ISO 184752023 环境固体基质用气相色谱-质谱检测（GC-MS）或电子捕获检测（GC-ECD）测定多氯联苯标准立项发展报告

环境固体基质用气相色谱-质谱检测（GC-MS）或电子捕获检测（GC-ECD）测定多氯联苯标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofPolychlorinatedBiphenyls(PCB)inEnvironmentalSolidMatricesbyGasChromatography-MassSelectiveDetection(GC-MS)orElectron-CaptureDetection(GC-ECD)摘要多氯联苯（PolychlorinatedBiphenyls，PCBs）作为一类典型的持久性有机污染物（POPs），因其具有高毒性、难降解性和生物富集性，对生态环境和人体健康构成严重威胁，已被《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列入首批受控物质清单。环境固体基质（包括土壤、沉积物、固体废弃物等）中多氯联苯的准确测定是环境监测、风险评估和污染治理的重要技术基础。国际标准化组织（ISO）于2023年10月5日正式发布ISO18475:2023《环境固体基质用气相色谱-质谱检测（GC-MS）或电子捕获检测（GC-ECD）测定多氯联苯》，该标准为环境固体基质中多氯联苯的测定提供了统一、规范的技术方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、技术内容、主要参与单位及其国内外推广应用前景，旨在为标准化工作者、环境监测技术人员及相关研究人员提供全面的标准解读和参考依据。该标准的实施将有力推动全球范围内环境固体基质中多氯联苯监测工作的标准化和规范化进程，为落实国际公约和各国环境法规提供坚实的技术支撑。关键词：多氯联苯；环境固体基质；气相色谱-质谱法；电子捕获检测；国际标准；持久性有机污染物；环境监测Keywords:Polychlorinatedbiphenyls(PCBs);Environmentalsolidmatrices;Gaschromatography-massspectrometry(GC-MS);Electron-capturedetection(GC-ECD);Internationalstandard;Persistentorganicpollutants(POPs);Environmentalmonitoring一、引言1.1多氯联苯概述及其环境危害多氯联苯是由联苯分子上的氢原子被不同数量的氯原子取代而形成的一类氯代芳烃化合物，根据氯原子取代位置和数量的不同，理论上共有209种同族体（Congeners）。多氯联苯具有优异的化学稳定性、热稳定性和电绝缘性，自20世纪30年代起被广泛应用于变压器和电容器等电气设备的绝缘油、热交换介质、润滑油、增塑剂及无碳复写纸等工业产品中。据估算，全球历史上累计生产多氯联苯约130万吨。然而，多氯联苯的化学稳定性也决定了其极难在自然环境中降解。研究表明，多氯联苯具有远距离迁移性，可通过大气、水流等途径在全球范围内传输，甚至在北极等偏远地区的环境介质和生物体内均能检出。多氯联苯属于典型的内分泌干扰物，具有致癌、致畸、致突变的"三致"效应，可通过食物链逐级富集放大，对生态系统和人体健康造成严重威胁。正因如此，多氯联苯被《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列入首批12种受控POPs清单，被要求在全球范围内淘汰和消除。1.2环境固体基质中多氯联苯监测的必要性土壤和沉积物等环境固体基质是多氯联苯在环境中迁移转化的重要归宿和蓄积库。多氯联苯通过大气沉降、污水灌溉、固废堆放渗滤、泄漏事故等途径进入土壤和沉积物后，因其疏水性强、蒸汽压低，极易被有机质吸附而长期存留。