GC-MS法测定水中有机氯农药ppt课件.ppt

GC MS法测定水中有机氯农药 1 农药pesticide 用于预防 消灭或者控制危害农业 林业的病 虫 草和其他有害生物以及有目的地调节植物 昆虫生长的化学合成或者来源于生物 其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂 农药使用环境安全技术导则 HJ556 2010 2 农药发展的三个时代 从农药商品化的使用和发展来看 大致分为三个时代天然药物时代19世纪中期 植物除虫菊 鱼藤 烟草无机农药时代砷酸铅 砷酸钙 硫酸烟碱有机合成农药时代1939年 瑞士化学家缪勒 1948年获得诺贝尔生理学与医学奖 合成了滴滴涕 DDT对多种重要的农业害虫的药效都超过了以往的天然杀虫剂 而且 由于对病媒昆虫的突出防效 挽救了千万人的生命 从此 化学农药进入新的快速发展时期 3 农药与环境 1962年 美国生物学家莱切尔 卡逊女士出版了 寂静的春天 一书 引起了人们对化学农药使用的争论 唤醒了人们的环境保护意识 农药对空气的污染农药对水体的污染近水道农药喷洒 下水道排水 来自农药使用区域的径流 不规范的处理农药容器 清洗喷洒和贮存农药的设备或被农药污染的设备 农药泄露 农药污染的土壤淋溶等 农药对土壤的污染 刘维屏 农药环境化学 北京 化学工业出版社 2005 10 4 农药分类 按组成成分 A有机磷类磷酸酯 一硫代磷酸酯 二硫代磷酸酯 磷酰胺 硫代磷酰胺 焦磷酸酯B有机氯类C氨基甲酸酯类N 甲基氨基甲酸酯类 二甲基氨基甲酸酯D拟除虫菊酯类光不稳定性拟除虫菊酯 光稳定性拟除虫菊酯E有机氮类脒类 沙蚕毒类 脲类F有机氟类G无机杀虫剂是以天然矿物质为原料的无机化合物H植物性杀虫剂I微生物杀虫剂J昆虫生长调节剂K昆虫行为调节剂 5 有机氯农药种类 有机氯农药主要分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类 以苯为原料的包括六六六 滴滴涕和六氯苯等以环戊二烯为原料的包括七氯 艾氏剂 狄氏剂和异狄氏剂等此外 以松节油为原料的莰烯类杀虫剂 毒杀芬和以萜烯为原料的冰片基氯也属于有机氯农药 6 有机氯农药特性 蒸气压低 挥发性小 使用后消失缓慢 脂溶性强 水中溶解度大多低于1ppm 氯苯架构稳定 不易为体内酶降解 在生物体内消失缓慢 土壤微生物作用的产物 也象母体一样存在着残留毒性 如DDT经还原生成DDD 经脱氯化氢后生成DDE 有些有机氯农药 如DDT能悬浮于水面 可随水分子一起蒸发 环境中有机氯农药 通过生物富集和食物链作用 危害生物 对人的急性毒性主要是刺激神经中枢 慢性中毒表现为食欲不振 体重减轻 有时也可产生小脑失调 造血器官障碍等 文献报道 有的有机氯农药对实验动物有致癌性 7 水中有机氯农药监测现状 美国EPA规定的水中129种 黑名单 物质中包括有机氯农药17种 六六六 六六六 六六六 六六六 七氯 艾氏剂 环氧七氯 硫丹 4 4 DDE 狄氏剂 异狄氏剂 硫丹 4 4 DDD 异狄氏醛 硫丹磺酸酯 4 4 DDT 甲氧滴滴涕1983年 我国就已经开始停止使用有机氯农药 但是二十世纪90年代末期 仍然可从长江南京段水域检出有机氯农药六六六 滴滴涕等 其水平保持在ng L 1数量级 我国 地表水环境质量标准 GB3838 2002 也对3种有机氯农药的标准限值作了规定 滴滴涕 0 001mg L 林丹 0 002mg L 环氧七氯 0 0002mg L 8 有机氯农药监测方法 采样 样品运输和保存 样品制备 样品提取 样品净化 样品分析 9 有机氯农药水样的采集 玻璃 棕色 样品瓶采样注意 不能用水样冲洗采样容器用带聚四氟乙烯衬垫的螺旋盖封瓶当采用非实心的磨口瓶塞时 应用二氯甲烷冲洗过的锡纸包覆瓶塞 并密封 水质采样样品的保存和管理技术规定 HJ493 2009 10 有机氯农药水样的运输和保存 现场采好的水样应注意低温保存 可采用冷柜 或简易冷藏箱 放有冰块的保温箱 