海洋监测技术规程-(有机部分)方法讲解-课件

海洋监测技术规程(有机部分)方法讲解内内 容容POPsPOPs简介及介及HY 147-2013 HY 147-2013 编制背景制背景海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水18 18 有机有机氯农药的的测定定气相色气相色谱法法海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水19 19 多多氯联苯的苯的测定定气相色气相色谱法法海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水21 21 有机有机磷磷农药的的测定定气相色气相色谱法法海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水25 25 挥发性有机物的性有机物的测定定气相色气相色谱/质谱联用法用法 什么是什么是POPs？为什么关心？为什么关心POPs?持久性有机污染物(POPs)：持久性：T1/2(水中)2个月，或T1/2(土壤或沉积物）6个月生物积累性：BCF 5000，或 logKow 5，或其他证据远距离环境迁移的潜在能力：T1/2(in air)2 days毒性：“三致”效应等POPs简介简介12种原有 POPs 艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、六氯苯、灭蚁灵、毒杀酚、PCBs、DDT、多氯代二苯并-对-二噁英和呋喃9种新增 POPs 五溴联苯醚、十氯酮、六溴代联苯、林丹、全氟辛烷磺酸和其盐类以及全氟辛烷磺酰氟、商用八溴联苯醚、五氯苯、-六六六、-六六六“潜在”POPs 短链氯化石蜡(SCCPs)、壬基酚、六溴环十二烷(HBCD)、四溴双酚A(TBBPA)、三丁基锡化合物(TBTs)等*全称：关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约2001年5月2004年11月2007年4月 中国签署斯德哥尔摩公约*该公约正式对我国生效2009年5月 公约优控POPs由12种增至21种！国务院批准中国履行公约实施计划国外相关专项研究国外相关专项研究关 于 POPs 比 较 有 影 响 力 的 著 作Multi-year plan for endocrine disruptorsAMAP Assessment 2002:POPs in the ArcticPollution Prevention Research StrategyRegionally Based Assessment of PTs我国海洋环境中我国海洋环境中POPs相关研究状况相关研究状况我国海洋环境中POPs研究工作起步较晚、监测尚未系统开展缺乏标准化的新型POPs检测方法;典型海域污染状况不明确；新型POPs毒性效应研究还很少；新型POPs的风险评价方法欠缺。沿海重点排污口中TBT的分布 环渤海重点排污口有机污染物毒性评价海洋监测规范GB17378-2007HY/T 147-2013HY/T 147-2013HY/T147.1-2013 第1部分：海水HY/T147.2-2013 第2部分：沉积物HY/T147.3-2013 第3部分：生物体HY/T147.4-2013 第4部分：海洋大气HY/T147.5-2013 第5部分：海洋生态HY/T147.6-2013 第6部分：海洋水文、气象与海冰HY/T147.7-2013 第7部分：卫星遥感技术方法19种OCPs：HCHs、DDTs、氯丹类、硫丹类、狄氏剂等。