🌿 土壤中多环芳烃（GC-MS）
采用气相色谱-质谱法测定土壤中 EPA 规定的 16 种多环芳烃（PAH）。土壤污染评估的关键项目。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 18287:2008
- 类别: 环境
- 操作步骤数: 8
- 各步骤合计时间: 1 天 3 小时 10 分钟–2 天 10 小时 10 分钟
- 分析物数量: EPA 16 种 PAH
- 检出限: 0,01–0,1 mg/kg 干物质
- 测量范围: 0,01–1000 mg/kg
概述
多环芳烃（PAH）是有机物不完全燃烧生成的一类化合物，共有 100 多种。EPA 名录中的 16 种 PAH（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、茚并[1,2,3-cd]芘）是环境污染的指示指标。
土壤中的 PAH 来自工业（焦化厂、煤气厂、炼油厂）、交通、废物焚烧和自然过程。苯并[a]芘是 IARC 1 类致癌性标志物。波兰 2016 年法规规定了土壤中 PAH 的容许浓度：I 组土壤（居住区）1 mg/kg，IV 组（工业区）20 mg/kg。
ISO 18287 方法包括溶剂提取（索氏、ASE 或超声）、提取液经 SPE 柱（硅胶、弗罗里硅土）净化，以及以 SIM 模式进行 GC-MS 分析。可对各单体 PAH 定性定量，检出限为 0,01–0,1 mg/kg 干物质。
方法原理
将干燥并均质的土壤样品用有机溶剂（二氯甲烷、丙酮/正己烷或甲苯）提取。提取液经装有硅胶的 SPE 柱净化，除去干扰物质（脂肪、腐殖质）。净化后的提取液以选择离子监测（SIM）模式用气相色谱-质谱（GC-MS）分析。PAH 依据保留时间和质谱图定性，定量采用内标法（氘代 PAH）。
应用领域
- 工业遗留场地土壤污染评估
- 不动产交易的土壤检验（尽职调查）
- 焦化厂、钢厂和炼油厂周边环境监测
- 土壤修复 — 修复进度控制
- 农业土壤质量评估（波兰 2016 年法规）
- 建设项目土壤检验
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 分析物数量 | EPA 16 种 PAH |
| 检出限 | 0,01–0,1 mg/kg 干物质 |
| 测量范围 | 0,01–1000 mg/kg |
| 苯并[a]芘限值（I 组） | 1 mg/kg 干物质 |
| 精密度（CV） | 10–20% |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 18287:2008
- 标准名称（波兰语）
- Jakość gleby — Oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) — Metoda chromatografii gazowej z detekcją spektrometryczną (GC-MS)
- 标准名称（英语）
- Soil quality — Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) — Gas chromatographic method with mass spectrometric detection (GC-MS)
分步操作程序
-
样品制备
土壤样品在室温下干燥（不超过 40°C）。过 2 mm 筛。均质。称取 10–20 g 于 ASE 萃取池或索氏套筒中。
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加入内标
提取前向样品中加入氘代 PAH（加标）。浓度 100–500 µg/kg。
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提取
ASE：丙酮/正己烷 1:1，100°C，100 bar，3 个循环 × 5 min。索氏：DCM，6–8 h（至少 20 个循环）。
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提取液浓缩
用旋转蒸发仪将溶剂蒸至约 2 mL。切勿蒸干！
-
SPE 净化
将提取液过装有硅胶的 SPE 柱。用 20 mL DCM/正己烷 1:1 洗脱。收集洗脱液。
-
最终浓缩
在氮气流下浓缩至约 1 mL。加入 100 µL 色谱标准品。
-
GC-MS 分析
程序升温：60°C（2 min）→ 8°C/min → 300°C（10 min）。色谱柱：HP-5ms 30 m。SIM 模式 — 每种 PAH 设定辅助离子。
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计算与报告
用内标法计算浓度。换算至干物质。核查内标回收率（40–120%）。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 气相色谱-质谱联用仪 GC-MS | Agilent 7890B/5977B、Shimadzu GCMS-QP2020 NX、Thermo ISQ 7610 | 400 000–800 000 PLN |
| ASE 系统（加速溶剂萃取） | Thermo Dionex ASE 350、Büchi E-916 | 150 000–250 000 PLN |
| 索氏抽提装置 | BÜCHI E-812/E-816、VELP SER 148/6 | 20 000–50 000 PLN |
| SPE 柱（硅胶/弗罗里硅土） | Supelco LC-Si、Macherey-Nagel Chromabond | 20–50 PLN / 支 |
| 分析天平 | Mettler Toledo ME204，精度 0,1 mg | 5 000–15 000 PLN |
| 旋转蒸发仪 | Büchi R-300、Heidolph Hei-VAP | 15 000–35 000 PLN |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 二氯甲烷（DCM） | 75-09-2 | 农残级，提取溶剂 |
| 丙酮 | 67-64-1 | 农残级，用于配制提取混合液 |
| 正己烷 | 110-54-3 | 农残级，净化用溶剂 |
| EPA 16 种 PAH 标准品 | 混标 | 二氯甲烷中 200 µg/mL 溶液，有证 CRM（Supelco EPA 610） |
| 内标（氘代 PAH） | — | 萘-d8、苊-d10、菲-d10、䓛-d12、苝-d12 |
| 活化硅胶 | 112926-00-8 | SPE 柱用，400°C 活化 4 h |
职业健康与安全
- 二氯甲烷 — 疑似致癌物（2 类），须在通风柜中操作
- 正己烷 — 长期接触有神经毒性，蒸气易燃
- 土壤样品可能含有毒物质 — 必须佩戴丁腈手套
- GC-MS — 使用高压氦气，切勿损坏气路
- 溶剂废液须收集于危险废物容器中
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 18287:2008 — 《Soil quality — Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) — Gas chromatographic method with mass spectrometric detection (GC-MS)》。
该方法的原理是什么？
将干燥并均质的土壤样品用有机溶剂（二氯甲烷、丙酮/正己烷或甲苯）提取。提取液经装有硅胶的 SPE 柱净化，除去干扰物质（脂肪、腐殖质）。
测量范围和准确度是多少？
分析物数量：EPA 16 种 PAH；检出限：0,01–0,1 mg/kg 干物质；测量范围：0,01–1000 mg/kg；苯并[a]芘限值（I 组）：1 mg/kg 干物质。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 1 天 3 小时 10 分钟–2 天 10 小时 10 分钟。整个程序共 8 个步骤。
需要哪些设备？
气相色谱-质谱联用仪 GC-MS、ASE 系统（加速溶剂萃取）、索氏抽提装置、SPE 柱（硅胶/弗罗里硅土）、分析天平、旋转蒸发仪。核心仪器的参考价格（气相色谱-质谱联用仪 GC-MS）：400 000–800 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
工业遗留场地土壤污染评估；不动产交易的土壤检验（尽职调查）；焦化厂、钢厂和炼油厂周边环境监测；土壤修复 — 修复进度控制；农业土壤质量评估（波兰 2016 年法规）；建设项目土壤检验。
需要采取哪些安全防护措施？
二氯甲烷 — 疑似致癌物（2 类），须在通风柜中操作；正己烷 — 长期接触有神经毒性，蒸气易燃；土壤样品可能含有毒物质 — 必须佩戴丁腈手套；GC-MS — 使用高压氦气，切勿损坏气路；溶剂废液须收集于危险废物容器中。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 18287。