将样品保持在1 5 C 运输过程应防震 低温保存 避免阳光照射 还应防止车内空气污染样品 样品运回实验室后立即放入冰箱或冷藏库中于4 温度下保存 水样必须在采样后5d内完成萃取 30d内完成仪器分析 11 水中有机氯农药的测定方法 目前 我国环境监测部门对水体中有机氯农药含量的测定普遍采用气相色谱法 通过配置电子捕获检测器 ECD 进行测定该检测方法简便 仪器普及率高 但ECD检测器易受污染 影响定性确认 同时具有定量线性范围窄等诸多不足 双柱或多柱保留指数定性是GC中较为可靠的方法 因为不同的化合物在不同色谱柱上具有相同保留值的几率要小得多 双柱 一般选择非极性和中等极性柱李杰颖 刘方 邹晓等 双柱 双ECD对农药多残留的快速检测 J 山地农药生物学报 2007 26 6 551 556 DB 1和DB 17 本实验室选用 HP 5和DB 35MS 在多种农药残留分析中 质谱 MS 检测器被广泛使用 通过选择离子模式 SIM 对化合物进行定量分析 可提高分离度和定量的准确度 12 1 六氯苯 2 甲体六六六 3 林丹 4 乙体六六六 5 七氯 6 艾氏剂 7 环氧七氯 8 硫丹I 9 P P DDE 10 狄氏剂 11 异狄试剂 12 O P DDT 13 P P DDD 14 硫丹II 15 P P DDT 16 甲氧滴滴涕图1 DB 35MS柱子上16种有机氯农药标准色谱图 1 甲体六六六 2 六氯苯 3 乙体六六六 4 林丹 5 七氯 6 艾氏剂 7 环氧七氯 8 硫丹I 9 P P DDE 10 狄氏剂 11 异狄试剂 12 硫丹II 13 P P DDD 14 O P DDT 15 P P DDT 16 甲氧滴滴涕图2 HP 5柱子上16种有机氯农药标准色谱图 13 水中有机氯农药分析方法 一 已有国家标准方法 水质六六六滴滴涕的测定气相色谱法 GB7492 87 二 水和废水监测分析方法 第四版 增补版 1 有机氯农药毛细管柱气相色谱法 GC ECD 16种有机氯农药 用正己烷做萃取剂 在中性条件下 萃取水中有机氯农药 100mL水样 10mL正己烷 萃取1次2 有机氯农药毛细管柱气相色谱 质谱法 10种有机氯农药 采用液 液萃取和液 固萃取两种方法1L水样 50mL正己烷 萃取2次 先旋蒸再氮吹1L水样 PS 2小柱 洗脱液 6mL丙酮 3mL正己烷和3mL乙酸乙酯三 现行正在制 修订标准 南京环境科学研究所1 水质有机氯农药和有机卤化物的测定液液萃取或固相萃取 气相色谱 质谱法 2 水质有机氯农药和有机卤化物的测定液液萃取或固相萃取 GC ECD法 14 有机氯农药测定的注意事项 有机氯农药中的p p DDT和异狄氏剂很容易在进样口发生分解 因此在检测时应该在每间隔几个样品 12小时的分析时间 用两种的单标做一次分解率测定 计算其分解率的公式为 滴滴涕的分解率 降解峰面积之和 DDD DDE 100 全部峰面积之和 DDT DDD DDE 异狄氏剂的分解率 降解峰面积之和 异狄氏醛 异狄氏酮 100 全部峰面积之和 异狄氏剂 异狄氏醛 异狄氏酮 如果任何一种化合物的降解超过了15 则进样口设备需要进行维护和重新校准 15 有机氯农药标样使用 标准样品登记所有的标准样品应进行登记 记录内容包括样品名称 生产厂家 批号 接受时间 有效期等 标样证书要存档备查 母液 中间储备液保存母液和中间储备液打开使用后 立即转移到密封样品小瓶中 做好标记 贴好标签 存放于 10 20 的低温冰箱中保存 长时间使用时 要注意检查溶液的蒸发情况 有机氯农药的标样相对还是比较稳定的 一般在高浓度 10ppm以上 下贮存的时间较长 半年 异狄氏剂在低浓度很容易分解为异狄氏剂醛和酮 因此 异狄氏剂使用前应该测其是否已经分解 标准使用液的稀释与保存取一定量的中间储备液 用合适的有机溶剂稀释成所需浓度的标准使用液 标准使用液保存于样品瓶中 用有特氟龙硅胶垫的密封盖密封 存放于 10 20 的低温冰箱中保存 有内标物存在时 可保存使用3个月 