水质 烷基汞的测定 气相色谱法
Water quality—Determination of alkylmercury
—Gas chromatography

GB/T 14204—93

1 主题内容和适用范围

本标准规定了测定水中烷基汞(甲基汞,乙基汞)的气相色谱法。

本标准适用于地面水及污水中烷基汞的测定。

本方法用巯基棉富集水中的烷基汞,用盐酸氯化钠溶液解析,然后用甲苯萃取,用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定,实际达到的最低检出浓度随仪器灵敏度和水样基体效应而变化,当水样取1L时,甲基汞通常检测到10ng/L,乙基汞检测到20ng/L。

样品中含硫有机物(硫醇,硫醚,噻酚等)均可被富集萃取,在分析过程中积存在色谱柱内,使色谱柱分离效率下降,干扰烷基汞的测定。定期往色谱柱内注入二氯化汞苯饱和溶液,可以去除这些干扰,恢复色谱柱分离效率。

2 试剂和材料

2.1 载气

氯气:99.999%。经脱氧过滤器,氧含量<1mg/m3

2.2 配制标准样品和试样预处理时使用的试剂和材料

2.2.1 氯化甲基汞CH3HgCl(简称MMC)。

2.2.2 氯化乙基汞C2H5HgCl(简称EMC)。

2.2.3 甲苯(或苯):经色谱测定(按照本方法色谱条件)无干扰峰。

2.2.4 盐酸溶液:c(HCl)=2mol/L。用甲苯(苯)萃取处理以排除干扰物。

2.2.5 硫酸(H2SO4):优级纯,P=1.84g/mL。

2.2.6 乙酸酐:分析纯。

2.2.7 乙酸:分析纯。

2.2.8 硫代乙醇酸:化学纯。

2.2.9 脱脂棉。

2.2.10 氯化钠(NaCl):分析纯。

2.2.11 硫酸铜:分析纯。

2.2.12 硫酸铜溶液:w(CuSO4)=25g/100mL。CuSO4·5H2O50g溶于200mL无汞蒸馏水(2.2.14)。

2.2.13 无水硫酸钠(Na2SO4):分析纯,使用前在300℃马福炉中处理4h。

2.2.14 无汞蒸馏水:二次蒸馏水或电渗析去离子水,也可将蒸馏水加盐酸(2.2.4)酸化至pH=3,然后过巯基棉纤维管(3.3.8.2)去除汞。

2、2.15 二氯化汞校处理液:称量0.1g二氯化汞,在100mL容量瓶中用苯溶解,稀释至标线,此溶液为二氯化汞饱和苯溶液。

2.2.16 解析液(2mol/L NaCl+1mol/LHCl):称量11.69gNaCl,用100mL 1mol/LHCl溶解。

2.2.17 烷基汞标准溶液:见5.2.2的有关内容。

2.2.18 甲醇:分析纯。

2.2.19 无水乙醇:分析纯。

2,2.20 盐酸溶液:w=5%。

2.2.21 盐酸溶液:c(HCl)=0.1mol/L。

2.2.22 氢氧化钠溶液:c(NaOH)=5mol/L。

2.3 制备色谱柱时使用的试剂和材料

2.3.1 色谱柱和填充物参考3.3条的有关内容。

2.3.2 涂渍固定液用溶剂:二氯甲烷(CH2C1z)分析纯;或丙酮(C3H6O)分析纯。

3 仪器

3.1 色谱仪

带有电子捕获检测器的气相色谱仪。

3.2 色谱仪汽化室

全玻璃系统汽化室。

3.3 色谱柱

3.3.1 色谱柱类型

硬质玻璃填充柱:长度1.0~1.8m,内径:2~4mm。

3.3.2 填充物

3.3.2.1 载体

Chromosorb W AW DMCS,80~100目,或其他等效载体。涂渍固定液之前,在90℃烘1.5h。

3.3.2.2 固定液

a.DEGS(丁二酸二乙二醇酯):员高使用温度200℃;或OV-17(苯基50%甲基硅酮):最高使用

温度350℃。

b.液相载荷量:5%DEGS;2%OV-17。

c.涂渍固定液的方法:静态法。

称取一定量的固定液,例如:称0.5g的DEGS(3.3.2.2)‘溶解在二氯甲烷(2.3.2)中.待完全溶解后,倒入刚烘过的载体(3.3.2.1)9.5g,使镕有DSGS的二氯甲烷刚好浸没裁体,待溶剂完全挥发后,烘干(100℃),即涂渍完毕。