其中归为斯德哥尔摩公约的有：-HCH、-HCH、林丹、滴滴涕、艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、硫丹和硫丹盐。我国大量生产和使用的主要有HCH、DDT、七氯和氯丹。海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水18 18 有机有机氯农药的的测定定气相色气相色谱法法 使用范使用范围 测试项目：目：海水、河口水、入海排污口水样 l正己烷能提取出OCPs，同时不会引入极性稍强的共溶出污染物，降低了基质干扰，优于二氯甲烷(会提取出酞酸酯类）。l电子捕获检测器是电负性选择检测器，对含氯的OCPs有很好的选择性和灵敏度，OCPs属于环境痕量污染物，必须选取灵敏度污染物。有机有机污染物萃取机理：采用相似相容的原理，根据极性染物萃取机理：采用相似相容的原理，根据极性选择效率最高、极性最小的溶效率最高、极性最小的溶剂进行提取行提取净化分离富集。化分离富集。采用正己采用正己烷萃取水萃取水样中的中的OCPs，萃取液，萃取液经过浓缩后用后用层析柱或者析柱或者浓硫酸硫酸进行行净化，采用气相色化，采用气相色谱-电子捕子捕获检测器（特有的器（特有的选择性，高灵敏度）上机性，高灵敏度）上机测试。原原 理理警告：本警告：本实验操作操作过程中需要接触大量有机溶程中需要接触大量有机溶剂，且，且标准物准物质均具有高毒性，必均具有高毒性，必须在通在通风橱内橱内进行。行。纯度：度：试剂用色用色谱纯；有机溶；有机溶剂300倍倍浓缩不能不能检出待出待测物物质。溶溶剂：正己：正己烷、二、二氯甲甲烷试剂和和药剂：硅胶、：硅胶、浓硫酸、硫酸、标准品：当前国内无准品：当前国内无19种种标准品，准品，购置国外置国外产品。品。注意事注意事项：实验安全、安全、标准品有效期、硅胶的干燥保存。准品有效期、硅胶的干燥保存。试 剂振荡器旋转蒸发器氮吹仪层析柱气相色谱仪，配电子捕获检测器GC-ECD DB-5或相当极性的毛细管柱 30*0.25*0.25仪器器设备样品采集后七天内完成萃取，40天内完成仪器分析。样品采集后，过玻璃纤维滤膜（溶解态的OCPs），取1L，正己烷萃取，充分震荡（注意放气），静止分层，接取正己烷，然后50mL正己烷二次萃取。合并萃取液。旋转蒸发至小体积（2-5mL）提醒：可根据样品污染情况进行样品体积和溶剂体积的主动性选择。尽量在有效的提取效率下减少溶剂用量，降低环境污染，保证人体健康安全。实验步步骤萃取净化目的：分离出共溶出干扰物硅胶层析柱（经济、使用范围广，平行性差）或者硅胶SPE小柱（昂贵、容量低、平行性好）采用层析柱，正己烷和正己烷/二氯甲烷梯度淋洗，除去干扰物。净化后浓缩，溶剂置换成正己烷，上机测试。实验步步骤净化化标准曲线绘制：5个浓度梯度，中间标准可做校准溶液每次上机测试校准溶液，进行曲线检查仪器条件见书中指标。注意事项：ECD捕获器灵敏，容易被污染，要确保仪器消耗品的更新（进样口、衬管、毛细管柱、分子筛、脱氧管）氮气需要高纯度；仪器样品测试前后均上机溶剂（正己烷或者异辛烷）进行清洗。实验步步骤仪器分析器分析典型谱图1-666；2-666；3-666；4-666；5七氯；6艾氏剂；7环氧七氯；8-氯丹；9-氯丹；10硫丹-；11p,p-DDE；12狄氏剂；13异狄氏剂；14硫丹-；15p,p-DDD；16异狄氏剂醛；17+18硫丹硫酸盐+p,p-DDT；19甲氧滴滴涕。空白和回收率：依据规程操作定性：OCP19种由于性质相近，所以部分组分保留时间很近或者一致，对于重叠峰上报组合结果。定量计算公式：c=xivt/vsXi是仪器测试液种目标化合物的浓度Vt是仪器测试液的体积 一般是1ml 体积必须与标准曲线绘制是仪器上机体积一致Vs 是样品量 结果计算使用范围 海水、河口水、入海排污口水样测试内容：8种PCBs：28、52、155、101、118、153、138、180等。