主题：【第十四届原创】土壤和沉积物 石油烃（C10-C40）的测定 气相色谱法

检测方法验证报告

检测项目：土壤和沉积物 石油烃(C10-C40)的测定

方法编号及名称：HJ 1021-2019 土壤和沉积物 石油烃(C10-C40)的测定 气相色谱法

分析方法名称：气相色谱法

                                                                                   

1.方法概述

1.1方法原理

土壤和沉积物中的石油烃(C10-C40)经提取、纯化、浓缩定容后，用带氢火焰离子化检测器（FID）的气相色谱仪检测，根据保留时间窗定性，外标法定量。

1.2方法依据

HJ 1021-2019 土壤和沉积物 石油烃(C10-C40)的测定 气相色谱法

1.3方法适用范围

本标准规定了测定土壤和沉积物中石油烃(C10-C40)的气相色谱法

本标准适用于土壤和沉积物中石油烃(C10-C40)的测定。

当取样量为10.0g时，定容体积为1.0ml，进样体积为1.0μl时，本标准测定的挥发性石油烃(C10-C40)的方法检出限为6mg/kg，测定下限为 24mg/kg。

2. 试剂和材料

2.1二氯甲烷：农残级，经色谱鉴定无干扰峰。

2.2正己烷：农残级，经色谱鉴定无干扰峰。

2.3丙酮：农残级，经色谱鉴定无干扰峰。

2.4 C10-C40正构烷烃标准储备溶液：1000mg/L于正己烷，溯源号：110219-06-1ml，批号：359550。

2.5硅藻土：0.60mm-0.85mm（30目-20目），在450度下灼烧4h，冷却后装入磨口玻璃瓶中，置于干燥器中保存。

2.6硅镁型吸附剂：层析级0.15mm-0.25mm（100目-60目），在450度下灼烧4h，冷却后装入磨口玻璃瓶中，置于干燥器中保存。

2.7石英砂：在450度下灼烧4h，经色谱分析后无干扰，冷却后装入磨口玻璃瓶中，置于干燥器中保存。

2.8载气：氮气，纯度99.999%，用净化管净化。

2.9燃烧气：氢气，纯度99.99%。

2.10助燃气：空气，用净化管净化。

2.11无水硫酸钠：经高温烘烤后色谱无干扰。

2.12除非另有说明，分析中均使用符合国家标准的分析纯试剂。

3.仪器和设备

3.1气相色谱仪：安捷伦7890B，配备有氢火焰检测器（FID），编号为QNJC/FX-051。

3.2空气发生器：PEAK Precision Air Compressor，设备编号为QNJC/FX-031。

3.3氢气发生器：PEAK Precision Hydrogen 300cc，设备编号为QNJC/FX-029。

3.4零点空气过滤器：PEAK Precision Zero 3.5L，设备编号为QNJC/FX-032。

3.5毛细管色谱柱：安捷伦HP-5，30m x 320μm x 3.0μm。

3.6提取设备：加压流体萃取仪，瑞士步琦E-916，编号为QNJC/FX-116。

3.7浓缩装置：浓缩装置：K-D浓缩装置，500ml。。

3.8容量瓶：10ml，精度为0.01ml。

3.9微量注射器：25μL、500μL、1000μL。

3.10硅酸镁净化柱：30mm*20mm的玻璃柱，底部带粗孔玻璃砂芯。

3.11本标准除特殊说明，分析时均使用符合国家标准A级标准的玻璃量器。

4.样品与现场质控样采集

4.1样品采集

样品的按照HJ/T166中半挥发物的相关要求采集和保存土壤样品。按照HJ494的相关要求采集水体沉积物样品，按照GB17378.3的相关要求采集海洋沉积物样品，每批样品应至少带一个全程序空白。

