هیدروکربنهای آروماتیک فرار در خاک (مانند 12 آلایندهی معمولی از جمله بنزن، تولوئن، زایلن و کلروبنزن) عمدتاً از فعالیتهای انسانی مانند انتشار صنعتی، نشت نفت و استفاده از حلالهای آلی سرچشمه میگیرند. این ترکیبات ویژگیهای سمی، ماندگاری و تجمع زیستی قابل توجهی را نشان میدهند. آنها میتوانند از طریق زنجیره غذایی منتقل شوند و تهدیدی مستقیم برای ایمنی محصولات کشاورزی و سلامت انسان ایجاد کنند، با خطرات خاصی از سرطانزایی و تراتوژنیسیته.
این مقاله به روش استاندارد «خاک و رسوب - تعیین هیدروکربنهای آروماتیک فرار - فضای بالایی/کروماتوگرافی گازی» (HJ 742-2015) اشاره دارد و از کروماتوگراف گازی Wayeal GC6100، مجهز به آشکارساز FID و نمونهگیر خودکار فضای بالایی، برای تشخیص هیدروکربنهای آروماتیک فرار در خاک استفاده میکند.
کلمات کلیدی:هیدروکربنهای آروماتیک فرار؛ فضای بالایی؛ کروماتوگرافی گازی؛ آشکارساز FID؛ خاک
1. روش آزمایش
1.1 پیکربندی دستگاه
جدول 1 لیست پیکربندی سیستم کروماتوگرافی گازی
| شماره |
ماژولار |
تعداد |
| 1 |
کروماتوگرافی گازی GC6100 |
1 |
| 2 |
آشکارساز FID |
1 |
| 3 |
نمونهگیر خودکار فضای بالایی |
1
|
1.2 مواد آزمایشگاهی و تجهیزات کمکی
محلول استاندارد (1000 میکروگرم در میلیلیتر) از 12 هیدروکربن آروماتیک فرار: مواد مرجع تایید شده که از خارج خریداری شدهاند، در شرایط ضد نور و هوا در دمای زیر 4 درجه سانتیگراد برای نگهداری در یخچال نگهداری میشوند.
متانول: درجه کروماتوگرافی.
کلرید سدیم: درجه معرف تضمینی (در دمای 400 درجه سانتیگراد در کوره دمای بالا به مدت 4 ساعت پخته شده، در یک دسیکاتور تا دمای اتاق خنک شده و سپس در یک بطری شیشهای با درپوش سمبادهای برای استفاده بعدی نگهداری میشود).
اسید فسفریک: درجه GR
شن کوارتز: درجه معرف آنالیتیکال، مش 20-50
شیکر رفت و برگشتی: فرکانس نوسان 150 ضربه در دقیقه؛
ترازوی آنالیتیکال.
گاز حامل: نیتروژن با خلوص بالا؛
ژنراتور هیدروژن؛
ژنراتور هوا؛
نمونهگیر فضای بالایی کاملاً خودکار: دقت کنترل دما ±1 درجه سانتیگراد؛
ویالهای فضای بالایی: ویالهای شیشهای فضای بالایی (20 میلیلیتر).
1.3 شرایط آزمایش
1.3.1 شرایط مرجع برای نمونهگیر فضای بالایی
دمای گرمایش و تعادل: 85 درجه سانتیگراد
زمان گرمایش و تعادل: 50 دقیقه
دمای دریچه تزریق: 100 درجه سانتیگراد
دمای خط انتقال: 110 درجه سانتیگراد
حجم تزریق: 1.0 میلیلیتر (حلقه نمونه).
1.3.2 شرایط مرجع برای کروماتوگراف گازی
ستون کروماتوگرافی: ستون مویرگی مومی، 30 متر × 0.32 میلیمتر × 0.5 میکرومتر.
برنامه دما: دمای اولیه ستون 35 درجه سانتیگراد به مدت 6 دقیقه حفظ میشود. با سرعت 5 درجه سانتیگراد در دقیقه به 150 درجه سانتیگراد گرم شده و به مدت 5 دقیقه حفظ میشود. سپس با سرعت 20 درجه سانتیگراد در دقیقه به 200 درجه سانتیگراد گرم شده و به مدت 5 دقیقه حفظ میشود.
سرعت جریان ستون: 1 میلیلیتر در دقیقه
دمای پورت تزریق: 250 درجه سانتیگراد
دمای آشکارساز: 250 درجه سانتیگراد
سرعت جریان هوا: 300 میلیلیتر در دقیقه
سرعت جریان هیدروژن: 40 میلیلیتر در دقیقه
سرعت جریان جبرانی: 10 میلیلیتر در دقیقه
تزریق تقسیم شده: نسبت تقسیم 5:1
1.4 تهیه محلول
1.4.1 محلول اشباع شده کلرید سدیم
500 میلیلیتر آب فوق خالص را اندازهگیری کنید، pH را با استفاده از اسید فسفریک به ≤2 تنظیم کنید، 180 گرم کلرید سدیم اضافه کنید، کاملاً حل کرده و مخلوط کنید. در محیط محافظت شده از نور در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری کنید.
