污泥PAHs检测的仪器使用方法说明

污泥中的多环芳烃（PAHs）是一类具有致癌、致畸性的持久性有机污染物，其检测结果直接关系到污泥资源化利用的安全性。而PAHs检测的准确性，核心依赖于仪器操作的规范性——从样品前处理到最终定量分析，每一步仪器的正确使用都是关键环节。本文围绕污泥PAHs检测全流程中的核心仪器，详细说明其操作方法与注意事项，覆盖预处理、提取、净化、检测及质控各环节，为实验室人员提供可落地的实操指南。

污泥样品预处理：冷冻干燥机的操作与注意事项

冷冻干燥是污泥样品前处理的第一步，目的是去除水分并保持样品原有组分。操作前需将污泥样品平铺于托盘，厚度不超过1cm，放入-80℃超低温冰箱预冻4～6小时，确保样品完全冻结（若未预冻直接干燥，水分会快速升华导致样品膨胀溢出）。

预冻完成后，将样品托盘放入冷冻干燥机的干燥腔，关闭腔门并连接真空系统。设置干燥参数：冷阱温度≤-50℃，真空度维持在10～30Pa（真空度过高易导致样品飞溅，过低则干燥效率下降）。启动机器后，持续干燥12～24小时，直至样品呈疏松粉末状。

干燥结束后，需先关闭真空泵，再缓慢通入氮气恢复常压（避免空气快速进入导致样品吸潮）。取出样品后，立即用密封袋封装并标注，置于干燥器中保存，防止吸潮影响后续检测。

注意事项：冷冻干燥机的冷阱需定期清理——每次使用后，待冷阱温度回升至室温，用无水乙醇擦拭内壁，去除残留的冰渣或样品碎屑，避免下次使用时污染样品。

样品均质化：行星式球磨机的使用要点

干燥后的污泥样品需均质化处理，以保证后续提取的均匀性，行星式球磨机是常用设备。操作前需将样品过100目筛（去除大颗粒杂质），取2～5g样品放入玛瑙研磨罐（避免金属罐引入污染），加入直径5～10mm的玛瑙球，球料比控制在3:1～5:1（球料比过小无法充分研磨，过大则易导致样品过热）。

将研磨罐固定在球磨机的转台上，设置参数：转速300～500rpm，研磨时间10～15分钟（若样品未完全均质，可重复研磨1次，但总时间不超过30分钟，防止PAHs因摩擦热挥发）。研磨过程中需注意机器运行声音——若出现异常响动，需立即停机检查，避免研磨罐破裂。

研磨完成后，打开研磨罐，用干净的毛刷将样品转移至棕色玻璃瓶中（避免PAHs见光分解）。需特别注意：不同样品的研磨罐需单独使用，或用丙酮浸泡24小时后晾干，防止交叉污染。

此外，球磨机的电机需定期润滑（每3个月加注一次高温润滑脂），转台的固定螺丝需每月检查，防止研磨罐松动导致安全隐患。

目标物提取：索氏提取器的经典操作步骤

索氏提取是PAHs提取的经典方法，适用于基质复杂的污泥样品。首先制备滤纸筒：将定性滤纸卷成筒状，底部用滤纸封口（避免样品泄漏），装入研磨后的污泥样品（约5g），顶部用滤纸覆盖（防止样品被溶剂冲起）。

选择提取溶剂：常用二氯甲烷-正己烷混合溶剂（体积比1:1），或丙酮-正己烷（1:1），溶剂需提前蒸馏纯化（去除杂质）。将滤纸筒放入索氏提取器的提取腔，下方烧瓶中加入约150mL溶剂（液面需没过提取腔底部的虹吸管）。

连接冷凝管，打开冷却循环水（水流速度以冷凝管中部有稳定液滴为宜），加热烧瓶至溶剂沸腾（控制回流速度为每小时6～8次）。提取时间通常为16～24小时（若样品中PAHs含量较低，可延长至48小时，但需补充蒸发的溶剂）。