据调查，在许多工业退役场地、电子垃圾拆解区域及受污染河湖底泥中，多氯联苯含量远超环境背景值，部分区域甚至达到危险废物鉴别标准限值以上。因此，建立准确、可靠、可比较的环境固体基质中多氯联苯测定方法，对于以下方面具有不可替代的重要作用：（1）掌握区域环境质量状况和污染分布特征；（2）开展污染场地风险评估和修复效果评估；（3）履行国际公约国家实施计划的监测报告要求；（4）为制定环境质量标准和排放限值提供技术依据；（5）保障农产品安全和人居环境健康。1.3标准制定的必要性与意义尽管各国已相继建立了多氯联苯的测定方法标准（如美国环保署EPA8082A、EPA1668C，中国HJ743-2015等），但不同标准在样品前处理、净化方式、色谱分离条件、定量方法以及质量保证/质量控制（QA/QC）要求等方面存在较大差异，导致不同实验室、不同国家之间的监测数据可比性不足。随着全球环境治理一体化进程的推进，尤其是《斯德哥尔摩公约》框架下各缔约方需要定期提交具有可比性的监测数据，研制统一的国际标准已成为迫切需要。ISO18475:2023正是在此背景下制定并发布的首个针对环境固体基质中多氯联苯测定的通用国际标准。该标准的出台填补了ISO在持久性有机污染物测定领域的方法标准空白，为全球范围内环境固体基质中多氯联苯监测提供了统一的技术规范和操作依据。二、ISO18475:2023标准概况2.1标准基本信息ISO18475:2023《环境固体基质用气相色谱-质谱检测（GC-MS）或电子捕获检测（GC-ECD）测定多氯联苯》由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）发布，标准状态为现行有效。该标准属于ISO/TC190（土壤质量技术委员会）的工作范畴，具体由ISO/TC190/WG5（土壤与场地生物物理化学分析方法工作组）负责研制。标准发布机构为国际标准化组织，分类号为土壤的化学特性，发布日期为2023年10月5日，标准语言为英语，当前版本为第一版。2.2标准适用范围与定位ISO18475:2023规定了采用气相色谱-质谱检测（GC-MS）或电子捕获检测（GC-ECD）测定环境固体基质（包括土壤、沉积物、污泥、固体废弃物及其他环境固体材料）中多氯联苯含量的方法。该标准适用于以下多氯联苯同族体的定量测定：PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153和PCB180等指示性多氯联苯同族体（IndicatorPCBs），以及根据具体监测目的需要测定的其他多氯联苯同族体。在实际监测中，上述7种指示性同族体通常占环境中总多氯联苯含量的50%左右，因此被广泛用于环境介质中多氯联苯污染水平的表征和评估。ISO18475:2023标准为这些关键同族体的测定提供了统一的方法学基础，适用于环境质量调查、污染场地评估、修复效果验证以及科学研究等各类应用场景。2.3标准的框架结构与技术路线在标准框架设计上，ISO18475:2023遵循了国际标准制定的通用结构和格式要求，内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、方法原理、干扰消除、试剂和材料、仪器设备、样品采集与保存、样品前处理、仪器分析、校准与定量、质量保证和质量控制、结果计算与表达、试验报告等核心章节，同时包含资料性附录，如方法性能特征数据、色谱图示例和精密度数据汇总等。在技术路线方面，ISO18475:2023规定了两种互补的检测手段：气相色谱-质谱检测（GC-MS）路线：采用气相色谱分离后以质谱检测器进行定性和定量分析。GC-MS方法具有优异的定性能力，可以通过选择离子监测（SIM）模式有效排除基质干扰，适合复杂环境样品中多氯联苯的确认分析。在实际应用中，通常使用电子轰击电离源（EI），并根据目标化合物的特征离子和确认离子的丰度比进行双重定性确认，从而有效避免假阳性结果的产生。