1.4.2 محلولهای کاری استاندارد خطی
25 میکرولیتر، 50 میکرولیتر، 100 میکرولیتر، 250 میکرولیتر و 500 میکرولیتر از محلول استاندارد هیدروکربن آروماتیک فرار (1000 میکروگرم در میلیلیتر) را جداگانه به فلاسکهای حجمی 5 میلیلیتری که از قبل با مقدار کمی متانول پر شدهاند، اندازهگیری کنید. سپس با متانول به حجم برسانید تا محلولهای استانداردی با غلظتهای 5 میکروگرم در میلیلیتر، 10 میکروگرم در میلیلیتر، 20 میکروگرم در میلیلیتر، 50 میکروگرم در میلیلیتر و 100 میکروگرم در میلیلیتر به دست آید. 2 گرم شن کوارتز، 10 میلیلیتر محلول کلرید سدیم اشباع شده و 10 میکرولیتر از هر یک از محلولهای کاری استاندارد خطی ذکر شده را به طور متوالی به پنج ویال فضای بالایی اضافه کنید. این آمادهسازی یک سری منحنی کالیبراسیون پنج نقطهای با جرم ترکیبات هدف 50 نانوگرم، 100 نانوگرم، 200 نانوگرم، 500 نانوگرم و 1000 نانوگرم به ترتیب ایجاد میکند.
2. نتیجه و بحث
2.1 آنالیز کیفی استانداردهای مرجع
شکل 1 کروماتوگرام خالی
شکل 2 کروماتوگرام محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (500 نانوگرم)
جدول 2 پارامترهای کروماتوگرافی محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (500 نانوگرم)
|
نام ترکیب
|
زمان بازداری (دقیقه)
|
مساحت پیک
|
صفحات نظری
|
تفکیک
|
| بنزن |
9.963 |
24.379 |
28,573 |
19.156 |
| تولوئن |
13.490 |
27.993 |
165,792 |
23.806 |
| اتیلبنزن |
16.310 |
30.759 |
390,737 |
2.489 |
| p-زایلن |
16.568 |
29.449 |
414,073 |
2.199 |
| m-زایلن |
16.795 |
30.396 |
418,964 |
10.579 |
| ایزوپروپیلبنزن |
17.888 |
34.445 |
483,981 |
3.970 |
| o-زایلن |
18.294 |
28.792 |
519,742 |
10.188 |
| کلروبنزن |
19.298 |
16.740 |
651,026 |
14.235 |
| استایرن |
20.630 |
23.399 |
814,520 |
49.168 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
25.174 |
12.761 |
1,161,928 |
8.356 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
25.953 |
12.055 |
1,244,883 |
12.604 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
27.143 |
12.038 |
1,286,232 |
N/A |
توجه: همانطور که در کروماتوگرام بالا نشان داده شده است، تفکیک بین پیکهای کروماتوگرافی تمام ترکیبات هیدروکربنهای آروماتیک فرار بیش از 1.5 است که الزامات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را برآورده میکند.
2.2 خطی بودن
شکل 3 منحنیهای استاندارد و ضرایب همبستگی هیدروکربنهای آروماتیک فرار
توجه: منحنی کاری استاندارد برای هیدروکربنهای آروماتیک فرار آزمایش شده در این تجزیه و تحلیل در سطوح جرمی 50 نانوگرم، 100 نانوگرم، 200 نانوگرم، 500 نانوگرم و 1000 نانوگرم ساخته شد. تمام اجزا خطی بودن عالی را با ضرایب همبستگی بیش از 0.999 نشان دادند که الزامات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را برآورده میکند.
