Cromatografía de gases con espacio de cabeza para la determinación de 12 hidrocarburos aromáticos volátiles en suelo

Los hidrocarburos aromáticos volátiles en el suelo (como 12 contaminantes típicos, incluidos el benceno, el tolueno, el xileno y el clorobenzeno) se originan principalmente por actividades humanas, como las emisiones industriales,derrames de petróleoEstos compuestos presentan características notables de toxicidad, persistencia y bioacumulación, y pueden transmitirse a través de la cadena alimentaria.que suponen una amenaza directa para la seguridad de los productos agrícolas y la salud humana, con ciertos riesgos de carcinogenicidad y teratogenicidad.

This article references the standard method "Soil and Sediment—Determination of Volatile Aromatic Hydrocarbons—Headspace/Gas Chromatography" (HJ 742-2015) and utilizes the Wayeal’s gas chromatograph GC6100, equipado con un detector FID y un muestreo automático de cabeza, para la detección de hidrocarburos aromáticos volátiles en el suelo.

Palabras clave:Hidrocarburos aromáticos volátiles; espacio en la cabeza; cromatografía en gas; detector FID; suelo

1Método de experimento

1.1 Configuración de los instrumentos

Cuadro 1 Lista de configuraciones del sistema de cromatografía por gas

1.2 Materiales experimentales y equipos auxiliares

Solución de reserva estándar (1000 μg/ml) de 12 hidrocarburos aromáticos volátiles: material de referencia certificado comprado en el exterior, almacenado a prueba de luz,condiciones herméticas a temperaturas inferiores a 4 °C para refrigeración.

El metanol es de grado cromatográfico.

Cloruro de sodio: grado de reactivo garantizado (cocinado a 400 °C en un horno de muffle durante 4 horas antes de su uso, enfriado a temperatura ambiente en un desecador,y luego se almacena en una botella de vidrio molido para su uso posterior).

Ácido fosfórico: grado GR

Arenas de cuarzo: grado de reactivo analítico, malla 20 ̊50

Agitación recíproca: frecuencia de oscilación de 150 tiempos/minuto;

El equilibrio analítico.

Gas portador: nitrógeno de alta pureza;

generador de hidrógeno;

generador de aire;

Muestreo del espacio en la cabeza totalmente automatizado: precisión de control de temperatura de ±1°C;

Vial para cabeza: Vial para cabeza de vidrio (20 ml).

1.3 Condiciones de ensayo

1.3.1 Condiciones de referencia para el muestreador del espacio de cabeza

Temperatura de calentamiento y equilibrio: 85°C

Tiempo de calentamiento y equilibrio: 50 min.

Temperatura de la válvula de inyección: 100°C

Temperatura de la línea de transferencia: 110°C

Volumen de inyección: 1,0 ml (bucle de muestreo).

1.3.2 Condiciones de referencia para el cromatógrafo de gas

Columna cromatográfica: columna capilar de cera, 30 m × 0,32 mm × 0,5 μm.

Programa de temperatura: temperatura inicial de la columna de 35°C mantenida durante 6 minutos; calentada hasta 150°C a una velocidad de 5°C/min y mantenida durante 5 minutos; luego calentada hasta 200°C a 20°C/min y mantenida durante 5 minutos.

Flujo de la columna: 1 ml/min

Temperatura del puerto de inyección: 250°C

Temperatura del detector: 250°C

Cantidad de flujo de aire: 300 ml/min

Flujo de hidrógeno: 40 ml/min

Cantidad de flujo del maquillaje: 10 ml/min

Inyección dividida: proporción dividida 5:1

1.4 Preparación de la solución

1.4.1 Solución saturada de cloruro de sodio

Se miden 500 ml de agua ultrapura, se ajusta el pH a ≤2 con ácido fosfórico, se añade 180 g de cloruro de sodio, se disuelve y se mezcla bien.

1.4.2 Soluciones de trabajo estándar lineales

Se medirán 25μL, 50μL, 100μL, 250μL y 500μL de la solución base estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (1000μg/mL) por separado en frascos volumétricos de 5 ml precargados con una pequeña cantidad de metanol.Luego diluir al volumen con metanol para obtener soluciones estándar con concentraciones de 5 μg/mL, 10μg/mL, 20μg/mL, 50μg/mL y 100μg/mL, respectivamente. Se añaden 2 g de arena de cuarzo, 10 mL de solución saturada de cloruro de sodio,y 10μL de cada una de las soluciones de trabajo estándar lineales antes mencionadas en secuencia en cinco viales de cabezaEsta preparación produce una serie de curvas de calibración de cinco puntos con masas de compuesto objetivo de 50ng, 100ng, 200ng, 500ng y 1000ng, respectivamente.