气相色谱-电子捕获检测（GC-ECD）路线：利用电子捕获检测器对含电负性基团化合物（尤其是含氯有机物）具有高灵敏度的特点进行定量分析。GC-ECD对多氯联苯同族体的响应灵敏度可达皮克级（pg），且仪器设备普及率高、运行成本相对较低，特别适合例行监测和大批量样品分析。但GC-ECD的定性能力相对较弱，对色谱分离度和样品净化程度的要求更高，需要依靠保留时间与标准物质的匹配来进行定性和定量。两种检测技术在灵敏度、选择性、定性和定量能力方面各具优势，互为补充。该标准的创新之处在于为实验室提供了灵活的技术选择路径，使之能够根据自身仪器配置、样品特点和分析目的选择适宜的技术手段，同时确保不同实验室的分析结果具有等效性和可比性。在定量方法上，该标准推荐采用内标法或同位素稀释法进行校准，应用多级校准曲线进行定量分析，从而有效消除基体效应和操作过程中的系统误差。三、标准的方法学技术要点3.1样品前处理技术环境固体基质样品的前处理是多氯联苯分析的关键环节，直接关系到分析结果的准确性和可靠性。ISO18475:2023对样品前处理方法作出了系统规定，主要包括提取和净化两个关键环节，以有效去除基质干扰并富集目标分析物。在萃取步骤中，标准规定可采用索氏提取（Soxhletextraction）、加压流体萃取（PressurizedLiquidExtraction，PLE）或加速溶剂萃取（AcceleratedSolventExtraction，ASE）等技术。索氏提取作为经典方法，具有萃取彻底、适用范围广的显著优势，已在各国环境分析方法中广泛使用，但单次提取通常需耗时数小时至数十小时，溶剂消耗量也相对较大。相比之下，加速溶剂萃取和加压流体萃取在高温高压条件下可显著缩短萃取时间（通常为15~30分钟），同时减少溶剂用量（每样约15~50mL），且萃取效率不亚于索氏提取，近年来已广泛应用于土壤和沉积物中有机污染物的提取。此外，振荡提取、超声辅助提取等其他辅助提取方式也被允许在验证适用性后采用。在净化步骤中，针对环境固体基质中可能共提取的硫、脂类、腐殖酸等干扰物质，标准规定了多种净化方案。其中，多层硅胶柱（含硝酸银硅胶、碱性硅胶和酸性硅胶）和佛罗里硅土柱是最常用的净化方式。对于某些特殊基质（如高有机质含量沉积物），还可以采用凝胶渗透色谱（GPC）进行补充净化。标准强调，净化效果须以确保目标化合物无明显损失、干扰物得到有效去除为基本评判准则。3.2仪器分析条件在色谱分离方面，ISO18475:2023推荐采用非极性或弱极性毛细管色谱柱（如5%苯基-95%甲基聚硅氧烷固定相，典型规格为30m×0.25mm×0.25μm）。针对多氯联苯同族体色谱共流出问题（如PCB118与PCB123、PCB138与PCB163等），标准建议可通过选择不同极性色谱柱或优化色谱条件进行确认，必要时结合质谱特征离子区分。对于GC-MS分析，标准推荐采用电子轰击电离源（EI，70eV），以选择离子监测（SIM）或全扫描（FullScan）模式进行数据采集。目标化合物的确认需同时满足保留时间和特征离子丰度比的双重条件。定量离子和确认离子的选择需基于标准物质的质谱特征确定。对于GC-ECD分析，标准要求色谱系统须具有良好的分离效率和稳定性，载气通常采用高纯氮气或氦气，检测器温度一般设置为300°C以上。进样方式可采用分流/不分流进样或程序升温汽化（PTV）进样。3.3校准与质量控制ISO18475:2023对校准和质量控制提出了严格的规范性要求。校准曲线应涵盖目标化合物的预期浓度范围，至少包含5个浓度水平（不含空白），相关系数应不低于0.995。标准推荐采用内标法定量，选择性质相近但自然界中不存在或含量极低的多氯联苯同族体（如PCB209）或同位素标记的多氯联苯作为内标物，在提取前加入样品中以校正前处理过程中的损失。