中华人民共和国国家环境保护标准
HJ 805-2016
土壤和沉积物多环芳烃的测定
气相色谱-质谱法
Soil and sediment-Determination of polycyclic aromatic hydrocarbon
by gas chromatography-mass spectrometry method
中华人民共和国环境保护部
公告
2016年第47号
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，保护环境，保障入体健康，规范环境监测工作，现批准《土壤电导率的测定电极法》等六项标准为国家环境保护标准，并予发布。
标准名称、编号如下：
一、《土壤电导率的测定电极法》（HJ 802-2016）；
二《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ 803-2016）；
三、《土壤8种有效态元素的测定二乙（yi）烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 804-2016）；
四、《土壤和沉积物多环芳烃的测定气相色谱-质谱法》（HJ 805-2016）；
五、《水质丙烯腈和丙（bing）烯醛的测定吹扫捕集/气相色谱法》（HJ 806-2016）；
六、《水质钼和钛的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（HJ 807-2016）。
以上标准自2016年8月1日起实施，由中国环境出版社出版，标准内容可在环境保护部网站（kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/）查询。
特此公告。
环境保护部
2016年6月24日
前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，保护环境，保障人体健康，规范土壤和沉积物中多环芳烃的测定方法，制定本标准。
本标准规定了测定土壤和沉积物中16种多环芳烃的气相色谱-质谱法。
本标准为首（shou）次发布。
本标准的附录A为规范性附录，附录B和附录C为资料性附录。
本标准由环境保护部科技标准司组织制订。
本标准主要起草单位：河南省环境监测中心。
本标准验证单位：河南省环境科学研究院、新乡市环境监测站、郑州市环境监测站、开封市环境监测站、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、河南省环境监测中心。
本标准环境保护部2016年6月24日批准。
本标准自2016年8月1日起实施。
本标准由环境保护部解释。
1适用范围
本标准规定了测定土壤和沉积物中多环芳烃的气相色谱-质谱法。
本标准适用于土壤和沉积物中16种多环芳烃的测定，目标物包括：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、䓛、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝和茚并[1,2,3,-c,d]芘。
当取样量为20.0g，浓缩后定容体积为1.0ml时，采用全扫描方式测定，目标物的方法检出限为0.08~0.17 mg/kg，测定下限为0.32~0.68 mg/kg。详见附录A。
2规范性引用文件
本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 17378.3海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输
GB 17378.5海洋监测规范第5部分：沉积物分析
HJ 613土壤干物质和水分的测定重量法