使用保存的标准溶液时 将标准溶液从冰箱中取出后 一定要平衡到室温后使用 16 有机氯农药标样 常用两种混标有机氯农药 16种 六六六 六六六 六六六 六氯苯 七氯 艾氏剂 环氧七氯 硫丹 4 4 DDE 狄氏剂 异狄氏剂 硫丹 4 4 DDD 2 4 DDT 4 4 DDT 甲氧滴滴涕有机氯农药 17种 六六六 六六六 六六六 六六六 七氯 艾氏剂 环氧七氯 硫丹 4 4 DDE 狄氏剂 异狄氏剂 硫丹 4 4 DDD 异狄氏醛 硫丹磺酸酯 4 4 DDT 甲氧滴滴涕 17种 17 定量校准 校准曲线标准曲线标准溶液系列直接测量工作曲线 试样的预处理较复杂致使污染或损失不可忽略时 标准溶液经过与样品相同的消解 净化和测量等全过程相对响应因子 RRF 至少5个浓度标准溶液 每个溶液分析3次 计算相对响应因子外标校准曲线法配制5个浓度水平的待测标准溶液 最低浓度应接近或略高于检出限内标校准曲线法首先选定一个或多个合适的内标物质配制含恒定内标物质的5个浓度水平的待测标准溶液 低浓度也应接近或略高于检出限 18 定量校准 溶液浓度在mg L级水平时 其相关系数应 0 995 溶液浓度在ug L级水平时 其相关系数应 0 990 最高浓度均不得超出仪器的线性响应范围 19 GC MS仪器的稳定性 每天一次测定目标物的定量校准曲线中中间浓度的标准溶液 确认其 各目标物 内标 替代物 灵敏度变化与制作校准曲线时的灵敏度相比在20 25 30 以内GC MS每天保留时间变化 5 与内标保留时间比 2 20 有机氯农药内标物的选择 EPA8081A五氯硝基苯 Pentachloronitrobenzene 单柱分析1 溴 2 硝基苯 1 bromo 2 nitrobenzene 双柱分析相关文献资料菲 Phenanthrene 芘 Pyrene 屈 Chrysene 荧蒽 Fluoranthene 21 内标物的选择原样品中不存在的纯物质 该物质的性质尽可能与待测组分相近 不与被测样品起化学反应 同时要能完全溶于被测样品中 内标物的峰应尽可能接近被测组分的峰 或位于几个欲测组分的峰中间 但必须与样品中的所有峰不重叠 即完全分开 理想的内标物被测组分的稳定同位素标记化合物 氘代的或者是碳13标记的待测物 相比之下 氘代的更便宜些 因为它们的物理化学性质相同同系物的理化性质相似 还有相同的特征离子 又极易分离 是常用的内标物其它物化性质相似的化合物 只要通过实验所得的定量结果在允许误差范围内 也可以作为内标物内标校正的优点进样量的变化 色谱条件的微小变化对内标法定量结果的影响不大目标化合物和内标的保留时间还可以用于计算目标化合物的相对响应时间 RRT 22 方法检出限 某特定分析方法在给定的置信度内可以从样品中检出待测物的最小浓度或最小量 是建立分析方法中较重要的一个参数 特别是评估一个分析方法对于低浓度的样品检测具有重要意义 检出 是指定性检出 即判定样品中存在有浓度高于空白的待测物质美国EPASW 846中规定方法检出限 连续分析7个接近于检出限浓度的实验室空白加标样品 计算标准偏差s 方法检出限按下式计算 MDL s t n 1 0 99 其中 t n 1 0 99 为置信度为99 自由度为n 1时的t值 n为重复分析的样品数 n 7时 99 的置信度下t 6 0 99 3 143TraceAnalysesforWastewaters Environ Sci Technol 1981 15 1426 1429 23 空白试验 确认在样品溶液制备或分析仪器进样操作等原因引起的污染 保证测定环境的设定对样品分析没有显著干扰空白值的大小及其分散程度影响着方法的检出限和测试结果的精密度影响空白因素纯水质量 试剂纯度 载气质量 试液配制质量 玻璃器皿的洁净度 精密仪器的灵敏度和准确度 实验室的洁净度 分析人员的操作水平和经验等空白试验值的要求重复测定结果应控制在一定波动范围内 一般要求平行双份测定值的相对误差不大于50 空白试验测定值偏大不仅会导致测定灵敏度降低 