多氯联苯属于斯德哥尔摩禁用POPs。共209种。本方法根据海洋中主要PCBs污染情况选取了8种常见的目标物，同时该方法可以进行更多组分PCBs的测定，方法研发28种PCBs。海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水19 19 多多氯联苯的苯的测定定气相色气相色谱法法采用正己烷萃取水样中的PCBs，萃取液经过浓缩后用层析柱或者浓硫酸进行净化，采用气相色谱-电子捕获检测器（特有的选择性，高灵敏度）上机测试。正己烷能提取出PCBs同时不会引入极性稍强的共溶出污染物，降低了基质干扰，优于二氯甲烷(会提取出 酞酸酯类,不能直接硫酸酸化）。电子捕获检测器是电负性选择检测器，对含氯的PCBs有很好的选择性和灵敏度。HY147.1-2013 19 原理警告：本实验操作过程中需要接触大量有机溶剂，且标准物质均具有高毒性，必须在通风橱内进行。纯度：试剂用色谱纯；有机溶剂300倍浓缩不能检出待测物质。溶剂：正己烷、二氯甲烷试剂和药剂：硅胶、浓硫酸标准品：可以购置单体配置成混和标准或者直接购置混标，如果购置混标在购买时候索取标准谱图。注意事项：实验安全、标准品有效期、硅胶的干燥保存。浓硫酸使用带手套口罩。实际工作中，有丰富经验的试验人员可以直接采用浓硫酸。HY147.1-2013 19 试剂振荡器旋转蒸发器氮吹仪层析柱气相色谱仪器，配电子捕获检测器GC-ECD DB-5或相当极性的毛细管柱 30*0.25*0.25HY147.1-2013 19 仪器设备样品采集后七天内完成萃取，40天内完成仪器分析。样品采集后，过玻璃纤维滤膜（溶解态的PCBs，如果不过滤膜分析的是溶解态和颗粒态的总和），取1L，正己烷萃取，充分震荡（注意放气），静置分层，接取正己烷，然后50mL正己烷二次萃取。合并萃取液。旋转蒸发至小体积（2-5mL）提醒：可根据样品污染情况进行样品体积和溶剂体积的主动性选择。尽量在有效的提取效率下减少溶剂用量，降低环境污染，保证人体健康安全。HY147.1-2013 19 实验步骤-萃取净化目的：分离出共溶出干扰物，降低基质干扰两种方式硅胶硅胶层析析净化化 如果进行19中OCPs的同时分析，必须采用层析柱净化，对低污染样品具有很好的去除基质干扰能力浓硫酸硫酸 浓硫酸是经济快捷的净化方式，对高污染乳化现象严重的样品具有高效瞬时的净化能力。净化后浓缩，溶剂置换成正己烷，上机测试。HY147.1-2013 19 实验步骤-净化标准曲线绘制：5个浓度梯度，中间标准可做校准溶液每次上机测试校准溶液，进行曲线检查仪器条件见书中指标。注意事项：ECD捕获器灵敏，所以容易被污染，要确保仪器消耗品的更新（进样口、衬管、毛细管柱、分子筛、脱氧管）；氮气需要高纯度；仪器样品测试前后均上机溶剂（正己烷或者异辛烷）进行清洗。HY147.1-2013 19 仪器分析标准谱图1CB28；2CB52；3CB155；4CB101；5CB118；6CB153；7CB138；8CB180;参考峰(CB112)；参考峰(CB198)。9HY147.1-2013 19结果计算空白和回收率：依据规程操作定性：保留时间定性。定量计算公式：c=xivt/vsXi是仪器测试液种目标化合物的浓度Vt是仪器测试液的体积 一般是1ml 体积必须与标准曲线绘制是仪器上机体积一致Vs 是样品量 结果填入表格中HY147.1-2013 海洋监测技术规程 海水OCPs和PCBs的同时测定-气相色谱法关键技术环节流程图流程图萃取体积：1-4L，远海的可以取大体积，近岸污染严重的可以取小体积；萃取溶剂：正己烷与二氯甲烷乳化现象：静置分层，如果乳化现象严重，可以采用离心、冷冻等破乳技术萃取-技术环节真空度真空度温度温度回收率回收率溶溶剂置置换 上机液必上机液必须为正己正己烷或者异辛或者异辛烷浓缩-技术环节Buchi 旋转蒸发提供参考值不不净化化看萃取时候是否有乳化现象，静止分层是否很快，有无颜色，或者通过查阅文献一般洁净海水样品如果萃取过程基本无乳化，无色素，萃取液澄清，可以不进行净化处理。