2.3 دقت
شکل 4 کروماتوگرام محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (50 نانوگرم)
شکل 5 کروماتوگرام محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (200 نانوگرم)
شکل 6 کروماتوگرام محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (1000 نانوگرم)
جدول 3 پارامترهای کروماتوگرافی دقت
| هیدروکربنهای آروماتیک فرار (50 نانوگرم) |
هیدروکربنهای آروماتیک فرار (200 نانوگرم) |
هیدروکربنهای آروماتیک فرار (1000 نانوگرم) |
| اجزا |
RSD% |
اجزا |
RSD% |
اجزا |
RSD% |
| بنزن |
2.050 |
بنزن |
1.945 |
بنزن |
1.370 |
| تولوئن |
1.960 |
تولوئن |
1.742 |
تولوئن |
1.574 |
| اتیلبنزن |
3.185 |
اتیلبنزن |
1.712 |
اتیلبنزن |
2.585 |
| p-زایلن |
1.302 |
p-زایلن |
2.301 |
p-زایلن |
2.356 |
| m-زایلن |
2.105 |
m-زایلن |
2.528 |
m-زایلن |
2.579 |
| ایزوپروپیلبنزن |
2.859 |
ایزوپروپیلبنزن |
1.842 |
ایزوپروپیلبنزن |
2.047 |
| o-زایلن |
2.663 |
o-زایلن |
1.613 |
o-زایلن |
1.577 |
| کلروبنزن |
2.641 |
کلروبنزن |
2.164 |
کلروبنزن |
2.333 |
| استایرن |
1.322 |
استایرن |
2.977 |
استایرن |
1.829 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
0.611 |
1,3-دیکلروبنزن |
2.925 |
1,3-دیکلروبنزن |
1.643 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
2.447 |
1,4-دیکلروبنزن |
3.078 |
1,4-دیکلروبنزن |
3.162 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
3.087 |
1,2-دیکلروبنزن |
2.447 |
1,2-دیکلروبنزن |
2.679 |
توجه: شش آنالیز تکراری برای نمونههای هیدروکربنهای آروماتیک فرار در سطوح جرمی 50 نانوگرم، 200 نانوگرم و 1000 نانوگرم انجام شد. انحرافات استاندارد نسبی (RSD) به ترتیب در محدوده 0.6 تا 3.2٪، 1.6 تا 3.1٪ و 1.4 تا 3.2٪ بود. انحرافات نسبی پیکهای کروماتوگرافی برای تمام ترکیبات با الزامات استاندارد مطابقت داشت.
2.4 حد تشخیص
شکل 7 کروماتوگرام محلول حد تشخیص (50 نانوگرم)
جدول 4 LOD روش و حد پایینتر تعیین برای هر جزء هیدروکربنهای آروماتیک فرار.
|
ماده
|
LOD (میکروگرم در کیلوگرم)
|
حد پایینتر تشخیص (میکروگرم در کیلوگرم)
|
| بنزن |
0.7 |
2.8 |
| تولوئن |
2.9 |
11.6 |
| اتیلبنزن |
2.5 |
10.0 |
| p-زایلن |
2.1 |
8.4 |
| m-زایلن |
2.9 |
11.6 |
| ایزوپروپیلبنزن |
2.5 |
10.0 |
| o-زایلن |
1.7 |
6.8 |
| کلروبنزن |
2.5 |
10.0 |
| استایرن |
2.7 |
10.8 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
2.4 |
9.6 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
3.0 |
12.0 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
1.8 |
7.2 |
محلول استاندارد هیدروکربنهای آروماتیک فرار (50 نانوگرم) هشت بار به طور مکرر تزریق شد. بر اساس محاسبات، هنگامی که مقدار نمونه خاک 2 گرم باشد، حدود تشخیص روش برای 12 هیدروکربن آروماتیک فرار از 0.7 میکروگرم در کیلوگرم تا 3.0 میکروگرم در کیلوگرم متغیر است و حدود پایینتر تعیین از 2.8 میکروگرم در کیلوگرم تا 12.0 میکروگرم در کیلوگرم متغیر است که همگی الزامات استاندارد را برآورده میکنند.
2.5 آزمایش نمونه
شکل 8 کروماتوگرام نمونه خاک
2 گرم از نمونه را در یک ویال فضای بالایی وزن کنید، بلافاصله 10.0 میلیلیتر محلول کلرید سدیم اشباع شده اضافه کنید و بلافاصله مهر و موم کنید. ویال را به مدت 10 دقیقه با سرعت 150 ضربه در دقیقه روی یک شیکر رفت و برگشتی تکان دهید. تجزیه و تحلیل نشان داد که هیچ ترکیب سری بنزن در نمونه خاک تشخیص داده نشد.
2.6 آزمایش بازیابی اسپایک
شکل 9 کروماتوگرام نمونه خاک اسپایک شده (سطح اسپایک: 100 میکروگرم در کیلوگرم).
جدول 5-1 بازیابی اسپایک نمونه خاک (سطح اسپایک: 25 میکروگرم در کیلوگرم).