3.3.3 色谱柱的填充方法

用硅烷化玻璃毛塞住色谱柱的一端,接缓冲瓶和减压系统,住的另一端接软管连漏斗,将填充物缓缓倒入漏斗,同时开启减压系统,轻轻震动柱体(建议使用超声波水浴)以确保填充紧密,填充完成后。用硅烷化玻璃毛塞住色谱柱另一端,注意:在柱的两端都要空出2cm,填充玻璃毛,以防固定液在进样器和检测器的高温下分解。填充好的色谱拄接检测器一端应与填充时减压吸气一端一致。

3.3.4 色谱柱的老化

将填好的色谱柱一端接在仪器进样口上,另一端不接入检测器。通载气30mL/min,柱温维持200℃,老化24h,柱温降至160℃,注入柱处理液每次20μL,共五次,间隔5min。继续老化24h。接检测器,柱温设在使用温度,使用前检查,以基线走直为准。(约10~20min)。

3.3.4.1 色谱柱处理液的使用见附录B。

3.3.5 检测器

电子捕获检测器,带镍-63放射源(ECD-63Ni)或高温氚源(3-H源)。3.3.6 记录仪 满标量程1mV。

3.3.7 数据处理系统

积分仪。

3.3.8 巯基棉管的制备

3.3.8.1 巯基棉纤维(sulfhydryl cotton fiber 缩写S.C.F)制备:Nishi法,见附录A。

3.3.8.2 巯基棉回收率的测定见附录A。

3.3.8.3 巯基棉管:在内径5~8mm,长100mm,一端拉细的玻璃管中填充0.1~0.2g(S.C.F)

(3.3.8.1),见图1。使用前用20mL无汞蒸馏水(2.2.14)润湿膨涨。然后接在分液漏斗的放液管上。

未定标题2.jpg (11812 bytes)

图1 S.C.F吸附管

3.3.9 使用的所有玻璃仪器(分液漏斗,试管),要求用5%盐酸(2.2.20)浸泡24h以上。

3.3.10 样品瓶:2.5L塑料瓶。

3.3.11 分液漏斗:500mL,1000mL,2000mL。

3.3.12 具塞磨口离心管:10mL。

4 样品

4.1 样品采集和保存

样品采集在塑料瓶(3.3.10)中,如在数小时内样品不能进行分析,应在样品瓶中预先加入硫酸铜(2.2.11),加入量为每升1g(水样处理时不再加硫酸铜溶液),水样在2~5℃条件下贮存。

4.2 试样的预处理

4.2.1 取均匀水样1L,置于2L分液漏斗(3.3.11)中,加入1mL硫酸铜溶液(2.2.12),使用2mol/L盐酸溶液(2.2.4),或6mol/L氢氧化钠(2.2.22),调pH为3~4,接巯基棉管,让水样流速保持在20~25mL/min,待吸附完毕,用洗耳球压出吸附管内残存的水滴,然后加入3.0mL解析液(2.2.16),将巯基棉上吸附的烷基汞解析到10mL具塞离心管(3.3.12)中(用吸耳球压出最后一滴解析液),向试管中加入1.0mL甲苯(苯)(2.2.3),加塞,振荡提取1min,静置分层,用离心机2500r/min离心3~5min,离心分离有机相与盐酸解析液,取有机相进行色谱测定;或者分层后吸出有机相,加入少量无水硫酸钠(2.2.13)脱水,进行色谱测定。

4.2.2 污水试样的处理

取污水水样>100mL置于锥形瓶中,用2mol/L盐酸溶液(2.2.4)酸化至PH<1,加入1g硫酸酮(2.2.11)充分搅拌后,调pH=3,静置,用快速滤纸过滤,收集滤液100mL转移到分液漏斗中,在漏斗下口塞一些玻璃毛过滤,接巯基棉管富集,解析步骤同上。