提取结束后，先关闭加热源，待冷凝管不再滴液后，取下烧瓶。将提取液转移至旋转蒸发仪，浓缩至约5mL（用于后续净化）。需注意：索氏提取器的滤纸筒需用溶剂预洗（用提取溶剂浸泡1小时），避免滤纸中的杂质污染样品。

高效提取：加速溶剂萃取仪（ASE）的参数设置

加速溶剂萃取仪（ASE）是一种高效提取设备，可将提取时间从24小时缩短至30分钟。操作前需准备样品：将污泥样品与硅藻土混合（质量比1:2），填入不锈钢萃取池（避免样品压实导致溶剂无法渗透），池口用纤维素膜密封（防止样品颗粒进入收集瓶）。

选择提取溶剂：常用乙腈-二氯甲烷（1:1）或丙酮-正己烷（1:1），溶剂需过0.45μm有机滤膜（去除颗粒物）。设置萃取参数：压力1500～2000psi（高压使溶剂渗透更充分），温度80～100℃（高温加速PAHs的溶出，但需低于溶剂沸点），静态提取时间5～10分钟，循环次数2次（确保提取完全）。

启动ASE后，溶剂会自动注入萃取池，完成静态提取后，用氮气吹扫萃取池（压力50psi，时间60秒），将收集液转移至锥形瓶。收集液需立即用旋转蒸发仪浓缩至5mL，避免溶剂挥发导致PAHs损失。

注意事项：ASE的萃取池需定期清洗——用丙酮超声30分钟，再用超纯水冲洗，晾干后备用。若萃取池中残留样品，可用细毛刷清理（避免刮伤池壁）。

液液分配净化：分液漏斗的规范使用

液液分配是去除污泥提取液中油脂、色素等杂质的常用方法。取浓缩后的提取液（5mL），加入20mL正己烷，转移至250mL分液漏斗，再加入50mL超纯水（或10%氯化钠溶液，增加水相密度，促进分层）。

振荡分液漏斗：双手握住漏斗颈部，食指顶住塞子，手腕做圆周运动（避免剧烈振荡导致乳化），振荡时间1～2分钟，每振荡30秒需打开塞子放气（防止漏斗内压力过高）。振荡完成后，将漏斗置于铁架台上，静置10～15分钟（待有机相和水相完全分层）。

放液时，先打开漏斗底部的活塞，放出下层水相（注意不要放完，保留约1cm水相，避免有机相混入），再将上层有机相倒入干燥的锥形瓶。重复上述操作2～3次（用新鲜水相洗涤），直至有机相清澈。

需注意：分液漏斗的活塞需涂抹凡士林（每使用5次涂抹一次），保证密封良好；若出现乳化现象（两相界面模糊），可加入少量无水硫酸钠或离心（3000rpm，5分钟）破乳。

固相萃取净化：SPE装置的实操指南

固相萃取（SPE）是进一步净化提取液的关键步骤，常用C18或硅胶柱（针对PAHs的非极性特征）。操作前需活化SPE柱：用5mL甲醇冲洗柱床（活化硅胶表面的活性位点），再用5mL正己烷平衡（使柱床适应样品溶剂），流速控制在1～2滴/秒（避免柱床干涸）。

上样：将液液分配后的有机相（约5mL）缓慢倒入SPE柱，待样品完全渗透柱床后，用5mL正己烷淋洗（去除弱吸附的杂质），淋洗液弃去。

洗脱：用10mL二氯甲烷-正己烷混合溶剂（体积比1:1）洗脱PAHs，流速控制在1滴/秒（确保目标物完全洗脱）。收集洗脱液至棕色瓶中（避免PAHs光解）。

注意事项：SPE柱需一次性使用（避免交叉污染）；若上样时流速过慢，可轻轻敲打柱壁（或用氮气加压），但不可用力过大导致柱床压实。

浓缩定容：氮吹仪与旋转蒸发仪的配合

净化后的洗脱液需浓缩至1mL以下，常用氮吹仪与旋转蒸发仪配合。首先用旋转蒸发仪将洗脱液浓缩至约2mL（温度40℃，真空度400～500mbar，避免高温导致PAHs挥发），然后转移至氮吹仪的样品管中。

