分離更智能 | 半揮發(fā)性有機物(SVOC)檢測方法優(yōu)化(符合EPA方法8270E要求)
40多年來,美國環(huán)境保護署(EPA)一直通過方法8270監(jiān)測廢棄物、土壤/沉積物和地下水中的半揮發(fā)性有機化合物(SVOC)。該方法廣泛應(yīng)用于石油/煤煙(如多環(huán)芳烴)、塑料(如鄰苯二甲酸鹽)、防腐劑(如酚類、鹵代苯)等其它樣品中化學成分的檢測。同時,QC列表中要求在方法學驗證中也被廣泛使用。這些標準包括前期性能檢查(如初始校準驗證)、12小時定期性能檢查(如DTFPP調(diào)諧、聯(lián)苯胺拖尾因子、DDT降解)和分批性能檢查(如方法空白、基質(zhì)加標、平行樣以及實驗室質(zhì)控加標)。
GC/MS:半揮發(fā)性有機物(SVOC)檢測方法優(yōu)化(符合EPA 方法8270E要求)
本應(yīng)用報告 SVOC 的分析結(jié)果是根據(jù) EPA 方法 8270 的要求,由珀金埃爾默 GCMS 2400™ 系統(tǒng)搭配珀金埃爾默 Elite 5MS 色譜柱采集、處理獲得。實驗表明,通過優(yōu)化標準方法,可以在滿足分離度的情況下縮短分析時間,進而滿足樣品量大的實驗室的要求。本實驗展示了GC系統(tǒng)優(yōu)秀的載氣控制精度以及柱溫箱溫度控制精度,87種組分(包括目標物、替代物和內(nèi)標物)重復(fù)性很好。珀金埃爾默 SimplicityChrom™工作站,操作簡便,可高效的完成儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理一系列工作。
圖1:珀金埃爾默 GCMS 2400系統(tǒng)。
01
SVOC分析儀器配置:
GC 2400系統(tǒng),配有毛細管柱分流/不分流進樣口、單四極桿質(zhì)譜檢測器;
色譜柱:珀金埃爾默 Elite 5MS(30m x 0.25 mm l.D. x 0.25 μm df)。
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儲備標準品制備
配置校準曲線前,用HPLC級二氯甲烷(VWR,Radnor,PA)將目標組分母液分別稀釋成100μg/mL和5.0μg/mL濃度的儲備液。同樣,將替代物稀釋至100μg/mL濃度備用。2000μg/mL濃度內(nèi)標無需稀釋。
標準
用目標組分100μg/mL濃度的儲存液配置濃度梯度為25、10、5.0、2.5、1.0μg/mL系列標準液;用5.0μg/mL濃度的儲備液配置梯度為1.3、0.5、0.25、0.13、0.05μg/mL低濃度系列標準液。替代物添加濃度與目標物濃度一致,用于計算回收率,添加濃度系列為:25、10、5.0、2.5、1.0μg/mL。最后,每個小瓶中加標10 μL內(nèi)標溶液。
EPA 方法 8270E要求:檢測結(jié)果響應(yīng)銀子(RF)的相對標準偏差(RSD)小于20%;校準曲線相關(guān)系數(shù)(R2)大于0.990。實驗結(jié)果詳見表4。
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樣品制備
待測樣品NIST SRM 1991為二氯甲烷中煤焦油與石油的混合物(密度=1.33kg/L)。樣品不稀釋直接添加內(nèi)標測試。替代物添加濃度為10μg/mL,與8270E要求保持一致。3次重復(fù)。
02
系統(tǒng)性能
取50ng調(diào)諧液直接進樣對儀器性能進行檢測。對于調(diào)諧結(jié)果,方法8720對DTFPP碎片的離子豐度比有著嚴格要求。SimplicityChrom CDS 軟件中的“EPA 報告”功能將結(jié)果與 EPA 標準自動進行比較,并以表格形式直觀展示檢測是否通過(見圖 2)。
圖2:DTFPP 離子比率通過 EPA 報告功能制成表格,直觀展示檢測結(jié)果合規(guī)和不合規(guī)。
使用聯(lián)苯胺和五氯苯酚的拖尾因子來評估樣品流路的惰性。兩個物質(zhì)在10%峰高(TF10%)出的拖尾因子不可以超過2.0,才能通過測試。如圖A2、B2所示,通過自動質(zhì)譜解卷積和識別系統(tǒng) AMDIS 軟件中計算五氯苯酚(TF10%= 1.0)和聯(lián)苯胺(TF10%= 0.8) 的峰形。
圖3:高活性化合物五氯苯酚(離子266)和聯(lián)苯胺(離子 184)50ng 、Elite 5MS 色譜柱直接進樣的峰形。體現(xiàn)了GC 2400 具有業(yè)界領(lǐng)先的樣品流路惰性。
第三項性能檢查,DDT分解為DDE和DDD,用于評估進樣器內(nèi)樣品降解情況。根據(jù)峰面積比進行評估,EPA容許最高20%的樣品分解。圖4顯示了GC 2400的出色性能。總共僅1.69%的DDT分解,遠低于EPA強制要求的限值。
圖4:由于GC 2400系統(tǒng)進樣口內(nèi)的低反應(yīng)性,觀察到DDT極少分解為DDD和DDE。