5 操作步骤

5.1 仪器调整

5.1.1 温度

5.1.1.1 汽化室温度:180℃,恒温。对于汽化室与检测器加温一致的仪器,设定220℃。

5.1.1.2 检测器温度:280℃,恒温。(H-源220℃)。5.1.1.3 柱箱温度:140℃,恒温。

5.1.2 载气 流速:60mL/min,根据色谱柱的阻力调节控前压。

5.1.3 检测器 灵敏度:10挡。5.1.4 记录仪

纸速:5mm/min。

5.2 校准

5.2.1 外标法

5.2.2 标准溶液的制备

5.2.2.1 氯化甲基汞甲苯标准溶液

a.标准储备液:1000μg/mL。称取0.1164gMMC(2.2.1)(相当于0.1000g甲基汞),用3~

5mL甲醇(2.2.18)溶解,然后用甲苯(苯)稀释、转移到100mL容量瓶中,用甲苯稀释至标线摇匀。

b.标准溶液:40μg/mL。

c.标准溶液:2μg/mL。

5.2.2.2 氯化乙基汞甲苯标准溶液

a.标准储备液:1000μg/mL.称取0.1154gEMC(2.2.2)(相当于0.1000g乙基汞),用3~5mL无水乙醇(2.2.19)溶解,然后用甲苯稀释,转移至100mL容量瓶中,再用甲苯稀释至标线摇匀。

b.标准溶液:40μg/mL。

c.标准溶液:2μg/mL。

5.2.2.3 甲基汞乙基汞基体加标标准溶液(0.002~0.2μ/mL)

按照5.2.2.1和5.2.2.2的步骤,用少量甲醇(3~5mL),少量无水乙醇(3~5mL)分别溶解甲基汞,乙基汞,用0.1mol/L盐酸(2.2.21)稀释,配制基体加标标准液(加标测回收率,色谱标准工作液),浓度低于1mg/L的烷基汞溶液不稳定。1mg/L以下的基体加标标准溶液需要一周重新配制一次。所有烷基汞标准溶液必须避光,低温保存(冰箱内保存)。

5.2.2.4标准溶液的使用

a.色谱测定使用的标准样品,进样后出单一峰,没有其他物质干扰。标准溶液(溶剂甲苯或苯配制)用于确定烷基汞的保留时间(RT),并考察仪器的线性范围。

b.每次分析样品时,都要用标准进行校准,一般每测定十个样品校准一次,当使用0.02mgL标准溶液,连续进样两次,两峰峰高(或峰面积)相对倡差≤4%,可认为仪器稳定。

c.在周一次分析中,标准样品进样体积要与被测样品进样体积相同,使用外标法定量时,标准样品的响应值应与被测样品的响应值接近。

d.实际分析工作中使用的标准样品的制备:取基体加标标准溶液(5.2.2.3)1.0mL,加解析液(2.2.16)3mL,加1.0mL甲苯(苯),振荡萃取1min,离心分离。制备过程与试祥预处理(4.2.1)步骤中,用甲苯(苯)萃取解析液一致,以减小系统误差。

5.3 校准数据的表示

试样中组分按式(1)校准:

式中.:Xi——试样中组分i的含量;

Ei——标准试样中组分i的含量;

Ai——试样中组分i的峰面积,cm2

AE——标准试样中组分i的峰面积,cm2

5.4 试验

5.4.1 进样方式:使用10μL微量进样器进样。

5.4.2 进样量:2~5μL。5.4.3 进样操作:溶剂冲洗进样技术(见附录C)。

5.5 色谱图的考察

5.5.1 标准色谱图

填充剂:5%DEGS 填充剂:2%OV-17

柱长内径:1.8m×2mm 柱长内径:1m×3mm

柱 温:140℃ 柱 温:180℃

检测器温:280℃(220℃) 检测器温:220℃

载气流速:60mL/min 载气流速:60mL/min

未定标题3.jpg (12588 bytes)

图2 标准色谱图

1.甲基汞;2.乙基汞

5.5.2 定性分析

5.5.2.1 烷基汞的出峰顺序:1.甲基汞;2.乙基汞。

5.5.2.2 烷基汞保留时间窗:在72h内进三次标准样品,三次保留时间的平均值;及三倍的标准偏差,t±3s。

5.5.2.3 检验可能存在的干扰:采用双柱定性法.即用两支不同极性的色谱枝分析,可确定色谱峰中有无干扰(OV-17作为证实柱)。

5.5.3 定量分析

5.5.3.1 色谱峰的测量

a.以峰的起点和拐点的联线做为峰底,从螃高最大值对时间轴作垂线,对应的时间即为保留时间(RT)。从螃顶到峰底间的线段为峰高。

b.积分仪自动求出RT,给出峰面积。

5.5.3.2 计算

a.使用记录仪:

式中:C——样品中甲(乙)基汞浓度,μg/L;

m——标准物重量,ng;

h1——样品峰高,mm;

V1——提取液体积,μL;

K——稀释因子;

h2——标准物峰高,mm;

V2——提取液进样体积,μL;

V3——水样体积,mL。

b.积分仪数据处理(建议使用)。见附录D。

6 结果的表示

6.1 定性结果

6.1.1 根据标准色谱图给出的保留时间确定甲基汞,乙基汞。

6.2 定量结果

6.2.1 含量的表示方法:按计算公式计算出组分的含量,结果以二位有效数字表示。

6.2.2 精密度和准确度见下表。

五家实验室分析测定统一样品,分析六次的统计结果。

表1 精密度和准确度

烷基汞

加标浓度

mg/L

精密度

准确度

重复性

再现性

 

标准偏差

mg/L

相对标准

偏差,%

标准偏差

mg/L

相对标准

偏差,%

地表水加标

回收率,%

甲基汞

0.400

0.005

2.8×10-2

5.3×10-4

7.6

12.1

3.4×10-2

5.5×10-4

9.2

12.5

92.2

87.5

乙基汞

0.400

0.005

2.2×10-2

5.7×10-4

6.1

13.9

3.5×0-2

7.1×10-4

9.7

17.3

86.5

92.0

三种污水水样(城市污水,化工污水,电光源行业污水)的加标回收率加标范围:0.05~0.4mg/L。

回收率:甲基汞为67.5%~104%;乙基汞为69.6%~123.7%。

6.2.3 检测限

当气相色谱仪设在仪器的最大灵敏度时,以噪声的3倍作为仪器的检测限。

甲基汞:1.0×10-12g;乙基汞:1.5×10-12g。

本方法要求仪器的录敏度不低于10-12g。按照载气(2.1)的标准,可达到本方法对仪器灵敏度的要求。

7 质量控制

建议采用,见附录E。

附录A 巯基棉(S.C.F)的制备

(补充件)

A1 Nishi法 在一个玻璃烧杯中,依次加入100mL硫代乙醇酸(2.2.8),60mL乙酸酐(2.2.6),40mL乙酸(2.2.7),0.3mL硫酸(2.2.5),充分混匀,冷却至室温后,加入30g脱酯棉(2.2.9),浸泡完全,压紧,冷至室温,降温后加盖,放在37~40℃烘箱中48~96h。取出后放在耐酸漏斗上过滤,用无汞蒸馏水(2.2.14)洗至中性,置于35~37℃烘箱中烘干。取出置于棕色干燥器中,避光保存。每批巯基棉的性能必须做回收率测定。回收率>85%,才可使用。

A2 3.C.F回收率测定

取基体加标标准液(0.2μg/mL)1.0mL,加入1L试剂水中,按4.2.1步骤处理,与基体加标标准液(0.2μg/mL)1.0mL的甲苯(苯)萃取液比较,计算回收率。

附录B 二氯化汞柱处理液的使用

(补充件)

B1 色谱往处理液的使用

当色谱峰出现拖尾,烷基汞的保留时间值(RT)出现较大变化时,注入10μL柱处理液(2.2.15),2h后可继续测定。或者完成一天测定后,注入50~100μL柱处理液,保持柱温过夜。第二天柱效恢复正。

附录C 溶剂冲洗进样技术

(补充件)

用清洁的样品溶剂冲洗进样器几次,把少量样品溶剂(1μL)抽入进样器,再抽入0.5μL空气,然后将进样器针头插入样品容器内,慢慢地抽入2~4μL样品,使针头离开样品,将进样器柱塞慢慢提起,样品完全抽入针筒内,并抽入0.5μL空气,此时可见两个液体柱两个空气柱:溶剂和样品。中间由空气柱隔开。样品量可由针筒刻度准确计量,针头内不含样品。快速进样。这种进样方式重复性好,可保证同一样品连续进样两针,响应值相对偏差≤4%。

附录D 积分仪的使用

(参考件)