4.2现场质控样采集

4.2.1全程序空白样

称取10g硅藻土装入采样瓶中作为土壤样品，然后将土壤样品瓶带至采样现场，参与采样全过程，随后与其余实际样品一起带回实验室进行测定分析。

4.2.2现场空白样（无）

4.2.3现场平行样（无）

4.2.4现场加标样（无）

5.样品运输和保存

将采集好的样品立即置于4℃以下密封、避光冷藏保存，于14d内完成分析。提取液4℃以下密封、避光冷藏保存，于40d内完成分析。样品存放区域应无有机物干扰。

6.样品分析

6.1样品水分测定

土壤样品干物质和水分的测定按照HJ613执行，沉积物样品含水率测定按照GB17378.5执行。

6.2样品前处理

6.2.1制样准备

选择基质均匀的土壤样品，去除土壤采样瓶口处上表面样品，除去样品中的异物（如树叶，枯枝，石子等），称取约10g（精确到0.01g）样品于研钵中，加入适量无水硫酸钠，研磨均化成流砂状，再加入适量硅藻土对土壤进行脱水处理。

6.2.2样品的提取

选择加压流体萃取，将（6.2.1）中干燥好的土壤样品倒入事先垫过一层石英砂（高度约为0.5cm）的40ml萃取池中，然后覆盖一层同样为0.5cm左右厚度的石英砂，盖上纤维滤片，保证样品顶端离萃取池上端有0.5~1.0cm的空隙。将萃取池竖直平稳放入快速溶剂萃取仪中，用丙酮-正己烷（1：1）混合溶液在100℃下进行提取，用小口接收瓶接收提取液。

6.2.3样品浓缩

本实验采用KD浓缩方式，将加压流体萃取获得的提取液过无水硫酸钠除水后放置于500ml全玻璃KD浓缩器中，加入沸石后在65℃~75℃下进行KD浓缩，最后用正己烷定容至1ml后待上机测试。

6.2.4试样净化

依次用10ml正己烷-二氯甲烷混合溶剂、10ml正己烷硅酸镁净化柱。待柱上正己烷近干时，将浓缩液全部转移至净化柱中，开始收集流出液，用约2ml的正己烷洗涤浓缩收集装置，转移至净化柱，再用12ml正己烷淋洗净化柱，收集淋洗液，与流出液合并，浓缩至1.0ml，待测。

6.3空白样品的制备

加压流体萃取用硅藻土代替实际样品，称取10.0g硅藻土作为空白样品，然后按与试样的制备相同步骤进行空白试样的制备。

6.4曲线的绘制

取5个10ml棕色容量瓶，分别加入适量的正己烷，用微量注射器分别加入10.0μl、50.0μl、100μl、200μl、500 μl的C10-C40正构烷烃标准储备液，然后用正己烷定容，混匀。配制成各正构烷烃质量浓度分别为 1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、50 mg/L，即C10-C40总质量浓度分别为 31.0 mg/L、155 mg/L、310 mg/L、620mg/L、1550mg/L 的标准系列。以标准系列总质量浓度（mg/L）为横坐标，对应的总色谱峰峰面积为纵坐标，建立校准曲线。

6.5样品与空白样的测定

样品与空白样品的前处理及分析步骤按照（6.2）中所示进行。同时本方法使用的色谱分析条件如下所示：

（a）气相色谱参考条件

色 谱 柱：安捷伦HP-5（30 m x 320 μm x 0.25 μm）。

程序升温：60℃（1min）→8℃/min→290℃→30℃/min→320℃（hold 7 min）

进样口温度：320℃。

检测器温度：330℃。

柱（氮气）流量：2.0 ml/min。

分流比：不分流。

进样量：1.0μL。

6.6 结果计算与表示

6.6.1定性分析

根据色谱图组分保留时间对目标化合物进行定性，色谱图见图1。C10-C40目标化合物采用定总量的方式，即目标化合物积分从n-C10H22（包含）出峰开始时开始，到n-C40H82（包含）出峰结束，计算C10 -C40的总峰面积（此处峰面积为扣除柱流失后的总峰面积）。

图1  石油烃(C10-C40)的标准色谱图

6.6.2定量分析

土壤中挥发性石油烃(C10-C40)含量W1，按照公式（1）进行计算：         

                    W1 = ×f…………………………………......（1）

式中：W1——土壤中挥发性石油烃(C10-C40)的浓度，mg/kg；

      C——由校准曲线计算所得的石油烃(C10-C40)的浓度，mg/L；

      V ——提取液浓缩定容后的体积，ml；

m——样品量（湿重），g；

Wdm——土壤干物质含量，%；

f——样品稀释倍数。

沉积物中石油烃(C10-C40)含量W2，按公式（2）进行计算：

W2 = ×f……………………………………......（2）

式中：W2——沉积物中挥发性石油烃(C10-C40)的浓度，mg/kg；

      C——由校准曲线计算所得的石油烃(C10-C40)的浓度，mg/L；

      V——提取液浓缩定容后的体积，ml；

m——样品量（湿重），g；

WH2O——沉积物含水率，%；

f——样品稀释倍数。

6.6.3 结果表示测定结果

小数点后位数的保留方法与方法检出限一致，最多保留三位有效数字。

7.质量保证和质量控制

7.1检出限测

在10g硅藻土中准确加入20L浓度为50mg/L的C10-C40正构烷烃标准使用液，然后用加压流体萃取仪进行提取，收集提取液后过滤KD浓缩至1ml后上机平行测定7次。C10-C40正构烷烃的检出限测定值如表1所示：

表1 土壤中C10-C40正构烷烃检出限测定值

平行样品编号		试样
(C10-C40)（mg/kg）	1	3.36
	2	3.04
	3	3.18
	4	3.05
	5	3.06
	6	3.26
	7	3.32
平均值X（mg/kg）		3.18
相对标准偏差RSD（%）		4.3
t值		3.143
检出限（mg/kg）		0.4

结论：经过7次平行测定得出本方法的检出限为0.4mg/kg，满足标准规定的检出限值6mg/kg（当取样量为10.0g时）。

7.2测定下限

本方法以4倍检出限来作为测定下限，最终的测定下限值如下表2中所示：

表2 方法验证测定下限值

序号	化合物	验证测定下限（mg/kg）	方法测定下限（mg/kg）
1	(C10-C40)	1.7	24

结论：根据表中所示结果得出实验得出的测定下限都满足方法HJ1021-2019中规定的数值。

7.3精密度测定

7.3.1现场平行

对土壤和沉积物样品分别进行2次平行测定，测定的结果如下表3所示：

表3 土壤和沉积物样品平行性测定结果

类型	化合物	1	2	平均值（mg/kg）	相对偏差（%）
土壤（19MN0058）	(C10-C40)	4.4	3.9	4.1	5.0
沉积物（19MN0060）	(C10-C40)	86.3	87.1	86.8	0.5

结论：对土壤和沉积物样品分别进行2次平行测定，平行样品之间的相对偏差均满足≤25%的要求。

7.3.2分析平行

对10.0g硅藻土进行低、中、高三种不同浓度加标实验，加标量分别为1μg、10μg、50μg，然后用加压流体萃取仪进行提取，收集提取液后过滤KD浓缩至1ml后上机平行测定7次，测定结果如下表4所示：

表4 低、中、高三种浓度的加标实验测定值

平行号		试样
		低	中	高
(C10-C40)（mg/kg）	1	3.36	32.8	151
	2	3.04	33.1	152
	3	3.18	33.0	154
	4	3.05	33.3	155
	5	3.06	33.1	155
	6	3.26	33.9	157
	7	3.32	33.7	158
平均值X（mg/kg）		3.18	33.3	155
标准偏差S（mg/kg）		0.14	0.40	2.5
相对标准偏差RSD（%）		4.3	1.2	1.6

结论：从上述三种浓度加标实验测定值得出土壤中C10-C40进行低、中、高三种不同浓度加标测定的精密度值范围（RSD%）为1.2%~4.3%，满足相对标准偏差（RSD%）≤10%的要求。

7.4准确度测定

7.4.1质控样（无）

7.4.2加标回收率

对空白硅藻土进行基质加标进行回收率测定，加标体积为200μL，加标浓度为50mg/L，然后按照（6.2）中所示的前处理步骤进行分析测定，最终的加标结果如下表5所示：

表5 C10-C40正构烷烃加标回收率测定值

化合物	1	2	3	4	5	6	7	平均值（mg/kg）	加标量（μg）	加标回收率%
(C10-C40)	32.8	33.1	33.0	33.3	33.1	33.9	33.7	33.3	10	107

结论：对空白硅藻土进行进行C10-C40正构烷烃基质加标，测得的回收率为107%，满足加标回收率70%~120%的要求。

7.5空白样测定

7.5.1全程序空白

称取10g硅藻土装入采样瓶中作为土壤样品，然后将土壤样品瓶带至采样现场，参与采样全过程，随后与其余实际样品一起带回实验室进行测定分析，测定结果如下表6所示：

表6 全程序空白测定结果

化合物	测定值（mg/kg）	方法检出限（mg/kg）
(C10-C40)	<6	6

结论：经过测定得出全程序空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

7.5.2分析空白

取10.0g硅藻土，按照（6.2）中步骤进行全程序测定，分析空白的测定结果如下表7所示：

表7 分析空白测定结果

化合物	测定值（mg/kg）	方法检出限（mg/kg）
(C10-C40)	<6	6

结论：经过测定得出分析空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

7.6曲线校准

取5个10ml棕色容量瓶，分别加入适量的正己烷，用微量注射器分别加入10.0μl、50.0μl、100μl、200μl、500 μl的C10-C40正构烷烃标准储备液，然后用正己烷定容，混匀。配制成各正构烷烃质量浓度分别为 1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、50 mg/L，即C10-C40总质量浓度分别为 31.0 mg/L、155 mg/L、310 mg/L、620mg/L、1550mg/L 的标准系列。以标准系列总质量浓度（mg/L）为横坐标，对应的总色谱峰峰面积为纵坐标，建立校准曲线。所得的曲线信息如下表8所示：

表8  C10-C40正构烷烃校准曲线

化合物	校正曲线方程式	相关系数（γ）
C10-C40	Y=23.29680x	0.9999

结论：C10-C40正构烷烃的校准曲线相关系数均满足方法0.995的要求。

8.结论

    在10g硅藻土中准确加入20L浓度为50mg/L的C10-C40正构烷烃标准使用液，然后用加压流体萃取仪进行提取，收集提取液后过滤KD浓缩至1ml后上机平行测定7次。经过7次平行测定得出本方法的检出限为0.4mg/kg，满足标准规定的检出限值6mg/kg（当取样量为10.0g时）。

对土壤和沉积物样品分别进行2次平行测定，平行样品之间的相对偏差均满足≤25%的要求。

对10.0g硅藻土进行低、中、高三种不同浓度加标实验，加标量分别为1μg、10μg、50μg，然后用加压流体萃取仪进行提取，收集提取液后过滤KD浓缩至1ml后上机平行测定7次，从上述三种浓度加标实验测定值得出土壤中C10-C40进行低、中、高三种不同浓度加标测定的精密度值范围（RSD%）为1.2%~4.3%，满足相对标准偏差（RSD%）≤10%的要求。

对空白硅藻土进行基质加标进行回收率测定，加标体积为200μL，加标浓度为50mg/L，然后按照（6.2）中所示的前处理步骤进行分析测定，测得的回收率为107%，满足加标回收率70%~120%的要求。

称取10g硅藻土装入采样瓶中作为土壤样品，然后将土壤样品瓶带至采样现场，参与采样全过程，随后与其余实际样品一起带回实验室进行测定分析，经过测定得出全程序空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

取10.0g硅藻土，按照（6.2）中步骤进行全程序测定，经过测定得出分析空白的测定结果满足小于方法检出限值的要求。

取5个10ml棕色容量瓶，分别加入适量的正己烷，用微量注射器分别加入10.0μl、50.0μl、100μl、200μl、500 μl的C10-C40正构烷烃标准储备液，然后用正己烷定容，混匀。配制成各正构烷烃质量浓度分别为 1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、50 mg/L，即C10-C40总质量浓度分别为 31.0 mg/L、155 mg/L、310 mg/L、620mg/L、1550mg/L 的标准系列。以标准系列总质量浓度（mg/L）为横坐标，对应的总色谱峰峰面积为纵坐标，建立校准曲线。C10-C40正构烷烃的校准曲线相关系数均满足方法0.995的要求。