氣相色譜法測定土壤樣品中石油烴的含量

王 浩

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘察局蘭州礦產(chǎn)勘查院中心實驗室，甘肅蘭州 730046）

石油烴主要是一種根據(jù)方法定義的涵蓋碳元素化合物以及氫元素化合物的這一種目標分析物，其是測量環(huán)境是否被污染的一種重要指標。測量石油烴含量常使用氣相色譜法，相關工作人員主要根據(jù)石油烴污染環(huán)境的調(diào)查標準，對其測量的最終結果進行分段表述，最終判斷該地區(qū)環(huán)境污染的相關程度。

1 適用范圍以及方法原理

本實驗主要根據(jù)《土壤中石油烴（C10～C40）含量的測定氣相色譜法》（ISO 16703：2011）進行編制，并規(guī)定了土壤樣本中所含石油烴含量的氣相色譜測定方法。當實驗土壤樣本量為20g時，可以在土壤樣本中提取出6.0mg/kg的石油烴含量，且實驗測量的下限為24mg/kg（干重）。

本次測量實驗可以用于沸點為175～525℃石油烴物質(zhì)，其中包括C10H22～C40H82的正構烷烴以及異構烷烴、環(huán)烷烴、烷基苯、烷基萘和多環(huán)芳烴。并且，本次實驗不適合適用于定量測量C10以下的石油烴物質(zhì)，這里所指的石油烴物質(zhì)，主要來源于汽油。根據(jù)氣相色譜的風譜圖以及不同結構的烷烴物質(zhì)沸點詳細數(shù)據(jù)信息，可以基本了解石油烴物質(zhì)的沸點范圍以及污染成分定性數(shù)據(jù)內(nèi)容。

本次實驗研究的主要方法原理為：使用機械振蕩或者超聲震蕩的方法，并利用丙酮或者正己烷混合溶液進行土壤樣本的提取措施。通過使用水洗分離有機相之后，應用弗羅里硅土凈化消除極性化合物質(zhì)，采用GC/FID進行測定之后，計算正葵烷以及正四十烷標準溶液的范圍內(nèi)的全部峰面積總和，最后使用石油烴標準物質(zhì)外標法進行定量。此時，工作人員如果需要更低的檢出限制，則可以將石油醚作為提取溶液試劑并配合大體積進行土壤樣品的進樣。

2 試劑與儀器設備

除非本次實驗具有其他的說明，否則進行實驗分析的時候，都需要使用滿足國家標準以及編制標準的分析純試劑，且實驗使用水主要是新配制不具有目標物的純水。準備丙酮（CH3）2CO、正己烷C6H14、體積比為1∶1的丙酮、正己烷溶液（v/v）、弗羅里硅土柱[粒徑在150μm～250μm（60目～100目]之間，140℃下加熱至少16h之后在分子篩干燥器中保存）、無水硫酸鈉（至少在550℃環(huán)境下加熱至少2h）、硬脂酸十八烷基酯溶液（主要是將100mg硬脂酸十八烷基酯溶于100mL的正庚烷溶液中獲取的溶液）、石油烴校準標準溶液（主要是市面上銷售的C10～C40正構烷烴標準溶液，且每種烷烴質(zhì)量濃度均為1000μg/mL，溶劑為正己烷）以及正己烷/二氯甲烷溶液：80+20（v/v）。

實驗準備的儀器設備主要包括：三角瓶、分液漏斗、凈化柱等實驗使用的玻璃器皿，且這些玻璃器皿在使用之前需要進行高溫處理或者使用丙酮溶液對其清洗、烘干后，才能將其應用于實驗中。并且，實驗工作人員還需要配置振蕩器（每分鐘可以振蕩120次的機械振蕩器或具有相同性能的超聲波水浴振蕩器）、離心機（至少能夠達到1500r/min以上的離心加速度）、氣相色譜-火焰離子化檢驗儀器（配有分流/不分流進樣口、程序升溫的氣相色譜-火焰離子化檢驗儀器）以及熔融石英毛細管柱（固定相：95%二甲基-5%二苯基-聚硅氧烷或改性的硅氧烷聚合物氣相色譜柱；長度：30m；內(nèi)徑：0.32mm；膜厚：0.25μm）。