D1 积分仪的调正 按使用说明书的要求,设定适当的衰减和纸速。D2 色谱峰的测量 完成进样后,启动积分仪,积分仪自动求出色谱峰的RT值和相应的峰面积。D3 计算(外标法) 计算RT因子:每个浓度水平的化合物的响应值与注入质量的比值为RF值。当采用五个浓度水平的标准溶液测定的RF因子,其相对标准偏差<20%时,用RF因子的平均值可以代替标准曲线。

RF=X/A ………………………………………………(D1)

式中:X——已知浓度的标准样品,ng/μL;

A——峰面积积分值。

定量计算公式:

式中:Xi,Ai——同式(1);

k——样品浓缩或稀释倍数;

m——样品的重量。

附录E 质量控制

(参考件)

E1 应用本方法的实验室都要执行质量控制计划。质量控制的目的是考察实验室的能力,然后通过加标样品分析考查实验室水平。要求实验室建立实验数据档案,保留反映分析工作水平的一切数据,定期检查现有工作水平是否在方法的准确度和精密度范围之内。

E1.1 进行样品分析之前,分析人员必须证明有能力用本方法取得可接受的准确度和精密度。这种能力的评定见E2。

E1.2 实验室至少要对全部样品的10%作加标分析,加标浓度应当超过样品背景浓度值的2倍,实验方为有效。使用本方法的基体加标溶液,配制所需要的加标浓度,以监测实验室的持续水平。操作步骤见E4。

E2 用下述操作来检验分析人员是否具有能力,以达到方法要求的准确度和精密度。

E2.1 测定统一的质量控制样品(QC),QC样品的浓度应比选定的浓度大1000倍。QC样品是以0.1mol/L盐酸为溶剂,含有一定量烷基汞的溶液,封装在棕色安额瓶中。

注:QC样品可以从北京市环境监测中心得到。

E2.2 踞开QC样品安瓿瓶,用移液管向至少四个1000mL的试剂水中各加入1.0mLQC样品,按4.2条的内容分析各份样品。

E2.3 对分析结果计算平均回收率(R)和回收率的标准偏差(S)。

E2.4 将E2.3的计算结果与本方法的平均回收率(X)和标准偏差(P)相比较。如果S>2P或│X-R│>2P,应查找可能存在的问题并重新实验,直到达到方法要求。

E2.5 根据实验室问验证的结果,确定了方法的(X)和(P)的指标,分析人员在熟悉了方法要求后,必

须先满足这些指标,然后才能分析样品。

E3 分析人员必须计算分析方法的性能指标,确定实验室对各加标浓度(高浓度、低浓度)和待测化合物的分析水平。

E3.1 计算分析方法回收率的控制上限和控制下限:

控制上限(UCL)=R+3S

控制下限(LCL)=R-3S

式中及和S按辽2.3计算。UCL和LCL用来绘制观察分析水平变化趋势图。

E3.2 实验室必须建立该方法分析样品数据的档案,保留表示实验室在分析烷基汞方面准确度的记录。

E4 要求实验室将部分样品重复分析以测定加标回收率,至少应对全部样品的10%进行加标回收测定。至少每月作一次加标分析。加标样品要E1.2的要求进行加标。在加标实验中,如果某一种烷基汞的回收率未落在方法控制限内,同一批处理的样品中烷基汞的数据就是可疑的。实验室应监测这种可疑数据的出现频率,以保证这一频率维持在5%以下。

E5 做实验方法全程序空白,以证明所有玻璃器皿和试剂的干扰都在控制之下,当更换实验全程序中使用的任何一种物品(试剂、筑基棉和玻璃器皿),必须做一次全程序空白实验。

E6 建议实验室采取进一步的质量保证措施,对出现可疑数据的样品要反复做,并重新取样,来监测采样技术的精密度。当对一种烷基汞的定性有疑问时,可采用不同极性的色谱柱确证,或采用其他确证方法,比如GC/MS。

分析人员测定质量控制样品(QC)可接受的范围:

表E1

 

测试浓度

μg/L

S

μg/L

X

P

甲基汞

25

2.2

22.5~24.8

71.8~92.0

乙基汞

25

2.9

14.6~22.4

76.5~93.8

附加说明:

本标准由国家环境保护局科技标准司提出。

本标准委托中国环境监测总站负责解释。

本标准由北京环境保护监测中心负责起草。

本标准主要起草人李新纪。