海洋监测技术规程【行业优选】

1、海洋生态环境监测与评价技术培训,姚子伟 E-mail： 国家海洋环境监测中心,海洋监测技术规程(HY/T 147-2013) (有机部分)方法讲解,1,二类精制,内 容,POPs简介及HY 147-2013 编制背景 海洋监测技术规程 第1部分：海水18 有机氯农药的测定气相色谱法 海洋监测技术规程 第1部分：海水19 多氯联苯的测定气相色谱法 海洋监测技术规程 第1部分：海水21 有机磷农药的测定气相色谱法 海洋监测技术规程 第1部分：海水25 挥发性有机物的测定气相色谱/质谱联用法,2,二类精制,什么是POPs？为什么关心POPs?,持久性有机污染物(POPs)：,持久性：T1/2 (水中

2、) 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,3,二类精制,POPs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

3、 (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,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,4,二类精制,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 disruptors,AMAP Assessment 2002: POPs in the Arctic,Pollution Prevention Research Strategy,Regionally

4、Based Assessment of PTs,5,二类精制,我国海洋环境中POPs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 GB17378-2007,HY/T 147-2013,6,二类精制,HY/T 147-2013,HY/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

5、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,7,二类精制,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。,海洋监测技术规程 第1部分：海水 18 有机氯农药的测定气相色谱法,使用范围,测试项目：,海水、河口水、入海排污口水样,8,

6、二类精制,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）。 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。,有机污染物萃取机理：采用相似相容的原理，根据极性选择效率最高、极性最小的溶剂进行提取净化分离富集。,采用正己烷萃取水样中的OCPs，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。,原 理,9,二类精制,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。

7、 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：当前国内无19种标准品，购置国外产品。 注意事项：实验安全、标准品有效期、硅胶的干燥保存。,试 剂,10,二类精制,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,仪器设备,11,二类精制,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。

8、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。,实验步骤萃取,12,二类精制,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。,实验步骤净化,13,二类精制,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

9、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。,实验步骤仪器分析,14,二类精制,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。,15,二类精制,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/

10、vs Xi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,16,二类精制,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。,海洋监测技术规程 第1部分：海水 19 多氯联苯的测定气相色谱法,17,二类精制,采用正己烷萃取水样中的PCBs，萃取液经过浓缩后

11、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,18,二类精制,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

12、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,19,二类精制,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*0.25,HY147.1-2013 19 仪器设备,20,二类精制,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），

13、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,21,二类精制,净化目的：分离出共溶出干扰物，降低基质干扰 两种方式 硅胶层析净化 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 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。,HY147.1-20

14、13 19 实验步骤-净化,22,二类精制,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,23,二类精制,标准谱图,1CB28；2CB52；3CB155；4CB101；5CB118；6CB153；7CB138；8CB180;参考峰(CB112)；参考峰(CB198)。,24,二类精制,HY147.1-2013

15、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/vs Xi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,25,二类精制,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,26,二类精制,流程图,27,二类精制,流程图,28,二类精制,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-

16、技术环节,29,二类精制,真空度 温度 回收率 溶剂置换 上机液必须为正己烷或者异辛烷,浓缩-技术环节,Buchi 旋转蒸发提供参考值,30,二类精制,不净化 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,31,二类精制,层析柱净化 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,32,二类精制,硫酸净化 浓硫酸会破坏部分OCPs，如狄氏剂类和硫丹盐类，所以如

17、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：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,33,二类精制,谱图示例,溶剂峰,方法空白,34,二类精制,洁净（远海）海水,邻近海域海水,35,二类精制,谱图示例,层析柱净化后海水,酸洗净化后海水,36,二类精制,高纯氮气 DB-5 非极性或

18、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,37,二类精制,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,38,二类精制,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

19、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,39,二类精制,HY147-2013 海洋监测技术规程有机磷农药的测定-气相色谱法,40,二类精制,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,41,二类精制,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：393

20、nm; （6890：兰/紫色） 锡滤光片：610nm,HY147.1-2013 21 原理,42,二类精制,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,43,二类精制,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

21、：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,44,二类精制,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,45,二类精制,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。,46,二类精制,水样谱图,47,二类精制,HY147.1-2013 21 有机磷农药的测定-气相色谱法,空

22、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/vs Xi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,48,二类精制,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。,49,二类精制,海洋监测技术规程 第1部分：海水 25 挥发性有机物的测定气相色谱/质谱联用法,环境中普遍存在且组成复杂 目前已鉴别出了300多种VOCs， 在美国环保局（EPA）所列的优先控制污染物名单中就有50多种是V

23、OCs。,挥发性有机化合物（VOCs）：沸点在50260之间、室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机物。其主要成分为脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醛类和酮类等，,技术需求：高效的样品前处理技术和目标化合物分离检测技术,50,二类精制,吹扫捕集: 操作简便,富集倍数高,不耗费试剂,不污染环境, 具有良好的精密度,对大多数挥发性有机物都可获得较低的检测限, 目前水中挥发性有机物提取最好的方法之一,已被美国环保署法定为EPA方法之一。,GC-MS: 高效的分离能力和准确的定性鉴定能力， 能够检测尚未分离的色谱峰，灵敏度更高，数据更可靠，在一般应用中可省去其他色谱检测器。,51,二类精制,适用范围 海水

24、，河口水和入海排污口污水样品 测试内容 54种挥发性有机物（VOCs）的同时测定,1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、反式1,2-二氯乙烯、1,1-二氯乙烷、2,2-二氯丙烷、顺式1,2-二氯乙烯、溴氯甲烷、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、1,1-二氯丙烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯、1,2-二氯丙烷、二溴甲烷、溴二氯甲烷、顺式1,3-二氯丙烯、甲苯、反式1,3-二氯丙烯、1,1,2-三氯乙烷、四氯乙烯、1,3-二氯丙烷、二溴氯甲烷、1,2-二溴甲烷、氯苯、乙苯、1,1,1,2-四氯乙烷、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、溴仿、异丙苯、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2,3-三氯丙烷、溴苯

25、、正丙苯、2-氯甲苯、1,3,5-三甲基苯、4-氯甲苯、叔丁基苯、1,2,4-三甲基苯、仲丁基苯、对异丙基甲苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、正丁基苯、1,2-二氯苯、1,2-二溴-3-氯丙烷、1,2,4-三氯苯、六氯丁二烯、萘和1,2,3-三氯苯,52,二类精制,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：色谱纯，应事先经色谱检验无挥发性有机物检出； 水：超纯水，现用现制备，并做水空白试验，确认无挥发性有机物检出； 标准、内标物、替代标准溶液等：建议佩戴防毒面具在无风条

26、件下配制，尽可能减少目标化合物的挥发。,53,二类精制,气相色谱/质谱联用仪（GC-MS）。 毛细管色谱柱：Restek Volatiles或等效色谱柱，长30 m，内径0.32 mm，固定相液膜厚度1.5 m。 自动吹扫捕集器。 吹扫管：25 mL或5 mL。 气密性玻璃注射器：5 mL。 微量注射器：10 L。 一般实验室常备仪器和设备。,仪器及设备,54,二类精制,样品采集与保存,采样瓶为40 ml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，14 d 内分 析完毕； 样品存