水质苯胺类化合物测定方法验证分析

宋 伟

（上海威正测试技术有限公司，上海 201612）

1 标准方法简介与原理

水质 苯胺类化合物的测定气相色谱-质谱法HJ 822—2017[1～2]方法简介：该方法主要适用地表水、地下水、海水、生活污水和工业废水中苯胺类化合物的测定。其中包括苯胺、2-氯苯胺、3-氯苯胺、4-氯苯胺、3，4-二氯苯胺、2，4，6-三氯苯胺、2，4，5-三氯苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-氯-2-硝基苯胺、2，6-二氯-4-硝基苯胺、2-溴-6-氯-4-硝基苯胺、2-氯-4，6-二硝基苯胺、2，6-二溴-4-硝基苯胺、2，4-二硝基苯胺、2-溴-4，6-二硝基苯胺、4-溴苯胺。当样品取样量为1L，经过浓缩后体积1.0mL 时，该方法检出限为0.05～0.09μg/L，测定下限为0.20～0.36μg/L。

方法原理：水样中的苯胺类化合物在pH ≥11碱性条件下用二氯甲烷进行萃取，萃取液经过脱水、浓缩、净化等条件后，用气相色谱-质谱仪测定。根据目标化合物的保留时间和标准质谱图或特征离子进行定性，用内标法定量。

2 仪器设备和试剂材料

岛津气相质谱联用仪GC-QP2010plus、色谱柱：RTX-5MS 30m×0.25mm，0.25μm 膜厚毛细管柱、氮吹仪及K-D 浓缩瓶、带真空泵固相萃取装置、弗罗里硅土层析柱、康氏振荡器、微量注射器、1L 带聚四氟乙烯塞分液漏斗、砂芯漏斗、容量瓶以及一般实验室常用仪器和设备。

二次蒸馏水、二氯甲烷（农残级）、异丙醇（农残级）、正己烷（农残级）、甲醇（农残级）、硫代硫酸钠、经400 ℃烘烤4h 后氯化钠和无水硫酸钠、氢氧化钠：浓度为10moL/L、硫酸溶液1∶1。苯胺类化合物标准贮备溶液、替代物（苯胺-d5）标准贮备溶液、内标（1，2-二氯苯-d4、菲-d10）贮备液、氦气等。

3 标准方法中存在的问题

3.1 实验中存在问题

实验过程前期没有很好解读该标准，在操作实验过程中，会出现一些问题，如萃取过程中分液漏斗塞子不严密导致水样的损失；实际水样加入氯化钠，经氢氧化钠溶液调节至pH ≥11，加入二氯甲烷后，经振摇后可能会出现乳化现象。

3.2 标准给的参考条件不满足实际工作需求

通过实验后所得到的洗脱液，按照标准所给的气相的条件：进样口温度260℃；进样方式是不分流模式；载气氦气；进样量1μL；从40℃开始保持5min，以5℃/min 升温到100℃，以10℃/min 升温到200℃保持8min，再以30℃/min 升温到280℃，质谱的条件：离子源：EI 源，离子源温度：230℃；扫描方式scan；扫描范围m/z35～500amu；扫描时间1s/scan；接口温度260℃；经过仪器检测，根据出峰时间、最低检出限因子响应、和出峰总时间等因素，不满足实际工作需求。

4 针对方法存在的问题的改进

4.1 完善验证方法流程

首先制定好验证方法计划，然后依据标准对实验室情况进行分析调研，看实验室是否能达到实验所需要求。对于调研过程中发现的不符合的地方及时进行改进，缺少的试剂、耗材灯及时申请购买。然后邀请有经验的老师进行技术方面的培训指导，碰到技术问题采用一问一答并记录到内部培训记录及评价表。接下来进行方法的实验验证（包括标准曲线的验证、方法检出限的验证、方法精密度的验证、方法准确度的验证等）。最后出具一份模拟报告，并撰写新检测项目计划表、新检测项目调研报告、内部培训记录及评价表、新检测项目验证报告、新检测项目评审报告、新检测项目作业指导书。

4.2 解决实验过程存在的问题

通过解读标准和技术培训，更了解了实验前准备工作和实验中标准的操作步骤，针对分液漏斗有漏液现象，解决方案：按照分液漏斗检漏操作规范，首先关闭分液漏斗颈部旋塞，向分液漏斗内注入适量的蒸馏水，观察旋塞的两端以及漏斗的下口处是否漏水，若不漏水，关闭上磨口塞，左手握住旋塞，右手食指摁住上磨口塞，倒立，检查是否漏水，若不漏水，正立，将上磨口塞旋转180°，倒立，若不漏水，则此分液漏斗可以使用。在萃取过程中，当加入二氯甲烷振荡步骤中，会出现乳化现象；解决方案：经过大量实验尝试，在加入氯化钠、不停的搅拌、把乳化液进行超声，破乳效果不明显；离心分离法和冷冻法效果明显，但是冷冻法操作过程中需要冷冻时间和解冻时间，比较耗时，不太适用实际工作中；最终选用将乳化液放入离心机进行离心，条件设为：5 000r/min，时间设置3min；可根据实际水样进行调节。

