平均回收率为85%～113%，而Stratum PTC的平均回收率为82%～116%，所以Eclipse 4660在方法准确度方面要优于Stratum PTC，特别是在酮类等极性物质方面会比较明显，与它们的除水技术有很大的关系。但总的来讲，Eclipse 4660和Stratum PTC的准确度都很好，两者都优于文献[8]的指标要求，从准确度角度来说，两台仪器都比较可靠。

表4 分别采用Stratum PTC与Eclipse 4660得到加标回收率的结果比较表(n=5)

续表

2.3 方法检出限

Eclipse 4660和Stratum PTC的方法检出限(MDL)研究结果见表5，校准和计算方法同2.3.1。MDL的研究通过运行7次5.0 g土壤和5 mL试剂水的水状样品得到。

由于吹扫最关键的技术是除水，Eclipse 4660采用专利的旋风式除水技术，且是在脱附的阶段进行除水;而Stratum PTC则是采用U型冷凝扩展腔技术进行除水，且是在吸附阶段进行除水，Eclipse 4660比Stratum PTC的除水技术更优。

由表5可见，Eclipse 4660的平均MDL为0.45 μg/kg，Stratum PTC的平均MDL为0.51 μg/kg，且Stratum PTC的大部分分析物的MDL要比Eclipse 4660的略高，特别是酮类的物质比较明显，但2者都能满足文献[8]的指标要求。

表5 分别采用Stratum PTC与Eclipse 4660得到的方法检出限MDL研究比较(n=7) μg/kg

续表

3 结语

美国Tekmar公司生产的Stratum PTC 与美国OI公司生产的Eclipse 4660两种吹扫捕集仪在检测土壤中VOCs均得到了较好的实验结果，精密度、方法检出限、准确度等指标均较好地满足文献[8]的要求。对于大部分分析物用Stratum PTC的方法检出限略高于Eclipse 4660，但精密度稍微比Eclipse 4660差， Eclipse 4660用于分析极性的、水溶性的物质效果比Stratum PTC好，回收率更高。在关键的除水技术方面， Eclipse 4660采用专利的旋风式除水技术，是在脱附阶段进行除水；而Stratum PTC则是采用U型冷凝扩展腔技术进行除水，是在吸附阶段进行除水。Eclipse 4660的除水技术优于Stratum PTC，这对于实际分析过程中相关仪器设备的选择具有较好的参考价值。

[1] EPA Method 5035.Closed-system purge-and-trap and extraction for volatile organics in soil and waste samples[S].

[2] EPA Method 8260B.Volatile organic compounds by chromatography/mass spectrometry(GC/MS)[S].

[3] SIEGRIST R L,JENSSEN P D.Evaluation of sampling method effects on volatile organic compound measurements in contaminated soils[J].Envir Sci Technol,1990,24:92-1387.

[4] 李娟，章勇.超声波萃取-气相色谱/质谱法测定土壤11215和POPs类有机氯农药[J].环境监控与预警，2010，2(6)：11-14.

[5] 胡思宁，杨丽莉，王美飞，等.加速溶济萃取-气相色谱/串联质谱法测定土壤中20种有机氯农药[J].环境监控与预警，2013，5(6)：24-26，34.

[6] 环境保护部.HJ 168-2010 环境监测 分析方法标准制修订技术导则[S].北京：中国标准出版社,2010.

[7] USEPA.Contract laboratory program national functional guidelines for inorganic data review[J].Washington DC,2004:134.

[8] 环境保护部.HJ 605-2011 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法[S].北京：中国标准出版社,2011.

Performance Comparison between Purge-and-trap Concentrators of Stratum PTC and Eclipse 4660 for Determination of VOCs in Soil

XU Le

(SongjiangDistrictEnvironmentalMonitoringStation,Shanghai201613,China)

The performance of purge-and-trap concentrators was compared between Stratum PTC and Eclipse 4660 in the way of precision of instruments, method detection limits, accuracy and so on. The results showed that the method detection limits of most analytes tested by Stratum PTC were slightly higher than by Eclipse 4660, while the precision was a little worse. Eclipse 4660 was more appropriate to analyze polar or water-soluble components, and the recovery was higher than that of Stratum PTC. The experimental results of both instruments met the requirements in standard method 《Soils and sediments Determination of Volatile Organic Compounds Purge and Trap/Gas chromatography - mass spectrometry》(HJ 605-2011) easily.

Purge-and-trap; Precision; Method detection limit; Accuracy

2014-06-23；

2014-08-11

徐乐(1980—)，男，工程师，硕士，主要从事环境监测与信息化相关工作。

O622;O657.63

B

1674-6732(2015)02-0020-06