樣品校準結(jié)果見表4。GC 2400系統(tǒng)的氣動裝置和柱溫箱溫度控制非常精確。保留時間表現(xiàn)出優(yōu)異的運行間重復(fù)性,在每個化合物的識別范圍內(nèi),大多數(shù)化合物在平均0.003分鐘內(nèi)出峰。方法8270E通過響應(yīng)因子(RF)來定量化學物質(zhì)時,RSD限值高達20%。在超過80種目標分析物和替代物中,只有7種化合物超出該限值,并按照EPA方法8270E容許的方法通過線性校準進行定量,每種情況的相關(guān)系數(shù)(R2)均符合要求。
圖5為10 μg/mL標準品的色譜圖需要注意的是三對組分:苯胺/雙 (2-氯乙基) 醚、苯并[b]熒蒽/苯并[k]熒蒽和二苯并[a,h]蒽/茚并[1,2,3-cd]芘的分離度。EPA對結(jié)構(gòu)異構(gòu)體分辨率的要求規(guī)定定量離子峰谷≤平均峰高的50%;在約14分鐘的洗脫時間內(nèi),以上三對組分均很容易滿足這一標準。注意,苯胺/雙 (2-氯乙基) 醚和二苯并[a,h]蒽/茚并[1,2,3-cd]芘不是結(jié)構(gòu)異構(gòu)體對,但是定量離子碎片相同,會干擾定量。
圖5:10 μg/mL標準品的總離子色譜圖(TIC,黑色),該標準品含目標化合物、替代物和內(nèi)標物,全部在14分鐘內(nèi)出峰。盡管運行時間很短,但是仍觀察到關(guān)鍵對A)苯胺雙(2-氯乙基)醚(m/z 93,棕色),B)苯并[b]熒蒽/苯并[k]熒蒽(m/z 252,紫色)和C)二苯并[a,h]蒽/茚并[1,2,3-cd]芘(m/z 276,綠色;m/z 278,紅色)具有出色的分離度。
方法準確度
使用NIST標準參考物質(zhì)19912(經(jīng)認證的石油和煤焦油混合物的二氯甲烷溶液)來測試GC 2400系統(tǒng)準確定量復(fù)雜環(huán)境樣品中的化合物的能力。SRM 1991共測定3次,表3展示了優(yōu)異的準確度和精密度。除了兩種化合物測定在NIST值的25%范圍內(nèi)以外,每種化合物與NIST值的相對差異在20%范圍內(nèi)。此外,沒有觀察到高濃度/低濃度數(shù)據(jù)存在偏差。
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該方法需要基質(zhì)加標和基質(zhì)加標平行樣。通過在NIST SRM 1991中加標校準標準品進行制備,并比較多環(huán)芳烴(PAH)的回收率。雖然基質(zhì)加標和基質(zhì)加標平行樣并非通過樣品提取獲得,但它們的回收率證明了儀器和方法的準確度。平均計算后,基質(zhì)加標和基質(zhì)加標平行樣的PAH回收率優(yōu)異。MS回收率測得為96.8%±13.8%,MSD回收率為96.8%±13.4%。
03
在EPA方法8270E進行的半揮發(fā)性化合物(SVOC)分析方法的基礎(chǔ)上,在珀金埃爾默 GCMS 2400系統(tǒng)搭配(Elite 5MS色譜柱)上將方法進行了優(yōu)化,即使對于復(fù)雜基質(zhì),也能做到快速的得到穩(wěn)定結(jié)果。使用本文優(yōu)化的方法條件,每種半揮發(fā)性化合物可在14分鐘內(nèi)出峰,因此在每個12小時定期性能檢查窗口中可以分析更多樣品。
依托穩(wěn)定的氣路控制、惰性的色譜柱和進樣口以及寬線性的檢測器,該實驗方法可實現(xiàn)寬量程的準確定量。儀器的氣動裝置和柱溫箱的高度重復(fù)性保證了在高度復(fù)雜的基質(zhì)中,化合物在方法保留時間窗口內(nèi)能夠穩(wěn)定地出峰。
儀器靈敏度高,大多數(shù)化合物在溶液中可檢測到低至十億分之幾的范圍。所有性能檢查標準,包括拖尾、離子豐度比、降解和關(guān)鍵組分的分離度均遠超方法要求。
實現(xiàn)了NIST標準參考物質(zhì)SRM 1991(復(fù)雜樣品基質(zhì))的準確定量;其相關(guān)基質(zhì)加標和基質(zhì)加標平行樣的結(jié)果準確度相似。
直觀的SimplicityChrom CDS軟件通過多功能性和可訪問性選項提供實用、可定制的用戶體驗,在方法需要的情況下支持合規(guī)性和可追溯性。此外,分體式觸摸屏提供了多功能性和便攜性,最終優(yōu)化了繁忙的實驗室工作。
參考文獻
1 Semivolatile Organic Compounds by Gas Chromatography/ Mass Spectrometry(GC/MS); Method 8270E;United Stated Environmental Protection Agency,Revision 4, June 2018.
2 Certificate of Analysis: Standard Reference Material®1991 Mixed Coal Tar/Petroleum Extract in Methylene Chloride;National Institute of Standards & Technology,May 2021.
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