净化-技术环节层析柱析柱净化化填料用量，不要超载OCPs与PCBs分离，每一个实验室要做自己的梯度淋洗曲线如果样品复杂 可以用复合层析柱（硅胶、florisl、氧化铝等）净化-技术环节硫酸硫酸净化化浓硫酸会破坏部分OCPs，如狄氏剂类和硫丹盐类，所以如果是仅仅测定PCBs和666、DDT，可采用浓硫酸净化。为了安全起见对萃取液进行浓缩；萃取液可以不浓缩直接浓硫酸净化，确保水分完全分离出去；经验丰富的实验人员可以对萃取液直接净化。硫酸净化时，可根据具体净化现象选择硫酸用量和次数。安全、经济、降低环境污染要给予同时考虑。如果前处理用二氯甲烷，不可（不建议）直接硫酸净化，有爆炸风险注意注意：酸净化过程中易引入杂质，对谱图分析造成影响净化-技术环节谱图示例溶剂峰方法空白洁净（远海）海水邻近海域海水谱图示例层析柱净化后海水酸洗净化后海水高纯氮气DB-5 非极性或者弱极性柱子进样口温度不可太高，易分解如果测试OCPs要用DDT测试进样口分解率勤维护 每次上机均对曲线进行校准 仪器样品上机定容体积与标准曲线绘制时体积相同 否则需进行稀释或浓缩倍数校正当前大多仪器进行自行绘制标准曲线标准曲线考察稳定性重叠峰上报非单一组分结果条件容许可以采用GC-MS进行结果验证亦可以建立实验室不同极性柱子的定性方法，进行定性的确定计算结果1.安全健康 通风、最小用量最大提取率2.了解每一步骤的目的和原理，实际情况具体掌握3.进行实验室方法移植，可以参考EPA系列方法，对各参数、各考核指标进行测试验证，做出自己实验室的技术指标。4.GC-ECD灵敏，但是易污染，做好维护。注意事项HY147-2013 海洋监测技术规程有机磷农药的测定-气相色谱法使用范围 海水、河口水、入海排污口水样测试内容：14种有机磷农药：甲基对硫磷、杀扑磷、对硫磷、乙硫磷、马拉硫磷、杀螟松、异稻瘟净、乐果、二嗪农、速灭磷、敌敌畏、稻丰散、水胺硫磷、甲拌磷。HY147.1-2013 21 范围和目标物中性条件下，用二氯甲烷萃取水样中的有机磷农药，浓缩定容，用GC-FPD（火焰光度检测器）测试，磷滤光片。磷滤光片：525nm;（6890：黄/绿色）硫滤光片：393nm;（6890：兰/紫色）锡滤光片：610nmHY147.1-2013 21 原理 样品萃取后过滤，取1L（或者更大体积）样品，加入50ml二氯甲烷萃取，震荡(开始气较多，频繁放气），静止分层（二氯甲烷在下层，由于极性大萃取出样品中大多的有机物，易有乳化现象，所以静止时间长，可采用离心进行破乳）；仅接出二氯甲烷，水样继续用50mL二氯甲烷萃取。合并萃取液，浓缩，溶剂置换为正己烷，上机测试。HY147.1-2013 21 实验步骤火焰光度检测器，磷滤光片DB-5毛细管柱（与OCPs、PCBs相同，也可用DB-1/DB-1701等弱极性柱）氢气：氢气发生器（气瓶要注意安全）氢气/空气=95/100 （ml/min）HY147.1-2013 21 仪器条件标准系列 5个梯度 标准曲线 每次上机测试要进行曲线校准 有机磷农药容易降解 所以标准要棕色瓶保存HY147.1-2013 21 标准曲线HY147.1-2013 21 标准谱图1敌敌畏；2速灭磷；3甲拌磷；4乐果；5二嗪农；6异稻瘟净；7甲基对硫磷；8杀螟松；9马拉硫磷；10对硫磷；11水胺硫磷；12稻丰散；13杀扑磷；14乙硫磷。