方法空白、空白加标、基体加标、基体加标平行样、标准参考物质（如CRM）分析等质量控制措施均为必做项目。标准明确规定了加标回收率的可接受范围（通常为70%~120%）以及平行样相对标准偏差（RSD）的上限要求（通常≤20%）。此外，标准要求实验室须定期参加能力验证活动以验证其技术能力和数据质量以及长期稳定性。此外，检出限（LOD）和定量限（LOQ）的确定也是标准的重要内容。标准要求实验室须基于实际基体样品确定方法检出限和定量限，并提供具体的数据和依据。四、主要参与单位介绍ISO18475:2023标准的制定凝聚了来自全球多个国家的标准化专家和实验室技术力量的智慧和经验。在整个标准研制过程中，各国积极参与、密切协作，贡献了大量实验数据和实践经验，为标准的科学性、适用性和先进性提供了坚实保障。在本标准的研制过程中，荷兰国家公共卫生与环境研究院（RIVM，NationalInstituteforPublicHealthandtheEnvironment）作为核心技术支撑单位，发挥了尤为突出的重要作用。RIVM是荷兰卫生、福利和体育部下属的国家级研究机构，长期从事环境与健康领域的科学研究和政策支撑工作，在持久性有机污染物的环境行为、分析方法学和人体暴露评估方面拥有数十年积累的丰厚经验和卓越成就。此外，来自德国联邦环境署（UBA）、美国环境保护署（USEPA）、加拿大环境与气候变化部（ECCC）、瑞典环境科学研究院（IVL）以及中国、日本、韩国等国家的多家权威环境监测和研究机构的专家同样深度参与了标准的研制工作。德国UBA在标准物质研制和质量控制要求方面提出了大量建议，对标准中QA/QC条款的完善贡献显著；美国EPA在多氯联苯分析领域拥有成熟的方法体系，其EPA8082A和EPA1668C等标准方法为ISO18475:2023的制定提供了重要参考；中国国家环境分析测试中心和其他机构也积极参与了标准草案的讨论和意见反馈，在方法验证方面提供了中国典型土壤和沉积物样品的实测数据，为标准的全球适用性提供了重要的数据支持。五、结论与展望ISO18475:2023的正式发布，是国际环境标准化领域的一项重要成果，对于统一全球环境固体基质中多氯联苯的监测方法体系、提高数据可比性和可靠性具有里程碑式的意义。该标准的实施，将为各国履行《斯德哥尔摩公约》的监测报告义务、开展污染场地调查评估、实施土壤和沉积物环境质量监管提供统一的技术依据，有力推动全球环境治理能力的整体提升。展望未来，随着环境监测技术的不断进步和多氯联苯环境行为研究的持续深入，该标准也将面临持续修订和完善的需求。一方面，高分辨气相色谱-高分辨质谱（HRGC-HRMS）、全二维气相色谱（GC×GC）、快速气相色谱-质谱联用等新技术的日趋成熟和广泛应用，对标准方法的灵敏度、分辨率和分析效率提出了更高的要求，推动标准向更高技术水平的迭代方向发展；另一方面，针对土壤气、孔隙水等不同环境介质中多氯联苯的测定方法、以及多氯联苯同类物（如类二噁英PCBs）的测定方法也需要在标准化层面进一步完善和补充。此外，随着绿色分析化学理念的推广普及，低溶剂消耗、低能耗的样品前处理技术将在标准修订中受到越来越多的关注与重视，推动环境分析标准向更加环境友好的方向演进。我国作为《斯德哥尔摩公约》缔约方和全球环境治理的重要参与者，应积极跟踪ISO18475:2023的实施动态和技术进展，加强与国际标准化组织和各缔约方的技术交流与合作。建议我国相关标准化技术机构适时启动该国际标准的转化工作，在充分结合我国环境介质特征、实验室技术条件和现有标准体系的基础上，推动制定相应的国家标准或行业标准，促进我国环境固体基质中多氯联苯监测能力的进一步提升，为打好污染防治攻坚战、建设美丽中国提供更加有力的技术支撑。参考文献[1]InternationalOrganizationforStandardization.ISO18475:2023Environmentalsolidmatrices—Determination