主题：【第十二届原创】顶空气相色谱法测定水中三氯甲烷、四氯化碳的优化

顶空气相色谱法测定水中三氯甲烷、四氯化碳的优化

      2018年8月份写了篇关于三氯甲烷、四氯化碳的能力验证原创，根据样品浓度，配置成的三氯甲烷、四氯化碳标准曲线浓度点很高，三氯甲烷浓度在20～200μg/L范围内线性良好,四氯化碳浓度1.0～10μg/L范围内线性良好。今年继续用此方法试验配置国标低浓度的曲线是否可行，测定水中三氯甲烷、四氯化碳用《生活饮用水标准检验方法有机指标》GB/T 5750.8-2006，1.2 毛细管柱气相色谱法，三氯甲烷标准曲线浓度在0.2～10μg/L范围内，四氯化碳标准曲线浓度在0.1～5.0μg/L范围内，试验表明：在国标浓度范围内，三氯甲烷、四氯化碳在线性、准确度、精密度、最低检测质量浓度指标获得了满意的结果。
1材料与方法

1.1仪器与试剂
1.1.1仪器
      岛津自动顶空进样器HS-10、岛津gc-2010pro（带有电子捕获检测器uECD）气相色谱仪，岛津SH-Rtx-5色谱柱 （30*0.32*0.25），20 mL顶空瓶及密封瓶盖，封盖器，安捷伦10μL微量进样针（货号5190-1490），安捷伦50μL微量进样针（货号5190-1517）。
1.1.2试剂
      色谱纯甲醇（天津光复精细科技发展有限公司），三氯甲烷标准物质（证书编号： GBW(E)082256，批号：A1903147，浓度：100 μg/mL，）四氯化碳标准物质（证书编号：GBW(E)082256，批号：A1903147，浓度：100 μg/mL），甲醇中三氯甲烷（证书编号：BY400113，批号：A1902163，浓度：9.1μg/mL，不确定度：0.7μg/mL），甲醇四氯化碳浓度（证书编号：BY400113，批号：A1704162，浓度：0.210μg/mL，不确定度：0.031μg/mL）,百岁山水。
1.2 仪器方法
1.2.1自动顶空进样器条件
      顶空瓶平衡温度为70℃，样品环温度为80℃，传输线温度为110℃，顶空瓶恒温时间20min，定量环体积为1mL，进样时间1min，gc 循环时间为15 min。
1.2.2色谱条件
进样口温度：200℃ ，柱温: 50℃ 10min，ECD检测器温度:200℃，流速1mL/min，分流比20:1
1.3 标准溶液配制
1.3.1标准溶液配制方法
      三氯甲烷易挥发，采用国标方法配置标准曲线很难达到0.999以上，改进配置曲线的方法，先准确吸取10.0mL水（百岁山的水，以下水指百岁山水）置于20mL顶空瓶内，压盖器封盖。如果室内有三氯甲烷残留，可以在封盖前氮吹顶空瓶水面上方15秒（这个时间自己掌握），目的是排除瓶内水上方空气干扰，再迅速封盖。然后用微量注射器准确吸取一定量体积标液，用针头穿过顶空瓶密封垫，针头扎入至液面以下再快速推推杆，涡旋混匀器（或手动）混匀，使其储备液与水充分混合，注意液体不要碰到顶空瓶垫。以下标准曲线及质控样均用此方法配置。如果做三氯甲烷实验的同时，有其他实验用三氯甲烷，要错开时间提前做三氯甲烷实验，或者待室内三氯甲烷排尽，保证配置溶液室无三氯甲烷残留，避免曲线空白受到干扰，导致标准曲线不成线性。一般实验前先取空气和10.0mL水上机测定看看室内和水空白是否有三氯甲烷，确定空白正常再继续实验。
1.3.2校准曲线的绘制
      分别移取甲醇中三氯甲烷100 μg/mL 1mL、甲醇中四氯化碳100 μg/mL 0.5mL用甲醇定容至100mL,混匀，配置成三氯甲烷浓度为1000 μg/L和四氯化碳500μg/L的混合标液，分别吸取2μL、10μL、20μL、40μL、100μL扎至提前准备的10 mL水的顶空瓶中。三氯甲烷的浓度为0、0.20、1.0、4.0、5.0、10μg/L；四氯化碳的浓度为：0、0.10、0.50、1.0、2.0、2.5、5.0μg/L:以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。
1.4样品的测定
      采样时先加0.4ｇ抗坏血酸于棕色采样瓶中，然后取水至满瓶密封，样品测定时取水样10.0 mL于顶空瓶中，迅速密封，放入自动顶空器中进行气相色谱分析，用标准工作曲线定量。
2结果与讨论
2.1色谱图及标准曲线
三氯甲烷出峰时间是3.5min，四氯化碳出峰时间是3.9 min。下图1是GB/T5750.8-2006，1.2 毛细管柱气相色谱法中三氯甲烷和四氯化碳最低检测质量浓度谱图（三氯甲烷0.2μg/L，四氯化碳0.1μg/L），图2是三氯甲烷标准曲线，图3是四氯化碳标准曲线。
                                             

（三氯甲烷0.2μg/L四氯化碳0.1μg/L）最低检测质量浓度谱图（图1）

                                                 

三氯甲烷标准曲线（图2）

                                                   