水样谱图HY147.1-2013 21 有机磷农药的测定-气相色谱法空白和回收率：依据规程操作定性：依据保留时间进行定性。定量计算公式：c=xivt/vsXi是仪器测试液种目标化合物的浓度Vt是仪器测试液的体积 一般是1ml 体积必须与标准曲线绘制是仪器上机体积一致Vs 是样品量 有机磷易降解，尽快完成萃取和测试棕色瓶保存标准品，避光技术问题海洋环境中有机磷农药，由于其容易降解，较少被检测到。特殊条件下有检出。海洋海洋监测技技术规程程 第第1 1部分：海水部分：海水25 25 挥发性有机物的性有机物的测定定气相色气相色谱/质谱联用法用法环境中普遍存在且境中普遍存在且组成复成复杂目前已目前已鉴别出了出了300300多种多种VOCsVOCs，在美国在美国环保局（保局（EPAEPA）所列的）所列的优先控制先控制污染物名染物名单中就有中就有5050多种是多种是VOCsVOCs。u挥发性有机化合物（性有机化合物（VOCsVOCs）：沸点在）：沸点在5050260260之之间、室温下、室温下饱和蒸气和蒸气压超超过133.32Pa133.32Pa的有机的有机物。物。其主要成分其主要成分为脂肪脂肪烃、芳香、芳香烃、卤代代烃、醛类和和酮类等，等，技技术需求：需求：高效的高效的样品前品前处理技理技术和目和目标化合物分离化合物分离检测技技术吹吹扫捕集捕集:v操作操作简便便,富集倍数高富集倍数高,不耗不耗费试剂,不不污染染环境境,v具有良好的精密度具有良好的精密度,对大多数大多数挥发性有机物都可性有机物都可获得得较低的低的检测限限,v目前水中目前水中挥发性有机物提取最好的方法之一性有机物提取最好的方法之一,已被美已被美国国环保署法定保署法定为EPAEPA方法之一。方法之一。GC-MS:v高效的分离能力和准确的定性高效的分离能力和准确的定性鉴定能力，定能力，v能能够检测尚未分离的色尚未分离的色谱峰，灵敏度更高，峰，灵敏度更高，数据更可靠，在一般数据更可靠，在一般应用中可省去其他色用中可省去其他色谱检测器。器。适用范适用范围 海水，河口水和入海排海水，河口水和入海排污口口污水水样品品测试内容内容 5454种种挥发性有机物（性有机物（VOCsVOCs）的同）的同时测定定1,1-1,1-二二氯乙乙烯、二、二氯甲甲烷、反式、反式1,2-1,2-二二氯乙乙烯、1,1-1,1-二二氯乙乙烷、2,2-2,2-二二氯丙丙烷、顺式式1,2-1,2-二二氯乙乙烯、溴、溴氯甲甲烷、氯仿、仿、1,1,1-1,1,1-三三氯乙乙烷、1,1-1,1-二二氯丙丙烷、四、四氯化碳、化碳、1,2-1,2-二二氯乙乙烷、苯、三、苯、三氯乙乙烯、1,2-1,2-二二氯丙丙烷、二溴甲、二溴甲烷、溴二、溴二氯甲甲烷、顺式式1,3-1,3-二二氯丙丙烯、甲苯、反式、甲苯、反式1,3-1,3-二二氯丙丙烯、1,1,2-1,1,2-三三氯乙乙烷、四、四氯乙乙烯、1,3-1,3-二二氯丙丙烷、二溴、二溴氯甲甲烷、1,2-1,2-二溴甲二溴甲烷、氯苯、苯、乙苯、乙苯、1,1,1,2-1,1,1,2-四四氯乙乙烷、间二甲苯、二甲苯、对二甲苯、二甲苯、邻二甲苯、苯乙二甲苯、苯乙烯、溴、溴仿、异丙苯、仿、异丙苯、1,1,2,2-1,1,2,2-四四氯乙乙烷、1,2,3-1,2,3-三三氯丙丙烷、溴苯、正丙苯、溴苯、正丙苯、2-2-氯甲苯、甲苯、1,3,5-1,3,5-三甲基苯、三甲基苯、4-4-氯甲苯、叔丁基苯、甲苯、叔丁基苯、1,2,4-1,2,4-三甲基苯、仲丁基三甲基苯、仲丁基苯、苯、对异丙基甲苯、异丙基甲苯、1,3-1,3-二二氯苯、苯、1,4-1,4-二二氯苯、正丁基苯、苯、正丁基苯、1,2-1,2-二二氯苯、苯、1,2-1,2-二溴二溴-3-3-氯丙丙烷、1,2,4-1,2,4-三三氯苯、六苯、六氯丁二丁二烯、萘和和1,2,3-1,2,3-三三氯苯苯方法原理方法原理水样中的挥发性有机物（VOCs）经氦气吹脱后捕集在装有吸附剂的捕集管上，快速加热捕集管并以氦气反吹，所吸附的组分解吸进入气相色谱/质谱仪测定。