HJ/T 166土壤环境监测技术规范
HJ 783土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法
3方法原理
土壤或沉积物中的多环芳烃采用适合的萃取方法（索氏提取、加压流体萃取等）提取，根据样品基体干扰情况选择合适的净化方法（铜粉脱硫、硅胶层析柱、硅酸镁小柱或凝胶渗透色谱）对提取液净化、浓缩、定容，经气相色谱分离、质谱检测。通过与标准物质质谱图、保留时间、碎片离子质荷比及其丰度比较进行定性，内标法定量。
4试剂和材料
除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂。实验用水为新制备的超纯水或蒸馏水。
4.1丙酮（C3H6O）：农残级。
4.2正己烷（C6H14）：农残级。
4.3二氯甲烷（CH2Cl2）：农残级。
4.4乙酸乙酯（C4H8O2）：农残级。
4.5戊烷（C5H12）：农残级。
4.6环己烷（C6H12）：农残级。
4.7丙酮-正己烷混合溶剂：1+1。
用正己烷（4.2）和丙酮（4.1）按1：1体积比混合。
4.8二氯甲烷-戊烷混合溶剂：2+3
用二氯甲烷（4.3）和戊烷（4.5）按2：3体积比混合。
4.9二氯甲烷-正己烷混合溶剂：1+9
用二氯甲烷（4.3）和正己烷（4.2）按1：9体积比混合。
4.10凝胶渗透色谱流动相：乙酸乙酯（4.4）-环己烷（4.6）混合溶剂（1+1），或按仪器说明书配制其他溶剂体系。
4.11硝酸：ρ（HNO3）=1.42 g/ml，优级纯。
4.12硝酸溶液：1+1（V/V），用硝酸（4.11）配制。
4.13铜粉（Cu）：纯度为99.5%
使用前用硝酸溶液（4.12）去除铜粉表面的氧化物，用实验用水冲洗除酸，并用丙酮（4.1）清洗后，用氮气吹干待用，每次临用前处理，保持铜粉表面光亮。
4.14多环芳烃标准贮备液：ρ=1 000~5 000 mg/L，市售有证标准溶液。
4.15多环芳烃标准中间液：ρ=200~ 500μg/ml
用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）稀释多环芳烃标准贮备液（4.14）。
4.16内标贮备液：ρ=5 000 mg/L
萘=d8、苊-d10、菲-d10、䓛-d12和苝-d12，市售有证标准溶液。亦可选用其他性质相近的半挥发性有机物做内标。
4.17内标中间液：ρ=200~400μg/ml
用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）稀释内标贮备液（4.16）。
4.18替代物贮备液：ρ=2 000~4 000 mg/L，市售有证标准溶液。
2-氟联苯和对三联苯-d14；亦可选用氘代多环芳烃做替代物。
4.19替代物中间液：ρ=500μg/ml
用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）稀释替代物贮备液（4.18）。
4.20十氟三苯基膦（DFTPP）：ρ=50 mg/L，市售标准溶液。亦可采购较高浓度DFTPP标准溶液，用二氯甲烷（4.3）稀释成50 mg/L。
4.21凝胶渗透色谱校准溶液：含有玉米油（25 mg/ml）、邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯（1mg/ml）、甲氧滴滴涕（200 mg/L）、苝（20 mg/L）和硫（80 mg/L）的混合溶液。市售。
4.22干燥剂：优级纯无水硫酸钠（Na2SO4）或粒状硅藻土。
置于马弗炉中400℃烘4 h，冷却后装入磨口玻璃瓶中密封，于干燥器中保存。
4.23硅胶吸附剂：75μm（200目）~150μm（100目）
置于表面m中，以铝箱或锡纸轻覆，130℃活化至少16 h，取出放入干燥器中冷却、待用。临用前活化。