4.3 优化仪器条件

首先按照标准参考条件进行进样分析，通过每次进样分析，逐步对该条件进行优化（主要考虑出峰时间，最低检出限目标因子的响应以及总运行时间）。

气相色谱条件：

色谱柱：RTX-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；载气为氦气，气相色谱条件：进样口温度260℃，进样方式为不分流进样，进样量1.0μL，柱流量1.0mL/min（恒流）升温程序从40℃开始保持5min，以5℃/min 升温到100℃，以10℃/min 升温到200℃保持8min，再以30℃/min 升温到280℃，运行时间，37.67min。

质谱仪条件：

扫描方式：全扫描；扫描范围35～500amu；电子轰击源EI，离子源温度230℃；接口温度260 ℃；溶剂延迟10min。

5 实验数据处理与讨论

5.1 标准曲线的绘制

取6个2mL 容量瓶，预先加入少量二氯甲烷，然后向其中分别准确移取8μL、20μL、40μL、80μL、120μL、200μL 浓度为50μg/mL 的苯胺类化合物标准使用液（含替代物），再准确移取40μL 内标使用液至2.0mL 容量瓶中，混匀，并用二氯甲烷定容至2.0mL，配制成苯胺类化合物和替代物质量浓度分别为0.20μg/L、0.50μg/L、1.00μg/L、2.00μg/L、3.00μg/L、5.00μg/mL，内标1 物质量浓度为1.60μg/mL，内标2质量浓度为0.08μg/mL 的标准系列，贮存在棕色小瓶中，于冷暗处存放。

将配制好的标准溶液系列，按照仪器分析条件（4.3）依次从低浓度到高浓度进行测定，以目标化合物浓度与内标化合物浓度的比值为横坐标，以目标化合物定量离子的响应值与内标化合物定量离子响应值的比值为纵坐标，绘制标准曲线，见表1。

从表1得出结论：19种苯胺类化合物及其替代物的线性相关系数均满足标准要求的R≥0.995，故校准曲线线性符合要求。

表1 苯胺类化合物（含替代物）的校准曲线线性

5.2 检出限

根据HJ 168—2010环境监测分析方法标准技术导则附录A 中A.1的方法检出限要求，按空白实验加标检测目标物质的方法，重复n=7次的加标实验，将各测定结果换算成样品的浓度和含量，计算7次平行测定的标准偏差，按公式（1）计算方法检出限。

式中：MDL 为方法检出限；N为样品平行测定次数；t为自由度为n-1，置信度为99%时的t分布（单侧）；Sb为n次平行测定的标准偏差。

结论：通过加标值除以方法检出限的数值，以及HJ 168～2010环境监测技术导则判定原则：对于针对多组分的分析方法，一般至少要求50%的被分析物样品浓度在3～5倍计算出的方法检出限的范围内，同时，至少90%的被分析物样品浓度在1～10倍计算出的方法检出限的范围内，其余不多于10%的被分析物样品浓度不应超过20倍计算出的方法检出限，符合标准要求，（且本次验证的各个目标化合物的方法检出限均符合少于或等于HJ 822-2017 标准上的对应物质检出限）因此本次验证的方法检出限合格。

5.3 精密度

对空白样品进行加标，理论上样品中苯胺类化合物为0.50、2.00、5.00μg/L，每种浓度分别平行测定6次得到的精密度结果。

结论：19种苯胺类化合物及其替代物的高、中、低样品浓度平行测定6次相对标准偏差在1.1%～9.7%之间，小于30%，精密度满足要求。

5.4 准确度

对空白水样进行加标；理论上样品中苯胺类化合物浓度为0.50μg/L、2.00μg/L、5.00μg/L，每种浓度分别平行测定6次得到的准确度结果。

对任务单号21010201，21010202，21010203 分别为地下水、地表水、废水样品进行加标，理论样品苯胺类化合物浓度为0.20μg/L、2.50μg/L、4.50μg/L，每种浓度分别平行测定6次得到的准确度结果。

结论：空白水样进行加标，19种苯胺化合物及其替代物的高中低三种加标水平下的的空白水样加标平均回收率在72.8%～95.9%，实际水样进行加标，19种苯胺化合物及其替代物的高中低三种加标水平下的的实际水样加标平均回收率在58.7%～81.1%之间，地表水、地下水回收率均在50%～150%，废水回收率均在40%～150%，替代物回收率均在50%～150%，满足分析要求。

6 方法验证结论

本实验室在仪器设备、环境条件、人员能力、标准物质及试剂验收等方面均具备了水质苯胺类化合物的测定能力；方法验收方面，本实验室所得精密度，准确度及最低检出限均达到HJ 822—2017 对水质苯胺类化合物的测定要求，综合考虑，本实验室可以开展此项目。