试剂甲醇：色甲醇：色谱纯，应事先事先经色色谱检验无无挥发性有机物性有机物检出；出；水：超水：超纯水，水，现用用现制制备，并做水空白，并做水空白试验，确，确认无无挥发性性有机物有机物检出；出；标准、内准、内标物、替代物、替代标准溶液等：建准溶液等：建议佩戴防毒面具在无佩戴防毒面具在无风条件下配制，尽可能减少目条件下配制，尽可能减少目标化合物的化合物的挥发。气相色气相色谱/质谱联用用仪（GC-MSGC-MS）。毛毛细管色管色谱柱：柱：RestekVolatilesRestekVolatiles或等效色或等效色谱柱，柱，长3030 m m，内径，内径0.320.32 mmmm，固定相液膜厚度，固定相液膜厚度1.51.5 mm。自自动吹吹扫捕集器。捕集器。吹吹扫管：管：25mL25mL或或5mL5mL。气密性玻璃注射器：气密性玻璃注射器：5mL5mL。微量注射器：微量注射器：10L10L。一般一般实验室常室常备仪器和器和设备。仪器及器及设备样品采集与保存品采集与保存采样瓶为40ml螺旋盖棕色玻璃瓶（盖内具聚四氟乙烯(PTFE)衬垫）所有样品均采集平行双样；每批样品带一个现场空白；采样时，使水样在瓶中溢流出而不留气泡；样品采集后立即放入冷藏箱中，保持温度在4；到达实验室后立即放入冰箱在4下保存，14d内分析完毕；样品存放区域避免接触有机物和直射光或强光。样品分析品分析吹扫温度高温时（4050），虽然回收率稍高，但色谱分离效果变差。高温易使水挥发随化合物一起被捕集，影响目标VOCs的吸附。吹扫流量吹扫气的体积=吹扫气流量吹扫时间，气体总体积越大，吹出效率越高；然而，总体积越大，对后面的捕集效率不利，会导致捕集阱穿透，回收率下降；40ml/min流量时，所有组分回收率最大，超过40ml/min，回收率下降明显。样品富集品富集解析解析解吸温度影响整个方法的准确性和重复性的关键因素。高的解吸温度并不一定能够得到更好的解吸效率和色谱峰形，同时还需考虑吸附剂的使用寿命，以及方法成本。解吸时间2min4min解吸时间，解吸效果较好，回收率最大，但是，随着解吸时间的增加，某些轻组分峰形变宽烘焙温度和时间烘焙的目的主要是除去前一次分析的残留物和提高捕集阱的吸附活性。一般烘焙温度要略高于色谱分析的最高柱温，以便除去样品中目标化合物以外的高沸点挥发性有机物。样品分析品分析样品分析品分析每日分析每日分析样品前品前应先分析超先分析超纯水空白，以水空白，以检查系系统中是否有中是否有污染；染；标准曲准曲线也可也可绘制工作曲制工作曲线样品空白与加品空白与加标回收率回收率样品品测定定样品中品中挥发性有机物含量性有机物含量较高高时，相，相邻两个两个样品品间应注入超注入超纯水水清洗吹清洗吹扫管。管。定性定性 定量定量内内标法法定量。定量。选择离子扫描（SIM）：提高各化合物灵敏度，提高对每个离子的监测效率，降低干扰，且具有更低的检出限。v实验室内有机溶室内有机溶剂的的污染染，特，特别是二是二氯甲甲烷、正己、正己烷等等极易极易对样品造成品造成污染，因此染，因此实验室室须保持保持良好的通良好的通风环境。境。v吹吹扫捕集系捕集系统的的污染源主要是吹脱气体及捕集管路中的染源主要是吹脱气体及捕集管路中的挥发性有机化合物，性有机化合物，不要使用非聚四氟乙不要使用非聚四氟乙烯的塑料管和的塑料管和密封圈，密封圈，吹脱装置中的流量吹脱装置中的流量计不不应含橡胶元件，每次要含橡胶元件，每次要在操作条件下分析在操作条件下分析纯水空白，水空白，检查系系统中是否有中是否有污染。染。干干扰及消除及消除感谢您的聆听！感谢您的聆听！