四氯化碳标准曲线（图3）

      三氯甲烷在0-10μg/L范围内峰面积与浓度线性关系良好，校准曲线公式为f(x)=26181.9*x+12243.7，r=0.9995 。四氯化碳在0-5μg/L范围内峰面积与浓度线性关系良好，校准曲线公式为f(x)=424094*x+12979.8，r=0.9997
三氯甲烷和四氯化碳的校准曲线相关性系数均大于0.999。
2.2 最低检测质量浓度（定量限）
      以3倍信噪比为检出限，10倍信噪比为定量限，配置国标中三氯甲烷最低检测质量浓度0.2μg/L和四氯化碳最低检测质量浓度0.1μg/L，上机测定，查看三氯甲烷信噪比为56，四氯化碳信噪比为375，均大于10，满足国标要求，此分析方法可行。详见图4为三氯甲烷最低检测质量浓度0.2μg/L和四氯化碳最低检测质量浓度0.1μg/L的信噪比值（S/N）。
                                                       

图4

2.3精密度
      本实验用6次测定结果的相对标准偏差表达精密度，取低浓度点测定6次，测定得到的结果见表1。

样品	低浓度点   （μg/L）	1	2	3	4	5	6	平均值   （μg/L）	相对标准偏差（RSD）
三氯甲烷	1.0	1.1115	1.1796	1.1407	1.1626	1.1426	1.1977	1.156	2.7%
四氯化碳	0.5	0.5569	0.4935	0.5436	0.5567	0.5914	0.5923	0.555	6.5%

表1 精密度

三氯甲烷低浓度点1.0μg/L，6次测定相对标准偏差为2.7%,；四氯化碳0.5μg/L，6次测定相对标准偏差为6.5%。均符合标准要求。
2.4准确度
      甲醇中三氯甲烷（9.1±0.7）μg/mL、四氯化碳（0.210±0.031）μg/mL作为质控样品验证准确度，准确吸取9.1μg/mL三氯甲烷4μL于10mL水中，稀释倍数为2500倍，准确吸取0.210μg/mL四氯化碳稀50μL于10.0mL水中，释倍数为200倍，算得结果见表2.

样品名称	标准值（μg/mL）	实测值(μg/L)	平均值(μg/L)	稀释倍数	结果(mg/L)
甲醇中三氯甲烷	9.1±0.7	3.642	3.6365	2500	9.0912
		3.611
		3.656
甲醇中四氯化碳	0.210±0.031	0.9486	0.9680	200	0.1936
		0.9950
		0.9604

表2 准确度

      实验表明：甲醇中三氯甲烷测得结果为9.0912 mg/L，在标准值（8.4-9.8）μg/mL范围内；四氯化碳测得结果为0.1936 mg/L，在标准值（0.179-0.241）μg/mL范围内，质控样品结果均在标准值范围内。
2.5样品测定
      准确吸取10.0mL自来水样品至于顶空瓶中，上机测定，结果小于最低检测质量浓度。
3总结
      本次方法对《生活饮用水标准检验方法 有机指标》GB/T5750.8-2006，1.2 毛细管柱气相色谱法中标准曲线配制进行调整，对仪器分析条件进行优化。标准曲线配置方法：先取10.0mL水（百岁山的水）置于20mL顶空瓶内，压盖器封盖，然后用微量注射器准确吸取一定量体积储备液（标准物质或质控样），用针头穿过顶空瓶密封垫，针头扎入至液面以下快速推推杆，混匀，即配置成了标准溶液。仪器分析条件：顶空瓶平衡温度为70℃，顶空瓶恒温时间20min，进样口温度：200℃ ，柱温: 50℃ 5min或10min，ECD检测器温度:200℃，流速1mL/min，分流比20:1试验结果表明：此方法可达到标准中三氯甲烷和四氯化碳最低检测质量浓度，精密度和准确度良好，同时节省了时间。之后还用此方法做了三次实验，用不同浓度的三氯甲烷和四氯化碳标准物质配置标准曲线，线性良好，质控在范围内。
      最后总结几次实验的经验，第一：每次配置标准曲线现开封标准物质和质控样品，安排好实验再配置，放置过的储备液配置标曲质控样不在范围内。第二，温度对定量有很大影响，配置标准曲线和质控样品或者加标时室内温度要保持恒定，最好控制在（20±3）℃左右，吸取标准物质的时候，手尽量抓取安瓶上半部分，避免手温对标准物质温度造成影响。第三：气相微量进样针选择能准确定量的，本次实验室选择的气相进样针带PTFE头推杆的固定式针头，针头固定效果好。第三，选择不同牌子的水进行测定，百岁山水中空白值最低，因此选择百岁山水作为空白。第四：由于时间原因，几次实验顶空瓶没有按照国标中烘干，未见对实验结果造成显著影响。第五：如果做三氯甲烷实验的同时，有其他实验用三氯甲烷、四氯化碳，要错开时间提前做此实验，或者待室内三氯甲烷、四氯化碳排尽，保证配置溶液室无三氯甲烷残留，避免曲线空白受到干扰，导致标准曲线不成线性。第六，配置曲线的时候多配置几个点，同一浓度的质控样多配置几个平行；吸取不同体积的质控样，配置成几个不同浓度的质控样，有的可能由于吸取体积有偏差，其中也有失败，需要多做实验多思考。第七：此次实验主要提供的是配置标准曲线的思路和国标有所差别，在此再提供其他配置标准曲线的思路，第一个方法，如果人员充足，两人配合配置标曲，先准确吸取10.0mL水于顶空瓶中，一个人注射储备液于液面下，另一个人迅速封盖，混匀上机。此方法试过一次，线性非常好。另一个方法，用不同规格型号的容量瓶配置储备液（或者用微量注射器、移液枪吸取水和标准物质配成1mL或者2mL的储备液），使得用微量进样针吸取同一体积的储备液配置成标准曲线，上机测定。
      试验仍在路上，欢迎各位老师们指导和探讨。