環境空氣 苯系物的測定
活性炭吸附/二硫化碳解吸-氣相色譜法
1 適用范圍
本標準規定了測定空氣中苯系物的活性炭吸附/二硫化碳解吸-氣相色譜法。
本標準適用于環境空氣和室內空氣中苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙苯和苯乙烯的測定。本標準也適用于常溫下低濕度廢氣中苯系物的測定。
當采樣體積為 10 L 時,苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙苯和苯乙烯的方法檢出限均為 1.5×10-3mg/m3 ,測定下限均為 6.0×10-3 mg/m3。
2 方法原理
用活性炭采樣管富集環境空氣和室內空氣中苯系物,二硫化碳(CS2)解吸,使用帶有氫火焰離子化檢測器(FID)的氣相色譜儀測定分析。
3 干擾和消除
主要干擾來自于二硫化碳的雜質。二硫化碳在使用前應經過氣相色譜儀鑒定是否存在干擾峰。如有干擾峰,應對二硫化碳提純,提純方法見附錄 A。
4 試劑和材料
除非另有說明,分析時均使用符合國家標準的分析純試劑。
4.1 二硫化碳:
分析純,經色譜鑒定無干擾峰。
4.2 標準貯備液:
取適量色譜純的苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙苯和苯乙烯配制于一定體積的二硫化碳(4.1)中。也可使用有證標準溶液。
4.3 載氣:氮氣,純度 99.999%,用凈化管凈化。
4.4 燃燒氣:氫氣,純度 99.99%。
4.5 助燃氣:空氣,用凈化管凈化。
5 儀器和設備
5.1 氣相色譜儀:配有 FID 檢測器。
5.2 色譜柱
填充柱:材質為硬質玻璃或不銹鋼,長 2 m,內徑 3 mm~4 mm,內填充涂附 2.5%鄰苯二甲酸二1壬酯(DNP)和 2.5%有機皂土–34(bentane)的 Chromsorb G·DMCS(80 目~100 目)。填充柱制備方法參見附錄 B。
毛細管柱:固定液為聚乙二醇(PEG-20M),30 m × 0.32 mm × 1.00 μm 或等效毛細管柱。
5.3 采樣裝置
無油采樣泵,能在 0 L/min~1.5 L/min 內精確保持流量。
5.4 活性炭采樣管
采樣管內裝有兩段特制的活性炭,A 段 100 mg,B 段 50 mg。A 段為采樣段,B 段為指示段,詳見圖 1。
5.5 溫度計:精度 0.1℃。
5.6 氣壓計:精度 0.01 kPa。
5.7 微量進樣器:1 μl~5 μl,精度 0.1 μl。
5.8 移液管:1.00 ml。
5.9 磨口具塞試管:5 ml。
5.10 一般實驗室常用儀器設備。
6 樣品
6.1 樣品采集
6.1.1 采樣前應對采樣器進行流量校準。在采樣現場,將一只采樣管與空氣采樣裝置相連,調整采樣裝置流量,此采樣管僅作為調節流量用,不用作采樣分析。
6.1.2 敲開活性炭采樣管的兩端,與采樣器相連(A 段為氣體入口),檢查采樣系統的氣密性。
以0.2 L/min~0.6 L/min 的流量采氣 1 h~2 h(廢氣采樣時間 5 min~10 min)。若現場大氣中含有較多顆粒物,可在采樣管前連接過濾頭。同時記錄采樣器流量、當前溫度、氣壓及采樣時間和地點。
6.1.3 采樣完畢前,再次記錄采樣流量,取下采樣管,立即用聚四氟乙烯帽密封。
6.2 現場空白樣品的采集
將活性炭管運輸到采樣現場,敲開兩端后立即用聚四氟乙烯帽密封,并同已采集樣品的活性炭管2一同存放并帶回實驗室分析。每次采集樣品,都應至少帶一個現場空白樣品。
6.3 樣品的保存
采集好的樣品,立即用聚四氟乙烯帽將活性炭采樣管的兩端密封,避光密閉保存,室溫下 8 h 內測定。否則放入密閉容器中,保存于-20℃冰箱中,保存期限為 1 d。
6.4 樣品的解吸
將活性炭采樣管中 A 段和 B 段取出,分別放入磨口具塞試管中,每個試管中各加入 1.00 ml 二硫化碳(4.1)密閉,輕輕振動,在室溫下解吸 1 h 后,待測。
7 分析步驟
7.1 推薦分析條件
7.1.1 填充柱氣相色譜法參考條件
載氣流速:50 ml/min;進樣口溫度:150℃;檢測器溫度:150℃;柱溫:65℃;氫氣流量:40 ml/min;
空氣流量:400 ml/min。
7.1.2 毛細管柱氣相色譜法參考條件
柱箱溫度:65℃保持 10 min,以 5℃/min 速率升溫到 90℃保持 2 min;柱流量:2.6 ml/min;進樣口溫度:150℃ 檢測器溫度:250℃;尾吹氣流量:30 ml/min;氫氣流量:40 ml/min;空氣流量:400 ml/min。
7.2 校準
7.2.1 校準曲線的繪制
分別取適量的標準貯備液(4.2),稀釋到 1.00 ml 的二硫化碳(4.1)中,配制質量濃度依次為0.5、1.0、10、20 和 50 μg/ml 的校準系列。分別取標準系列溶液 1.0 μl 注射到氣相色譜儀進樣口。根據各目標組分質量和響應值繪制校準曲線。
7.2.2 標準色譜圖
7.2.2.1 毛細管柱參考色譜圖,見圖 2。
1——二硫化碳、2——苯、3——甲苯、4——乙苯、5——對二甲苯、6——間二甲苯、7——異丙苯、8——鄰二甲苯、9——苯乙烯
7.2.3.2 填充柱參考色譜圖,見圖 3。
1——二硫化碳、2——苯、3——甲苯、4——乙苯、5——對二甲苯、6——間二甲苯、7——鄰二甲苯、8——異丙苯、9——苯乙烯
7.3 測定
取制備好的試樣(6.4)1.0 μl,注射到氣相色譜儀中,調整分析條件(7.1),目標組分經色譜柱離后,由 FID 進行檢測。記錄色譜峰的保留時間和相應值。
7.3.1 定性分析
根據保留時間定性。
7.3.2 定量分析
根據校準曲線計算目標組分含量。
7.4 空白試驗
現場空白活性炭管與已采樣的樣品管同批測定,分析步驟同測定(7.3)。
8 結果計算及表示
8.1 氣體中目標化合物濃度,按照公式(1)進行計算。
Vnd−×VWW = )(0ρ(1)式中:
ρ——氣體中被測組分濃度,mg/m3;
W——由校準曲線計算的樣品解吸液的濃度,μg/ml;
W0——由校準曲線計算的空白解吸液的濃度,μg/ml;
V——解吸液體積,ml;
Vnd——標準狀態下(101.325 kPa,0℃)的采樣體積,L。
8.2 結果的表示
當測定結果小于 0.1 mg/m3 時,保留到小數點后四位;大于等于 0.1 mg/m3 時,保留三位有效數字。
9 精密度和準確度
9.1 精密度
毛細管柱氣相色譜法:五個實驗室分別對含量為 0.5μg 和 50.0μg 的統一樣品進行了測定,實驗室內相對標準偏差范圍分別為 1.1%~2.6%,1.1%~2.5%,實驗室間相對標準偏差范圍分別為 0.2%~1.0%,0.1%~1.0%;重復性限范圍分別為 0.01 μg~0.03 μg,1.95 μg~3.27 μg,再現性限范圍分別為0.02 μg~0.04 μg,1.95 μg~3.32 μg。詳細參數見附錄 C。
填充柱氣相色譜法:五個實驗室分別對含量為 0.5μg 和 50.0μg 的統一樣品進行了測定,實驗室內相對標準偏差范圍分別為 1.1%~2.6%,1.1%~3.7%,實驗室間相對標準偏差范圍分別為 0.1%~0.7%,0.3%~1.0%;重復性限范圍分別為 0. 02 μg~0.03 μg,2.10 μg~3.06 μg,再現性限范圍分別為 0.02 μg~0.03 μg,2.12 μg~3.06 μg。詳細參數見附錄 C。
9.2 準確度
五個實驗室對兩種濃度的標準樣品進行了測定,每種組分的加標量為 100 μg,毛細管柱氣相色譜法的相對誤差終值范圍為-5.8%~3.8%,加標回收率終值范圍為 92.2%~105%;填充柱氣相色譜法的相對誤差終值范圍為-5.4%~3.5%,加標回收率終值范圍為 92.9%~104%。詳細參數見附錄D。
10 質量保證和質量控制
10.1 當空氣中水蒸汽或水霧太大,以致在活性炭管中凝結時,影響活性炭管的穿透體積及采樣效率,空氣濕度應小于 90%。
10.2 采樣前后的流量相對偏差應在 10%以內。
10.3 活性炭采樣管的吸附效率應在 80%以上,既 B 段活性炭所收集的組分應小于 A 段的 25%,否則應調整流量或采樣時間,重新采樣。按公式(2)計算活性炭管的吸附效率%)。
100211×+=MMMK(2)式中:K——采樣吸附效率,%;M1——A 段采樣量,ng;
5M2——B 段采樣量,ng。
10.4 每批樣品分析時應帶一個校準曲線中間濃度校核點,中間濃度校核點測定值與校準曲線相應點濃度的相對誤差應不超過 20%。若超出允許范圍,應重新配制中間濃度點標準溶液,若還不能滿足要求,應重新繪制校準曲線。
11 附錄A(資料性附錄)
二硫化碳的提純
在 1000 ml 抽濾瓶中加入 200 ml 欲提純的二硫化碳,加入 50 ml 濃硫酸。將一裝有 50 ml 濃硝酸的分液漏斗置于抽濾瓶上方,緊密連接。上述抽濾瓶置于加熱電磁攪拌器上,打開電磁攪拌器,抽真空升溫,使硝化溫度控制在 45℃±2℃,劇烈攪拌 5 min,攪拌時滴加硝酸到抽濾瓶中。靜置 5 min,反復進行,共反應半小時。然后將溶液全部轉移至 500 ml 分液漏斗中,靜置半小時左右,棄去酸層,水洗,加 10%碳酸鉀溶液中和 pH 至 6~8,再水洗至中性,棄去水相,二硫化碳用無水硫酸鈉干燥除水備用。
11 附錄B(資料性附錄)
填充柱的填充方法:
稱取有機皂土 0.525 g 和 DNP 0.378 g,置入圓底燒瓶中,加入 60 ml 苯,于 90℃水浴中回流 3h,再加入 Chromsorb G·DMCS 載體 15 g 繼續回流 2 h 后,將固定相轉移至培養皿中,在紅外燈下邊烘烤邊搖動至松散狀態,再靜置烘烤 2 h 后即可裝柱。
將色譜柱的尾端(接檢測器一端)用石英棉塞住,接真空泵,柱的另一端通過軟管接一漏斗,開動真空泵后,使固定相慢慢通過漏斗裝入色譜柱內,邊裝邊輕敲色譜柱使填充均勻,填充完畢后,用石英棉塞住色譜柱另一端。
填充好的色譜柱需在 150℃下,以 20 ml/min~30 ml/min 的流速通載氣,連續老化 24 h。