4.24玻璃层析柱：内径20 mm左右，长10~20 cm，具聚四氟乙烯活塞。
4.25硅酸镁净化小柱：填料为硅酸镁，1 000 mg，柱体积为6 ml。
4.26石英砂：150μm（100目）~830μm（20目）
置于马弗炉中400℃烘4 h，冷却后装入磨口玻璃瓶中密封保存。
4.27玻璃棉或玻璃纤维滤膜：使用前用二氯甲烷（4.3）浸洗，待二氯甲烷（4.3）挥发干后，贮于磨口玻璃瓶中密封保存。
4.28载气：高纯氦气，纯度为99.999%以上。
5仪器和设备
5.1气相色谱/质谱仪：电子轰击（EI）电离源。
5.2色谱柱：石英毛细管柱，长30m，内径0.25 mm，膜厚0.25μm，固定相为5%-苯基-甲基聚硅氧烷，或其他等效的毛细管色谱柱。
5.3提取装置：索氏提取或加压流体萃取仪等性能相当的设备。
5.4凝胶渗透色谱仪（GPC）：具254 nm固定波长紫外检测器，填充凝胶填料的净化柱。
5.5浓缩装置：旋转蒸发仪、氮吹仪或其他同等性能的设备。
5.6真空冷冻干燥仪：空载真空度达13 Pa以下。
5.7固相萃取装置。
5.8一般实验室常用仪器和设备。
6样品
6.1样品的采集与保存
土壤样品按照HJ/T 166的相关要求采集和保存，沉积物样品按照GB 17378.3的相关要求采集和保存。样品应于洁净的磨口棕色玻璃瓶中保存。运输过程中应密封、避光、4℃以下冷藏。若不能及时分析，应于4℃以下冷藏、避光、密封保存，保存时间为10 d。
6.2水分的测定
土壤样品干物质含量测定按照HJ 613执行，沉积物样品含水率测定按照GB 17378.5执行。
6.3试样的制备
6.3.1样品准备
将所采土壤或沉积物样品置于搪瓷或玻璃托盘中，除去枝棒、叶片、石子等异物，充分混匀。称取20g（精确至0.01 g）新鲜样品进行脱水，加入适量无水硫酸钠（4.22），掺拌均匀，研磨成细粒状。如果使用加压流体萃取，则用粒状硅藻土（4.22）代替无水硫酸钠（4.22）脱水研磨。
注1：也可采用真空冷冻干燥仪（5.6）对样品进行脱水，将冷冻后的样品进行充分研磨、均化成1 mm左右的细小颗粒。
详细步骤按照HJ 783执行。
6.3.2提取
6.3.2.1提取方法可选择索氏提取、加压流体萃取等方法。
索氏提取：在制备好的土壤或沉积物样品中加入80.0μl替代物中间液（4.19），将全部样品小心转入纸质套简中，将纸质套筒置于索氏提取器回流管中，在圆底溶剂瓶中加入100 ml丙酮-正己烷混合溶剂（4.7），提取16~18 h，回流速度控制在每小时4~6次。收集提取液。
加压流体萃取按照HJ 783执行。
6.3.2.2如果提取液（6.3.2.1）存在明显水分，需要过滤和脱水。在玻璃漏斗上垫一层玻璃棉或玻璃纤维滤膜（4.27），加入约5 g无水硫酸钠（4.22），将提取液过滤至浓缩器皿中。再用少量丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）洗涤提取容器3次，洗涤液并入漏斗中过滤，最后再用少量丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）冲洗漏斗，全部收集至浓缩器皿中，待浓缩。
6.3.3浓缩
浓缩方法推荐使用以下两种方式。
6.3.3.1氮吹浓缩
开启氮气至溶剂表面有气流波动（避免形成气涡）为宜，用正己烷（4.2）多次洗涤氮吹过程中已露出的浓缩器管壁。若不需净化，直接浓缩至约0.5 ml，加入适量内标中间液（4.17）使其内标浓度和校准曲线中内标浓度保持一致，并用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）定容至1.0ml，待测。