3 實驗方法

本次實驗使用的土壤樣本需要密封避光保存于4℃的環(huán)境中，并在10d內(nèi)完成樣本萃取措施。若實驗監(jiān)測人員無法在上述的時間內(nèi)完成樣本萃取，則需要將樣本保存在低于18℃的環(huán)境中，且保存期最長為1個月。

3.1 提取

稱取20g的土壤樣本，并添加進40mL的丙酮/正己烷提取液（5.3），使用振蕩器對其振蕩1h后，將其靜置使固體物質(zhì)沉淀，或者使用離心機將溶液上層的清澈液體轉移至至分液漏斗中。根據(jù)這一步驟振蕩提取2次或者使用其他的提取方法，但需要保證提取效率相當。

3.2 水洗

將進行提取操作后的溶液轉移到250mL的分液漏斗中，并添加100mL的純水對其進行2次洗滌，靜置分層之后，將正己烷相經(jīng)無水硫酸鈉脫水收集于收集瓶。

3.3 濃縮

將經(jīng)水洗后的萃取液使用旋轉蒸發(fā)儀或氮吹儀等濃縮裝置濃縮至約1mL，等待凈化。

3.4 凈化

依次使用10mL正己烷/二氯甲烷溶液、10mL正己烷（5.2）活化凈化柱（5.4），待柱上正己烷近干時，將濃縮液全部轉移至凈化柱中，用2mL正己烷洗滌收集瓶，洗滌液一并上柱，用10mL正己烷/二氯甲烷溶液進行洗脫，靠重力自然流下，收集洗脫液于濃縮瓶中。

3.5 濃縮

根據(jù)實驗樣本的濃度，可以適當使用旋轉蒸發(fā)儀或氮吹儀對凈化后的提取液進行濃縮，定容至1mL，等待測量。

3.6 空白

每批樣品做一個空白實驗，空白實驗使用與實際樣品完全相同量的溶劑進行前處理。如果空白值高于方法檢出限，則需檢驗流程中的每一步驟以確定原因。

4 結果

4.1 實驗結果測定

對本次實驗進行氣相色譜法測定工作，主要參照以下條件進行測定分析。

進樣口溫度：320℃，色譜柱流速：2.0mL/min；升溫程序：初始溫度60℃（保持 1min），以8℃/min升至 290℃，再以30℃/min 升至 320℃（保持7min），F(xiàn)ID檢測器溫度為330℃，氫氣流量為40.0mL/min，空氣流量為350.0mL/min，尾吹氣流量為30.0mL/min。

實驗研究的進樣本方法主要為：部分流進樣的措施，且進樣0.75min后分流，分流比60∶1，進樣體積1.0μL。

4.2 定性分析

根據(jù)氣相色譜法的保留時間對實驗研究物進行定性分析，主要使用式（1）進行計算，從而計算出C10～C40之間的總峰面積。定量計算之后獲取的總峰面積是扣除柱流失之后的校正總峰面積，詳細見圖2。

4.3 注意事項以及廢物處理

由于正四十烷的峰形和信號強度對由樣品中的組分污染導致的進樣器表面性質(zhì)或前柱的變化非常敏感。因此可作為是否需要更換前柱的指示物。

本次實驗過程中產(chǎn)生含有機試劑的廢物應集中保管，送至有資質(zhì)的單位集中處理。

圖2 正構烷烴氣相色譜圖

5 結束語

總而言之，使用氣相色譜法測定土壤樣本中的石油烴物質(zhì)，不僅可以得到石油烴的相關數(shù)值，判斷該地區(qū)的環(huán)境污染成單獨，還能保證最終測量結果的精準性以及可比性，最終為工作人員提供精準的分析數(shù)據(jù)信息，保證實驗室工作人員可以根據(jù)這一數(shù)據(jù)展開精準的分析。因此，實驗測量人員需要根據(jù)實際工作的需求，正確使用氣相色譜法測定土壤樣本中的石油烴含量，并對其展開合理的分析研究，最終滿足實驗的目的。