而且会造成检出限偏高 测定结果可信度降低 24 平行样测定 同一样品的两份或多份子样在完全相同的条件下进行同步分析一般做平行双样 对精密度偏低的项目可以考虑增加平行个数每批样品随机抽取10 的样品做平行双样检查 批样品量 10个时 平行样不得少于1个平行双样可由分析人员自编明码平行样 也可由质控人员编制密码平行样平行双样测定结果的相对偏差必须在允许的误差范围内 25 允许误差 以相对偏差评价 浓度在三倍检出限以内者的相对偏差 66 6 浓度在三倍检出限以上者的相对偏差 50 检出限以下者不统计 重复性检验样品合格率应大于80 有机污染物测定项目的精密度控制在40 以下 更多使用30 26 样品加标回收率试验 在测定样品的同时 于同一样品的子样品中加入一定量的标准样品 完全按样品分析程序进行分析 计算回收率加入物质和待测物质相同 在测定结果中扣除样品的测定值 反映了测试结果的准确度平行加标进行回收率测定时 所得结果既可以反映测试结果的准确度 也可以判断其精密度基体加标回收率百分数 R A B C 100式中 A 添加样品的测量浓度 B 未添加样品的测量浓度C 添加浓度 27 样品加标注意事项 加标量应控制在与样品中所含待测物的测量精密度相同的范围内加标量尽量与样品中待测物含量相近当样品中待测物含量接近方法检出下限时 加标量应控制在校准曲线的低浓度范围在任何情况下加标量均不得大于待测物含量的3倍当样品中待测物浓度高于校准曲线的中间浓度时 加标量应控制在待测浓度的一半加标后的测定值不应超出方法的测量上限的90 样品加标存在问题加标样和样品的分析条件完全相同 其中干扰物质和不正确操作等因素导致的效果相等当以其测定结果的减差计算回收率时 常不能确切反映样品测定结果的实际差错 28 GC MS分析条件 色谱柱 DB 5MS 30m 0 25mm 0 25 m 程序升温条件 70 保持1min 以20 min升温到210 再以2 min升温到240 并保持2min 载气 高纯氦气 柱流速 1 19mL min 线速度 40cm sec 进样口温度 250 进样方式 无分流进样 1min 分流比 14 0 进样量 2 L质谱参数全扫描范围 m z50 450 扫描间隔 0 5sec 电离方式 EI 接口温度 280 离子源温度 230 扫描方式 SIM SIM方式采样速率 0 2sec 29 1 甲体六六六 2 六氯苯 3 乙体六六六 4 林丹 内标 氘代菲 5 七氯 6 艾氏剂 7 环氧七氯 8 硫丹I 9 P P DDE 10 狄氏剂 11 异狄试剂 12 硫丹II 13 P P DDD 14 O P DDT 15 P P DDT 16 甲氧滴滴涕 图1 16种有机氯农药标准色谱图 30 有机氯农药测定的标准曲线 采用正己烷 乙酸乙酯 作为溶剂配制5个不同浓度的十六组分有机氯农药混标 分别为5 g L 25 g L 50 g L 125 g L 250 g L 内标氘代菲浓度为200 g L 根据设定的分析条件进行测定 得到5个不同浓度值的化合物的数据文件 利用QP 2010软件的校准功能建立相应的内标标准曲线 得到各待测组分的回归方程 31 表1 GC MS测定16种有机氯农药的定量离子 保留时间和相关系数 32 水中有机氯农药前处理方法 液 液萃取法 当前我国环境监测系统广泛应用的农药前处理方法 操作简单 无需特殊的仪器设备 尤其是分离效果较好 适用范围广 但该方法存在明显缺点 选择性差 溶剂用量大 提取时间长 易造成二次污染 固相萃取 SPE 法 近年来在环境分析中得到广泛应用 正逐步取代传统的液 液萃取方法 固相萃取是一种可同时对样品中有机化合物进行萃取 浓缩及纯化的前处理技术 具有有机溶剂用量少 对环境污染小 自动化程度高 节省人工 萃取效率高等优点 是目前从水样中萃取有机化合物时应用较多的分离富集技术 美国国家环保局已将其作为水中农药含量的测定方法 33 液液萃取方法 取200mL水样于500mL的分液漏斗中 向水样