若需净化，直接将提取液（6.3.2）浓缩至约2 ml。当选用凝胶渗透色谱法时，继续加入约5ml凝胶渗透色谱流动相（4.10）进行溶剂转换，再浓缩至约2 ml，待净化；当选用硅胶层析柱净化时，继续加入约4 ml环己烷（4.6）进行溶剂转换，再浓缩至约2 ml，待净化；当选用硅酸镁净化小柱净化时，直接按照不需净化的相同步骤浓缩至约2 ml，待净化。
6.3.3.2旋转蒸发浓缩
根据仪器说明书设定加热温度条件，若不需净化，将提取液浓缩至约2ml，用一次性滴管将浓缩液转移至具刻度浓缩器皿，并用少量丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）将旋转蒸发瓶底部冲洗2次，合并全部的浓缩液，再用氮吹浓缩至约0.5 ml，加入适量内标中间液（4.17）使其内标浓度和校准曲线中内标浓度保持-致，并用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）定容至1.0 ml，待测。
若需净化，直接将提取液（6.3.2）浓缩至约2ml，并全量转移至具刻度浓缩器皿。当选用凝胶渗透色谱法时，继续加入约5 ml凝胶渗透色谱流动相（4.10）进行溶剂转换，再浓缩至约2 ml，待净化；当选用硅胶层析柱净化时，继续加入约4 ml环己烷（4.6）进行溶剂转换，再浓缩至约2 ml，待净化；当选用硅酸镁净化小柱净化时，直接按照不需净化的相同步骤浓缩至约2 ml，待净化。
6.3.4脱硫
浓缩后的提取液（6.3.3）颜色较深时，须进行脱硫。在制备好的硅胶层析柱或活化后的固相萃取柱上端加入约2g铜粉（4.13），待净化（6.3.5.1或6.3.5.2），使提取液（6.3.3）浸润在柱上端的铜粉中进行脱硫。
若使用凝胶渗透色谱净化（6.3.5.3），可省略脱硫步骤。
6.3.5净化
本方法推荐使用硅胶层析柱、硅酸镁净化小柱和凝胶渗透色谱3种净化方式。
6.3.5.1硅胶层析柱净化
（1）硅胶层析柱制备
在玻璃层析柱（4.24）底部填入玻璃棉（4.27），依次加入约1.5 cm厚的无水硫酸钠（4.22）和10g硅胶吸附剂（4.23），轻敲层析柱壁，使硅胶吸附剂（4.23）填充均匀。在硅胶吸附剂上端加入约1.5 cm厚的无水硫酸钠（4.22）。加入适量二氯甲烷（4.3）淋洗，轻敲层析柱壁，赶出气泡，使硅胶填实，保持填料充满二氯甲烷（4.3），关闭活塞，浸泡填料至少10 min，放出二氯甲烷（4.3），继续慢慢加入正己烷（4.2）30~60ml淋洗，当上端无水硫酸钠层恰好暴露于空气之前，关闭活塞待用。
（2）净化
用40 ml戊烷（4.5）预淋洗制备好的硅胶层析柱，淋洗速度控制在2 ml/min，在上端无水硫酸钠（4.22）或脱硫铜粉（4.13）层暴露于空气之前，关闭层析柱活塞，弃去淋洗液。将浓缩后的提取液（6.3.3）转至硅胶层析柱，用2ml环己烷（4.6）分3次清洗浓缩器，全部移入层析柱（若须脱硫，应将此溶液浸没在铜粉中约5分钟），打开活塞，缓缓加入25 ml戊烷（4.5）洗脱，弃去此部分戊烷淋洗液。
另用25 ml二氯甲烷-戊烷混合溶剂（4.8）洗脱，并全部收集此洗脱液，待再次浓缩（6.3.6）。
6.3.5.2硅酸镁净化小柱
将硅酸镁净化小柱（4.25）固定在固相萃取裝置（5.7）上，用4ml二氯甲烷（4.3）淋洗净化小柱，加入5ml正己烷（4.2）待柱充满后关闭流速控制阀浸润5 min，缓慢打开控制阀，继续加入5 ml正己烷（4.2），在填料暴露于空气之前，关闭控制阀，弃去流出液。将浓缩后的提取液（6.3.3）转移至小柱中，用2ml正己烷（4.2）分三次洗涤浓缩器皿，洗液全部转入小柱中（若须脱硫，应将此溶液浸没在铜粉中约5 min）。缓慢打开控制阀，在填料或铜粉暴露于空气之前关闭控制阀，加入5ml二氯甲烷-正己烷混合溶剂（4.9）进行洗脱，缓慢打开控制阀待洗脱液浸满净化柱后关闭控制阀，浸润2 min，缓缓打开控制阀，继续加入5 ml二氯甲烷正己烷混合溶剂（4.9），并收集全部洗脱液，待再次浓缩（6.3.6）。