2Resultados y discusión

2.1 Análisis cualitativo de las normas de referencia

Figura 1 Cromatograma en blanco

Figura 2 Cromatograma de la solución estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (500 ng)

Cuadro 2 Parámetros cromatográficos de las soluciones estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (500 ng)

Nota: Como se muestra en el cromatograma anterior, la resolución entre los picos cromatográficos de todos los compuestos volátiles de hidrocarburos aromáticos es superior a 1.5, que cumplen los requisitos para el análisis experimental.

2.2 Lineal

Fig 3 Standard Curves and Correlation Coefficients of Volatile Aromatic Hydrocarbons

Note: The standard working curve for the volatile aromatic hydrocarbons tested in this analysis was constructed at mass levels of 50ng, 100ng, 200ng, 500ng, and 1000ng. All components showed excellent linearity with correlation coefficients exceeding 0.999, meeting the requirements for experimental analysis.

2.3 Precision

Fig. 3 Curvas estándar y coeficientes de correlación de los hidrocarburos aromáticos volátiles

Nota: La curva de trabajo estándar para los hidrocarburos aromáticos volátiles probados en este análisis se construyó a niveles de masa de 50ng, 100ng, 200ng, 500ng y 1000ng.Todos los componentes mostraron una excelente linealidad con coeficientes de correlación superiores a 0.999, que cumplen los requisitos para el análisis experimental.

2.3 Precisión

Figura 4 Cromatograma de la solución estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (50ng)

Figura 5 Cromatograma de la solución estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (200ng)

Figura 6 Cromatograma de la solución estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (1000 ng)

Cuadro 3 Parámetros de cromatografía de precisión

Nota: Se realizaron seis análisis repetidos para muestras de hidrocarburos aromáticos volátiles a niveles de masa de 50 ng, 200 ng y 1000 ng. Las desviaciones estándar relativas (DRS) se ubicaron en los rangos de 0,6 a 3,2%.,Las desviaciones relativas de los picos cromatográficos para todos los compuestos cumplieron con los requisitos estándar.

2.4 Límites de detección

Figura 7 Cromatograma del límite de detección de la solución (50ng)

Cuadro 4 Método LOD y límite inferior de determinación para cada componente de hidrocarburos aromáticos volátiles.

La solución estándar de hidrocarburos aromáticos volátiles (50 ng) se inyectó repetidamente ocho veces.los límites de detección del método para los 12 hidrocarburos aromáticos volátiles van desde 0.7 μg/kg a 3,0 μg/kg, y los límites inferiores de determinación oscilan entre 2,8 μg/kg y 12,0 μg/kg, todos los cuales cumplen los requisitos normalizados.

2.5 Pruebas de muestras

Figura 8 Cromatograma de la muestra de suelo

Pesar 2 g de la muestra en un vial de espacio entre las cabezas, añadir inmediatamente 10,0 ml de solución saturada de cloruro de sodio y sellar inmediatamente.Agitar el vial en un agitador recíproco a 150 golpes/min durante 10 minutosEl análisis indicó que no se detectaron compuestos de la serie del benceno en la muestra de suelo.

2.6 Prueba de recuperación con picos

Figura 9 Cromatograma de la muestra de suelo con espigas (nivel de espigas: 100μg/kg).

Cuadro 5-1 Recuperación de muestras de suelo con picos (nivel de picos: 25μg/kg).

Cuadro 5-2 Recuperación de muestras de suelo con picos (nivel de picos: 100μg/kg)

Cuadro 5-3 Recuperación de muestras de suelo con picos (nivel de picos: 500μg/kg)

Los análisis se realizaron en muestras de suelo con aumento de los niveles de 25μg/kg, 100μg/kg y 500μg/kg. Los rangos de recuperación de aumento de los 12 compuestos objetivo fueron 92,4% 99,8%, 87,7% 103,7% y 94,9% 101,6%, respectivamente.respectivamente.

3Conclusión

Este método empleó la cromatografía de gas de espacio de cabeza GC6100 de Wayeal, equipada con un detector FID y un muestreo automático de espacio de cabeza, para la detección de hidrocarburos aromáticos volátiles en el suelo.Los resultados experimentales indican que la resolución entre los picos cromatográficos de todos los compuestos volátiles de hidrocarburos aromáticos es superior a 1.5Cuando la masa de la curva de trabajo estándar oscilaba entre 50 y 1000 ng, se producía una reducción de la masa de la curva de trabajo.todos los componentes de la solución estándar presentaron una excelente linealidad con coeficientes de correlación superiores a 0.999Los resultados de las pruebas de precisión, los límites de detección del método, los límites inferiores de cuantificación,y los experimentos de recuperación con picos cumplen todos los requisitos estándarEste método puede emplearse para la detección de hidrocarburos aromáticos volátiles en el suelo.