氮吹仪操作：设置温度30～40℃（温度过高会损失低环PAHs，如萘、苊），氮气流量以样品表面有轻微波纹为宜（流量过大易导致样品飞溅，过小则浓缩过慢）。浓缩至约0.5mL时，加入1mL正己烷（置换溶剂），继续浓缩至0.5mL，重复2次（去除残留的二氯甲烷）。

最终定容：用正己烷将样品定容至1mL，vortex振荡1分钟（使样品均匀），过0.22μm有机滤膜（去除颗粒物，防止堵塞GC-MS进样口），转移至进样瓶中备用。

需注意：氮吹仪的样品管需用丙酮浸泡24小时后晾干；旋转蒸发仪的蒸发瓶需定期清洗（用重铬酸钾洗液浸泡，再用超纯水冲洗），避免残留溶剂影响下一次浓缩。

检测核心：GC-MS的进样与数据采集

气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）是PAHs定量检测的核心仪器。首先选择色谱柱：常用DB-5MS或HP-5MS毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm，弱极性固定相，适合分离PAHs），柱温箱初始温度设置为60℃（保持2分钟），然后以10℃/min升温至280℃（保持10分钟）（升温程序需根据PAHs的沸点调整，如低环PAHs需较低初始温度）。

进样参数：进样口温度250℃（确保样品瞬间汽化），进样量1μL（分流比5:1～10:1，避免进样量过大导致色谱峰展宽），载气为氦气（纯度≥99.999%，流速1mL/min，恒流模式）。

质谱参数：离子源温度230℃，接口温度280℃，电子轰击源（EI）能量70eV（标准EI源，适合PAHs的离子化），扫描模式为选择离子监测（SIM）（提高检测灵敏度，减少背景干扰）。需提前导入PAHs的标准质谱库（如NIST库），设置特征离子（如苯并[a]芘的特征离子为252、253、254）。

数据采集：进样后，GC-MS会自动采集色谱峰和质谱图。需注意：每批样品需插入空白样（正己烷）和标准曲线样（浓度0.1～10μg/mL的PAHs混合标准溶液），用于扣除背景和定量计算。

仪器维护：关键部件的日常保养

GC-MS的维护直接影响检测准确性。进样口维护：每分析50个样品，需更换进样口衬管（若衬管内有积碳，会导致峰形拖尾），更换时需用丙酮擦拭进样口内壁（去除残留样品）。

色谱柱维护：每使用100小时，需老化色谱柱（在载气保护下，以5℃/min升温至300℃，保持2小时，去除柱内残留的高沸点杂质）。若色谱柱出现峰形变宽或保留时间漂移，需截去柱前端10～20cm（去除污染部分）。

离子源维护：每分析200个样品，需清洁离子源（拆下离子源，用甲醇超声30分钟，再用氮气吹干，或用等离子体清洗仪清洗）。若质谱图中背景噪声过大（如m/z 28、32的峰过高），说明离子源需要清洁。

此外，GC-MS需定期校准：每月用标准物质（如全氟三丁胺，PFTBA）校准质谱仪的质量轴；每季度用PAHs标准溶液校准色谱保留时间和响应因子。

质控辅助：电子天平与pH计的校准

检测过程中的质控辅助仪器也需规范使用。电子天平：用于称取样品和试剂，需放置在水平、无振动的台面上（避免气流影响）。校准方法：用标准砝码（10g、50g、100g）进行外校准，每周校准1次（若环境温度变化超过5℃，需重新校准）。称样时需用称量纸或玻璃舟（避免样品沾附在天平盘上），称样量不小于天平量程的1/10（如100g天平，称样量≥10g，保证准确性）。

pH计：用于调节液液分配时的水相pH（若污泥样品呈酸性，需用NaOH调节pH至中性，避免PAHs水解）。校准方法：用pH 4.00、7.00、10.00的缓冲溶液校准（顺序从低到高），每次使用前校准1次。校准后需用超纯水冲洗电极，用滤纸吸干（避免缓冲液残留）。

需注意：电子天平的防尘罩需随时关闭（防止灰尘进入）；pH计的电极需浸泡在饱和KCl溶液中（避免干燥损坏），每3个月更换一次电极填充液。