6.3.5.3凝胶渗透色谱净化
（1）凝胶渗透色谱柱的校准
按照仪器说明书对凝胶渗透色谱（GPC）柱进行校准，GPC校准液（4.21）得到的色谱峰应满足以下条件：所有峰形均匀对称；玉米油和邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯的色谱峰之间分辨率大于85%；邻苯二甲酸二（2-二乙基己基）酯和甲氧滴滴涕的色谱峰之间分辨率大于85%；甲氧滴滴涕和苝的色谱峰之间分辨率大于85%；苝和硫的色谱峰不能饱和，基线分离大于90%。
多环芳烃的收集时间限定在玉米油出峰后至硫出峰前，花的色谱峰出现后，立即停止收集。
（2）净化
配制一个校准曲线中间点浓度的多环芳烃混合标准溶液，按照校准时确定的收集时间，将混合标准溶液全部通过净化柱，根据多环芳烃混合标准溶液出峰时间，再次调整收集时间。按照调整后的收集时间，再次将该中间点浓度的混合标准溶液通过净化柱，测定其回收率，当目标物（除苊烯外）回收率均大于90%时，即可按此条件净化样品，否则需继续调整。
将浓缩后的提取液（6.3.3），用GPC的流动相（4.10）定容至GPC定量环需要的体积，按照确定后的净化条件自动净化、收集流出液，待再次浓缩（6.3.6）。
6.3.6浓缩、加内标
净化后的试液（6.3.5）再次按照氮吹浓缩或旋转蒸发浓缩（6.3.3）的步骤进行浓缩、加入适量内标中间液（4.17），并定容至1.0 ml，混匀后转移至2 ml样品瓶中，待测。
6.4空白试样的制备
用石英砂（4.26）代替实际样品，按照与试样的制备（6.3）相同步骤制备空白试样。
7分析步骤
7.1仪器参考条件
7.1.1气相色谱参考条件
进样口温度：280℃，不分流，或分流进样（样品浓度较高或仪器灵敏度足够时）；
进样量：1.0μl，柱流量：1.0 ml/min（恒流）；
柱温：80℃保持2 min；以20℃/min速率升至180℃，保持5 min；再以10℃/min速率升至290℃，保持5 min。
7.1.2质谱参考条件
电子轰击源（EI）；.
离子源温度：230℃；
离子化能量：70eV；
接口温度：280℃；
四级杆温度：150℃；
质量扫描范围：45~450 u；
溶剂延迟时间：5 min；
扫描模式：全扫描Scan或选择离子模式（SIM）模式。
7.2校准
7.2.1质谱性能检查
每次分析前，应进行质谱自动调谐，再将气相色谱和质谱仪设定至分析方法要求的仪器条件，并处于待机状态，通过气相色谱进样口直接注入1.0μl十氟三苯基膦（DFTPP）（4.20），运行方法，得到十氟三苯基膦质谱图，其质量碎片的离子丰度应全部符合表1中的要求。否则须清洗质谱仪离子源。
7.2.2校准曲线的绘制
取5个5 ml容量瓶，预先加入2 ml丙酮-正己烷混合溶剂（4.7），分别移取适量的多环芳烃标准中间液（4.15）、替代物中间液（4.19）和内标中间液（4.17），用丙酮-正己烷混合溶剂（4.7）定容，配制成至少5个浓度点的标准系列，使得多环芳烃和替代物的质量浓度均分别为2.0ug/ml、5.0μg/ml、10.0μg/ml、20.0μg/ml、40.0μg/ml，内标质量浓度均为20.0μg/ml。也可根据仪器灵敏度或目标物浓度配制成其他浓度水平的标准系列。
按照仪器参考条件（7.1），从低浓度到高浓度依次进样分析。以目标化合物浓度和内标化合物浓度比值为横坐标；以目标化合物定量离子响应值和内标化合物定量离子响应值的比值，与内标化合物质量浓度的乘积为纵坐标，绘制校准曲线。
7.2.3标准样品的色谱图
图1为在本标准推荐的仪器参考条件下，目标物的总离子流色谱图。
7.3试样的测定
将待测的试样（6.3.3或6.3.6）按照与绘制校准曲线（7.2.2）相同的仪器分析条件进行测定。
7.4空白试验
将空白试样（6.4）按照与试样的测定（7.3）相同的仪器分析条件进行空白试样的测定。
8结果计算与表示
8.1定性分析
通过样品中目标物与标准系列中目标物的保留时间、质谱图、碎片离子质荷比及其丰度等信息比较，对目标物进行定性。应多次分析标准溶液得到目标物的保留时间均值，以平均保留时间±3倍的标准偏差为保留时间窗口，样品中目标物的保留时间应在其范围内。
目标物标准质谱图中相对丰度高于30%的所有离子应在样品质谱图中存在，样品质谱图和标准质谱图中上述特征离子的相对丰度偏差要在±30%之内。一些特殊的离子如分子离子峰，即使其相对丰度低于30%，也应该作为判别化合物的依据。如果实际样品存在明显的背景干扰，比较时应扣除背景影响。
8.2定量分析
在对目标物定性判断的基础上，根据定量离子的峰面积，采用内标法进行定量。当样品中目标化合物的定量离子有干扰时，可使用辅助离子定量。定量离子、辅助离子参见附录B。
8.3结果计算
8.4结果表示
当测定结果小于1 mg/kg时，小数位数的保留与方法检出限一致；当测定结果大于或等于1 mg/kg时，结果最多保留三位有效数字。
9精密度和准确度
9.1精密度
6家实验室分别对加标浓度为0.25mg/kg、0.50m/kg和1.00mg/kg的16种多环芳烃混合标准统一样品进行了测定。实验室内相对偏差分别为4.0%~23%、5.0%~32%和4.0%~22%；实验室间相对偏差分别为11%~38%、9%~27%和9%~32%；重复性限分别为0.04~0.08 m/kg、0.12~0.24 mg/kg和0.21~0.38 mg/kg；再现性限分别为0.05~0.24 mg/kg、0.19~0.38 mg/kg和0.35~0.84 mg/kg。
9.2准确度
6家实验室分别对20 g两种实际土壤样品和一种沉积物样品进行了加标回收率测定，加标浓度为1.00 mg/kg。加标回收率平均值范围分别为：土壤60%~104%，沉积物63%~107%。土壤和沉积物加标回收率最终值分别为：60%±26%~ 104%±44%、63%±22%~ 107%±20%。
精密度和准确度数据详见附录C。
10质量保证和质量控制
10.1空白试验
每批样品（不超过20个样品）须做一个空白试验，测定结果中目标物浓度不应超过方法检出限。否则，应检查试剂空白、仪器系统以及前处理过程。
10.2校准曲线
校准曲线中目标化合物相对响应因子的相对标准偏差应小于或等于20%。否则，说明进样口或色谱柱存在干扰，应进行必要的维护。
连续分析时，每24h分析一次校准曲线中间浓度点，其测定结果与实际浓度值相对标准偏差应小于或等于20%。否则，须重新绘制校准曲线。
10.3平行样品
每批样品（最多20个样品）应分析1对平行样，平行样测定结果相对偏差应小于30%。
10.4基体加标
每批样品（最多20个样品）应分析1对基体加标样品。土壤和沉积物加标样品回收率控制范围为40%~ 150%。
10.5替代物的回收率
实验室应建立替代物加标回收控制图，按同一批样品（20~30个样品）进行统计，剔除离群值，计算替代物的平均回收率p及相对标准偏差s，实验室该方法替代物回收率应控制在p±3s内。
11废物处理
试验中产生的所有废液和废物（包括检测后的残液）应置于密闭容器中保存，委托有资质的单位处理。
12注意事项
质谱的选择离子检测通常较全扫描灵敏度高。由于选择离子检测方法提供的质谱信息较少，所选择的离子组通常情况下存在较多干扰，其定性的可信度比较低，检测结果存在一定风险；因此，本方法建议，仅当个别目标物（如苯并[a]芘、苯并[g，h，j]苝等）质谱全扫描检测方式的检出限不能满足需求时，并在确保试剂空白、仪器系统空白和空白实验样品对目标物选择离子干扰足够低时，方可采用选择离子检测方法进行定性、定量分析。