|
نوع نمونه
|
ترکیب
|
غلظت نمونه واقعی (میکروگرم در کیلوگرم)
|
میانگین غلظت نمونه اسپایک شده (میکروگرم در کیلوگرم)
|
مقدار اسپایک (میکروگرم در کیلوگرم)
|
بازیابی اسپایک (%)
|
|
خاک
|
بنزن |
0 |
23.70 |
25 |
94.8 |
| تولوئن |
0 |
23.67 |
25 |
94.7 |
| اتیلبنزن |
0 |
23.73 |
25 |
94.9 |
| p-زایلن |
0 |
23.13 |
25 |
92.5 |
| m-زایلن |
0 |
23.42 |
25 |
93.7 |
| ایزوپروپیلبنزن |
0 |
23.63 |
25 |
99.8 |
| o-زایلن |
0 |
24.95 |
25 |
93.9 |
| کلروبنزن |
0 |
23.49 |
25 |
94.0 |
| استایرن |
0 |
24.32 |
25 |
97.3 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
0 |
23.21 |
25 |
92.8 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
0 |
23.09 |
25 |
92.4 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
0 |
24.33 |
25 |
97.3 |
جدول 5-2 بازیابی اسپایک نمونه خاک (سطح اسپایک: 100 میکروگرم در کیلوگرم)
|
نوع نمونه
|
ترکیب
|
غلظت نمونه واقعی (میکروگرم در کیلوگرم)
|
میانگین غلظت نمونه اسپایک شده (میکروگرم در کیلوگرم)
|
مقدار اسپایک (میکروگرم در کیلوگرم)
|
بازیابی اسپایک (%)
|
| خاک |
بنزن |
0 |
98.82 |
100 |
98.8 |
| تولوئن |
0 |
95.64 |
100 |
95.6 |
| اتیلبنزن |
0 |
92.40 |
100 |
92.4 |
| p-زایلن |
0 |
94.47 |
100 |
94.5 |
| m-زایلن |
0 |
92.08 |
100 |
92.1 |
| ایزوپروپیلبنزن |
0 |
87.71 |
100 |
87.7 |
| o-زایلن |
0 |
93.93 |
100 |
93.9 |
| کلروبنزن |
0 |
100.38 |
100 |
100.4 |
| استایرن |
0 |
101.10 |
100 |
101.1 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
0 |
99.20 |
100 |
99.2 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
0 |
103.66 |
100 |
103.7 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
0 |
97.54 |
100 |
97.5 |
جدول 5-3 بازیابی اسپایک نمونه خاک (سطح اسپایک: 500 میکروگرم در کیلوگرم)
|
نوع نمونه
|
ترکیب
|
غلظت نمونه واقعی (میکروگرم در کیلوگرم)
|
میانگین غلظت نمونه اسپایک شده (میکروگرم در کیلوگرم)
|
مقدار اسپایک (میکروگرم در کیلوگرم)
|
بازیابی اسپایک (%)
|
| خاک |
بنزن |
0 |
492.25 |
500 |
98.4 |
| تولوئن |
0 |
498.20 |
500 |
99.6 |
| اتیلبنزن |
0 |
486.25 |
500 |
97.2 |
| p-زایلن |
0 |
485.11 |
500 |
97.0 |
| m-زایلن |
0 |
484.15 |
500 |
96.8 |
| ایزوپروپیلبنزن |
0 |
474.65 |
500 |
94.9 |
| o-زایلن |
0 |
496.48 |
500 |
99.3 |
| کلروبنزن |
0 |
506.34 |
500 |
101.3 |
| استایرن |
0 |
507.92 |
500 |
101.6 |
| 1,3-دیکلروبنزن |
0 |
498.74 |
500 |
99.7 |
| 1,4-دیکلروبنزن |
0 |
493.51 |
500 |
98.7 |
| 1,2-دیکلروبنزن |
0 |
500.88 |
500 |
100.2 |
تجزیه و تحلیلها بر روی نمونههای خاک اسپایک شده در سطوح 25 میکروگرم در کیلوگرم، 100 میکروگرم در کیلوگرم و 500 میکروگرم در کیلوگرم انجام شد. محدوده بازیابی اسپایک برای 12 ترکیب هدف به ترتیب 92.4٪ تا 99.8٪، 87.7٪ تا 103.7٪ و 94.9٪ تا 101.6٪ بود.
3. نتیجهگیری
این روش از کروماتوگرافی گازی فضای بالایی Wayeal GC6100، مجهز به آشکارساز FID و نمونهگیر خودکار فضای بالایی، برای تشخیص هیدروکربنهای آروماتیک فرار در خاک استفاده کرد. نتایج آزمایش نشان میدهد که تفکیک بین پیکهای کروماتوگرافی تمام ترکیبات هیدروکربنهای آروماتیک فرار بیشتر از 1.5 است که الزامات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را برآورده میکند. هنگامی که جرم منحنی کاری استاندارد از 50 تا 1000 نانوگرم متغیر بود، تمام اجزای موجود در محلول استاندارد خطی بودن عالی را با ضرایب همبستگی بیش از 0.999 نشان دادند که الزامات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را برآورده میکند. نتایج آزمایش دقت، حدود تشخیص روش، حدود پایینتر تعیین و آزمایشهای بازیابی اسپایک همگی با الزامات استاندارد مطابقت دارند. این روش میتواند برای تشخیص هیدروکربنهای آروماتیک فرار در خاک استفاده شود.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski
