土壤和沉積物中甲基叔丁基醚的測定分析方法研究

朱明吉 孫靜 郭志順 張芹 萬偉

摘要：甲基叔丁基醚（Methyl Tert-Butyl Ether，MTBE）是一種由甲醇和異丁烯合成的無色透明有機醚類化合物。本文針對土壤和沉積物中的MTBE，對比篩選采樣分析方法，擇優(yōu)選擇了吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法。

關(guān)鍵詞：土壤和沉積物;甲基叔丁基醚;吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜

中圖分類號：X833 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.065

Abstract： Methyl tert-butyl Ether （MTBE） is a colorless transparent organic Ether compound synthesized by methanol and isobutylene. In this paper， the purge and trap/gas chromatography-mass spectrometry method was selected for the comparative screening sampling analysis method of MTBE in soil and sediments.

Keywords： Soil and sediment; Methyl tert-butyl Ether （MTBE）; Purge trap/gas chromatography-mass spectrometry

甲基叔丁基醚（Methyl Tert-Butyl Ether，MTBE）是一種由甲醇和異丁烯合成的無色透明有機醚類化合物，其純度一般為97%～99.5%。MTBE穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點決定了它在環(huán)境中難于降解和可能加劇環(huán)境污染的特殊性質(zhì)。本研究采用吹掃捕集-GC-MS對土壤中甲基叔丁基醚進行了定量分析研究，以期對MTBE分析檢測方法進行補充，為MTBE的環(huán)境檢測提供技術(shù)支持。

1 試劑和材料

在8260C中規(guī)定所有的試劑都應(yīng)符合美國化學(xué)協(xié)會分析試劑委員會的說明，美國商業(yè)實驗室無有機物的水是將自來水通過活性炭過濾制取的。我國實驗室要求使用不含有機物的水。

2 儀器和設(shè)備

引用了美國EPA方法524.2 （P&T/GC/MS）、8021B （P&T/GCP/ID）、8260C中的部分描述。

3 樣品的采集和保存

按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 166）和《海洋監(jiān)測規(guī)范》GB17378.3的相關(guān)要求采集土壤樣品。采集前在樣品瓶中放置磁力攪拌子，密封，稱重（精確至0.01g），采集約5.0g樣品至40mL棕色玻璃樣品瓶中，快速清除掉樣品瓶螺紋及外表面黏附的樣品，立即密封樣品瓶。每份樣品均應(yīng)采集3份平行樣品。樣品放在無有機干擾的區(qū)域，低溫（4?C±2?C）保存并盡快分析;避免用含有待測組分或?qū)y試有干擾的材料制成的容器盛裝保存樣品，揮發(fā)性有機物保存時間為7d。本方法通過驗證，貯存溫度分別為25?C和4?C時，MTBE均能保持較好的穩(wěn)定性，樣品選擇在25?C下保存，存放區(qū)域應(yīng)無有機物干擾，保存期為7d。

4 分析步驟

取出樣品瓶，待恢復(fù)至室溫后稱重（精確至0.01g），加入5mL實驗用水、替代物和內(nèi)標(biāo)，待測。

針對吹掃捕集法對土壤樣品進行前處理，樣品的回收率主要受吹掃時間、吹掃溫度、吹掃壓力、脫附溫度、脫附時間、保存溫度六個參數(shù)影響。本文對以上參數(shù)進行研究，優(yōu)化吹掃捕集條件。

4.1 吹掃時間的優(yōu)化

實驗結(jié)果表明，隨著吹掃時間的增加，MTBE的響應(yīng)也隨之增加，直到11min后，響應(yīng)值變化趨勢基本平穩(wěn)。同時，參考儀器說明推薦，選用11min作為最優(yōu)吹掃時間。

4.2 吹掃溫度的優(yōu)化

實驗結(jié)果表明，吹掃溫度越高對MTBE的回收率影響越大。吹掃溫度在35?C以下時，MTBE回收率處于較大狀態(tài);大于35?C時，MTBE回收率隨溫度的升高明顯下降。過高的溫度對MTBE的提取不易，因此，本文選用30?C作為吹掃溫度。

4.3 吹掃壓力的優(yōu)化

吹掃壓力直接影響到吹掃捕集系統(tǒng)中載氣的流速，壓力同流速成正比。吹掃壓力對提取效率的影響結(jié)果見圖1。

實驗結(jié)果表明，吹掃壓力為10psi時，MTBE的響應(yīng)值最大，回收率最高，因此將選用10psi作為吹掃壓力。

4.4 脫附溫度的優(yōu)化

根據(jù)MTBE的物理性質(zhì)，實驗考查了脫附溫度分別為150?C、170?C、180?C、190?C、200?C時對測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，隨著脫附溫度的增加MTBE的響應(yīng)值不斷增加，脫附溫度增加至190?C后，響應(yīng)值隨溫度變化的幅度變小。綜合考慮，脫附溫度設(shè)定為190?C。

4.5 脫附時間的優(yōu)化

脫附時間對提取效率的影響結(jié)果見圖2。

實驗考查了脫附時間分別為0.5min、1min、2min、3min、4min時對測定結(jié)果的影響，由圖2可知，脫附時間為2min較好。

4.6 樣品保存溫度的影響

實驗考查了溫度分別為25?C和4?C時對測定結(jié)果的影響，結(jié)果表明：溫度的影響并不顯著，在4?C MTBE更能保持較好的穩(wěn)定性。實驗選擇在4?C下保存。

5 結(jié)果計算與表示

本標(biāo)準(zhǔn)按照HJ 168的規(guī)定，給出結(jié)果的計算公式和結(jié)果表示內(nèi)容?；衔锏亩ㄐ远恳昧薊PA 8260C的部分內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)按照HJ 168規(guī)定，得出了精密度和準(zhǔn)確度的數(shù)據(jù)。

6 精密度與準(zhǔn)確度

根據(jù)HJ 168要求，本課題組進行了6次空白樣品加標(biāo)測定，得出了精密度和準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)。此外，本課題還增加了沉積物采樣的內(nèi)容，選取了農(nóng)田土壤和河道中沉積物實際樣品進行了加標(biāo)回收率的測定，加標(biāo)樣品中MTBE的回收率均在85.1%～97.7%之間。

本實驗室采用5.0g空白樣品加標(biāo)，吹掃捕集法選用3種濃度：2.0?g/kg、5.0?g/kg和10.0?g/kg，連續(xù)6次分析，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%～6.2%。回收率為86.1%～96.5%。另外，回收率的測定還采用了5.0g土壤和沉積物實際樣品加標(biāo)的方法，加標(biāo)量選用了3種濃度：2.0?g/kg、5.0?g/kg和10.0?g/kg，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%～12.5%，加標(biāo)回收率為85.1%～97.7%。

本實驗按照HJ 168要求，采用對空白樣品加標(biāo)0.5?g/kg的方式進行了方法檢出限和測定下限的測定，實驗得出該方法檢出限為0.19?g/kg，測定下限為0.77?g/kg。

7 結(jié)論

針對土壤和沉積物中的甲基叔丁基醚，按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法采集和保存樣品，由吹掃捕集氣相色譜/質(zhì)譜分析，能夠全面、準(zhǔn)確地分析樣品中目標(biāo)化合物含量，減少假陽性的可能性，滿足國家方法的檢出限及精密度、準(zhǔn)確度的要求。

參考文獻

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收稿日期：2019-02-15

作者簡介：朱明吉（1981-），男，漢族，碩士，高級工程師，研究方向為有機分析和二噁英分析。