HJ 644-2013 环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附 气相色谱-质谱法.pdf

中华人民共和国国家环境保护标准中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 644-2013 环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法 Ambient air-Determination of volatile organic compounds-Sorbent adsorption and thermal desorption/gas chromatography mass spectrometry method（发布稿）本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2013-2-17 发布 2013-7-1 实施 环 境 保 护 部 环 境 保 护 部 发布 I目 次 前 言.II 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 方法原理.1 4 试剂和材料.1 5 仪器和设备.2 6 样品.2 7 分析步骤.3 8 结果计算与表示.5 9 精密度和准确度.6 10 质量保证与质量控制.7 11 注意事项.7 附录 A（规范性附录）目标物的检出限和测定下限.8 附录 B（资料性附录）目标物的测定参考信息.9 附录 C（资料性附录）精密度和准确度.10 II前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法，保护环境，保障人体健康，规范环境空气中挥发性有机物的测定方法，制定本标准。本标准规定了测定环境空气中挥发性有机物的吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法。本标准为首次发布。本标准的附录 A 为规范性附录，附录 B 和附录 C 为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：大连市环境监测中心、环境保护部环境标准研究所。本标准验证单位：江苏省环境监测中心、鞍山市环境监测中心站、沈阳市环境监测中心站、哈尔滨市环境监测中心站、抚顺市环境监测中心站和长春市环境监测中心站。本标准环境保护部 2013 年 2 月 17 日批准。本标准自 2013 年 7 月 1 日起实施。本标准由环境保护部解释。1环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法 警告：实验中所使用的标准溶液为易挥发的有毒化学品，其溶液配制过程应在通风橱内进行操作，操作人员应佩戴防护器具。1 适用范围 本标准规定了测定环境空气中挥发性有机物（VOCs）的吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法。本标准适用于环境空气中 35 种挥发性有机物的测定。若通过验证本标准也可适用于其他非极性或弱极性挥发性有机物的测定。当采样体积为 2L 时，本标准的方法检出限为 0.31.0 g/m3，测定下限为 1.24.0 g/m3，详见附录 A。2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。HJ/T 194 环境空气质量手工监测技术规范 3 方法原理 采用固体吸附剂富集环境空气中挥发性有机物，将吸附管置于热脱附仪中，经气相色谱分离后，用质谱进行检测。通过与待测目标物标准质谱图相比较和保留时间进行定性，外标法或内标法定量。4 试剂和材料 4.1 甲醇（CH3OH）：农药残留分析纯级。4.2 标准贮备溶液：=2000 mg/L，市售有证标准溶液。4.3 4-溴氟苯（BFB）溶液：=25 mg/L，市售有证标准溶液，或用高浓度标准溶液配制。4.4 吸附剂：Carbopack C（比表面积 10 m2/g），40/60 目；CarbopackB（比表面积 100 m2/g），40/60 目；Carboxen 1000（比表面积 800 m2/g），45/60 目或其他等效吸附剂。4.5 吸附管：不锈钢或玻璃材质，内径 6mm，内填装 Carbopack C、CarbopackB、Carboxen 1000，长度分别为 13、25、13mm。或使用其他具有相同功能的产品。4.6 聚焦管：不锈钢或玻璃材质，内径不大于 0.9mm，内填装吸附剂种类及长度与吸附管相同。或使用其他具有相同功能的产品。4.7 吸附管的老化和保存：新购的吸附管或采集高浓度样品后的吸附管需进行老化。老化温度 350，老化流量 40 ml/min，老化时间 1015min。吸附管老化后，立即密封两端或放入专用的套管内，外面包裹一层铝箔纸。包裹好的吸附管置于装有活性炭或活性炭硅胶混合物的干燥器内，并将干燥器放在无有机试剂的冰箱中，4保存，可保存 7d。2注 1：聚焦管老化和保存方法同吸附管。4.8 载气：氦气，纯度 99.999%。5 仪器和设备 5.1 气相色谱仪：具毛细管柱分流/不分流进样口，能对载气进行电子压力控制，可程序升温。注 2：气相色谱仪配备柱箱冷却装置，可改善极易挥发目标物的出峰峰型，提高灵敏度。5.2 质谱仪：电子轰击（EI）电离源，一秒内能从 35 amu 扫描至 270 amu，具 NIST 质谱图库、手动/自动调谐、数据采集、定量分析及谱库检索等功能。5.3 毛细管柱：30 m 0.25 mm，1.4 m 膜厚（6腈丙基苯、94二甲基聚硅氧烷固定液），也可使用其他等效的毛细管柱。5.4 热脱附装置 热脱附装置应具有二级脱附功能，聚焦管部分应能迅速加热（至少 40/sec）。热脱附装置与气相色谱相连部分和仪器内气体管路均应使用硅烷化不锈钢管，并至少能在 50150之间均匀加热。注 3：采用具有冷聚焦功能的热脱附装置，能够减小极易挥发目标物的损失，提高灵敏度。5.5 老化装置 老化装置的最高温度应达到 400以上，最大载气流量至少能达到 100 ml/min，流量可调。5.6 采样器 双通道无油采样泵，双通道能独立调节流量并能在 10500 ml/min 内精确保持流量，流量误差应在5%内。5.7 校准流量计：能在 10500 ml/min 内精确测定流量，流量精度 2%。宜采用电子质量流量计。5.8 微量注射器：5.0、25.0、50.0、100、250 和 500 l。5.9 一般实验室常用仪器和设备。6 样品 6.1.采样流量和采样体积 采样流量：10200 ml/min；采样体积：2 L。当相对湿度大于 90时，应减小采样体积，但最少不应小于 300 ml。6.2 样品的采集和保存 6.2.1 气密性检查：把一根吸附管（与采样所用吸附管同规格，此吸附管只用于气密性检查和预设流量用）连接到采样泵（5.6），打开采样泵，堵住吸附管进气端，若流量计流量归零，则采样装置气路连接气密性良好，否则应检查气路气密性。6.2.2 预设采样流量：调节流量到设定值。6.2.3 取下 6.2.1 中的吸附管，将一根新吸附管连接到采样泵上，按吸附管上标明的气流方向进行采样。环境空气样品的采集参照 HJ/T 194 的相关规定执行。在采集样品过程中要注意随时检查调整采样流量，保持流量恒定。采样结束后，记录采样点位、时间、环境温度、大气压、流量和吸附管编号等信息。36.2.4 样品采集完成后，应迅速取下吸附管，密封吸附管两端或放入专用的套管内，外面包裹一层铝箔纸，运输到实验室进行分析。不能立即分析的样品按步骤 4.7 存放，7d 内分析。6.2.5 候补吸附管的采集：在吸附管后串联一根老化好的吸附管。每批样品应至少采集一根候补吸附管，用于监视采样是否穿透。6.2.6 现场空白样品的采集：将吸附管运输到采样现场，打开密封帽或从专用套管中取出，立即密封吸附管两端或放入专用的套管内，外面包裹一层铝箔纸。同已采集样品的吸附管一同存放并带回实验室分析。每次采集样品，都应至少带一个现场空白样品。注 4：温度和风速会对样品采集产生影响。采样时，环境温度应小于 40；风速大于 5.6 m/s 时，采样时吸附管应与风向垂直放置，并在上风向放置掩体。7 分析步骤 7.1 仪器参考条件 7.1.1 热脱附仪参考条件 传输线温度：130；吸附管初始温度：35；聚焦管初始温度：35；吸附管脱附温度：325；吸附管脱附时间：3 min；聚焦管脱附温度：325；聚焦管脱附时间：5 min；一级脱附流量：40 ml/min；聚焦管老化温度：350；干吹流量：40 ml/min；干吹时间：2 min。7.1.2 气相色谱仪参考条件 进样口温度：200；载气：氦气；分流比：5：1；柱流量（恒流模式）：1.2 ml/min；升温程序：初始温度 30，保持 3.2 min，以 11/min 升温到 200保持 3 min。注 5：为消除水分的干扰和检测器的过载，可根据情况设定分流比。某些热脱附仪具有样品分流功能，可按厂商建议或具体情况进行设定。7.1.3 质谱参考条件 扫描方式：全扫描；扫描范围：35270 amu；离子化能量：70 eV；接口温度：280。其余参数参照仪器使用说明书进行设定。注 6：为提高灵敏度，也可选用选择离子扫描方式进行分析，其特征离子选择参照附录 B。7.2 仪器性能检查 用微量注射器移取 1.0 l BFB 溶液（4.3），直接注入气相色谱仪进行分析，用四级杆质谱得到的 BFB 关键离子丰度应符合表 1 中规定的标准，否则需对质谱仪的参数进行调整或者考虑清洗离子源。表 1 BFB 关键离子丰度标准 质量 离子丰度标准 质量 离子丰度标准 50 质量 95 的 8%40%174 大于质量 95 的 50%75 质量 95 的 30%80%175 质量 174 的 5%9%95 基峰，100%相对丰度 176 质量 174 的 93%101%96 质量 95 的 5%9%177 质量 176 的 5%9%173 小于质量 174 的 2%7.3 校准 7.3.1 校准曲线的绘制 用微量注射器分别移取 25.0、50.0、125、250 和 500 l 的标准贮备溶液（4.2）至 10 ml容量瓶中，用甲醇（4.1）定容，配制目标物浓度分别为 5.00、10.0、25.0、50.0 和 100 mg/L 4的标准系列。用微量注射器移取 1.0l 标准系列溶液注入热脱附仪中，按照仪器参考条件，依次从低浓度到高浓度进行测定，绘制校准曲线。注 7：如所用热脱附仪没有“液体进样制备标准系列”的功能可用如下方式制备：把老化好的吸附管连接于气相色谱仪填充柱进样口上，设定进样口温度为 50，用微量注射器移取 1.0l 标准系列溶液注射到气相色谱仪进样口，用 100 ml/min 的流量通载气 5min，迅速取下吸附管，制备成目标物含量分别为 5.00、10.0、25.0、50.0 和 100 ng 的标准系列管。注 8：也可直接购买商品化的标准样品管制备校准曲线。7.3.1.1 用最小二乘法绘制校准曲线 以目标物质量（ng）为横坐标，对应的响应值为纵坐标，绘制校准曲线。校准曲线的相关系数应大于等于 0.99。7.3.1.2 用平均相对响应因子绘制校准曲线 标准系列第 i 点中目标物的相对响应因子（RRFi），按照公式（1）进行计算。ISiISiiAmmARRF=（1）式中：RRFi标准系列中第 i 点目标物的相对响应因子；Ai标准系列中第 i 点目标物定量离子的响应值；mi标准系列中第 i 点目标物的质量，ng；AIS内标物定量离子的响应值；mIS内标物的质量，ng。目标物的平均相对响应因子RRF，按照公式（2）进行计算。nRRFRRFnii=1 （2）式中：RRF目标物的平均相对响应因子；RRFi标准系列中第 i 点目标物的相对响应因子；n标准系列点数。RRF 的标准偏差（SD），按照公式（3）进行计算:1)(21=nRRFRRFSDnii （3）RRF 的相对标准偏差（RSD），按照公式（4）进行计算。%100=RRFSDRSD （4）5标准系列目标物相对响应因子（RRF）的相对标准偏差（RSD）应小于等于 20%。注 9：当用内标法定量时，应在标准系列管及样品管中添加内标，推荐内标物为氟苯、氯苯-d5 和 1,4-二氯苯-d4，内标浓度为 25 mg/L，添加量为 1.0 l。注 10：若标准系列中某个目标物相对响应因子（RRF）的相对标准偏差（RSD）大于 20%，则此目标物需用最小二乘法