高分辨气相色谱高分辨质谱法二恶英检测仪器校准

高分辨气相色谱-高分辨质谱法（HRGC-HRMS）是二恶英类化合物（PCDD/Fs）痕量检测的“金标准”，其定量准确性高度依赖仪器的校准状态。二恶英检测对分离度、质量精度、灵敏度的要求远超常规分析，校准需覆盖色谱分离、质谱检测、定量逻辑等全流程。本文结合EPA Method 1613、GB 5009.205等标准，拆解HRGC-HRMS二恶英检测仪器的校准要点，为实验室确保数据可靠性提供实操指南。

HRGC-HRMS二恶英检测仪器的核心组件与校准关联

HRGC-HRMS的核心功能是“分离+精准定性定量”，核心组件的性能直接决定二恶英检测的可靠性。气相色谱部分的关键组件包括：毛细管色谱柱（常用DB-5MS或SE-54，固定相为5%苯基-95%甲基聚硅氧烷，负责分离二恶英同系物）、分流/不分流进样口（控制进样量与重复性）、程序升温系统（优化分离效率）；质谱部分包括：电子轰击离子源（EI，将化合物电离为分子离子）、双聚焦质量分析器（磁式+电场，实现高分辨率以区分同位素峰）、离子检测器（捕捉离子信号）。

比如，色谱柱固定相若含杂质，会导致2,3,7,8-TCDD与其他TCDD异构体的分离度下降，无法准确定量；离子源积碳会降低质谱灵敏度，使低浓度二恶英信号被基线噪声覆盖。因此，校准需针对这些核心组件的关键参数，逐一验证并调整——校准不是“调参数”，而是“匹配二恶英检测的特殊需求”。

校准前的仪器状态核查要点

校准前需确认仪器处于“可校准状态”，否则校准结果无效。首先核查质谱真空度：HRMS需维持高真空（离子源≤1×10^-6 mbar、分析器≤5×10^-7 mbar），若真空度不足，需检查分子泵工作状态或更换密封件——真空是质谱检测的基础，真空差会导致离子碰撞、灵敏度下降。

其次核查载气纯度：HRGC需用99.999%以上氦气，载气中的氧气或水分会破坏色谱柱固定相。可通过载气净化器（分子筛+脱氧剂）净化，并用烃类杂质检测仪验证（杂质≤0.1ppm）。

然后核查色谱柱老化状态：将色谱柱断开质谱接口，在高于柱最高温20℃（不超过320℃）下老化4-6小时，观察基线噪声（≤1×10^-12 A）——若有杂峰，需延长老化或换柱，避免柱残留干扰校准。

最后核查进样口清洁度：拆下衬管，检查是否有积碳，若有需用甲醇超声清洗或换去活化石英衬管——进样口污染会导致峰形拖尾、重复性差。

高分辨气相色谱部分的校准参数与操作

HRGC的校准重点是“分离能力”与“进样重复性”。柱效校准：用邻苯二甲酸二乙酯（DEHP，10μg/mL）分流进样（10:1），程序升温80℃→10℃/min→280℃（保持10min），计算理论塔板数（n=5.54×(tR/W)^2）——30m柱的n需≥3×10^5（每米≥10000），若不足需调载气流速（1-2mL/min）或换柱。

进样重复性校准：取2,3,7,8-TCDD标准液（5ng/mL）连续进样6次，峰面积RSD≤5%——若RSD大，需检查进样针气密性（换针）或清洗分流阀。

程序升温准确性校准：用温度校准仪（如Fluke 9170）测进样口/柱箱温度，偏差≤1℃——温度不准会导致保留时间漂移，影响同系物分离。

高分辨质谱部分的校准指标与验证

HRMS的校准核心是“质量精准”“分辨率”“灵敏度”。质量准确度校准：用全氟煤油（PFK）自动校准，使PFK特征离子（如m/z 219.0003）的实测值与理论值偏差≤2ppm——质量不准会导致误判二恶英异构体（如m/z 321.9891是2,3,7,8-TCDD的分子离子峰，偏差大则无法定性）。

分辨率验证：用利血平（1μg/mL）测m/z 609.2807峰的10%峰谷宽度，分辨率≥10000——分辨率不足会无法区分二恶英与干扰物的同位素峰（如PCDF的m/z与PCDD接近）。

灵敏度校准：用2,3,7,8-TCDD（1pg/μL）进样，m/z 321.9891的信噪比≥10:1——灵敏度不够会导致痕量二恶英（如1pg/g土壤）无法检出，需优化EI源参数（电子能量70eV、离子源250℃）或换灯丝。

内标与替代物在校准中的应用逻辑

二恶英定量依赖^13C标记内标与替代物，校准需确认“应用有效性”。内标物（如^13C12-2,3,7,8-TCDD）需与目标物结构、保留时间一致，校准中连续进样6次内标液（10ng/mL），峰面积RSD≤10%——内标重复性差会导致定量误差（如进样损失无法校正）。

替代物（如^13C12-1,2,3,4-TCDD）用于监控前处理损失，校准中向空白样加替代物（5ng/mL），回收率需在70%-130%之间——回收率异常说明前处理有问题（如萃取柱吸附、浓缩挥发），需调整流程后重新校准。

校准过程中的质量控制措施

校准需通过“质量控制”规避误差。空白试验：进超纯水或正己烷，不得检出二恶英——若有检出，需清洗离子源或色谱柱（污染是二恶英检测的致命问题）。

平行样：同一标准液做2次平行进样，相对偏差≤15%——验证重复性。

标准物质期间核查：每校准3次用有证标准物质（如NIST SRM 2974a）测试，相对误差≤20%——确认标准液未失效（标准液需-20℃避光保存，有效期6个月）。

仪器空白：每天校准前运行空程序，检查基线——避免前一天样品残留干扰。

校准后的性能确认方法

校准完成需“验证仪器是否能用”。有证标准物质测试：用CRM（如IRMM-3411）测各二恶英同系物，相对误差≤20%——如2,3,7,8-TCDD标准值10pg/mL，实测需在8-12pg/mL之间。

实际样品加标回收：取土壤空白样加5pg/g二恶英，前处理后测回收率，60%-140%符合EPA要求——验证仪器对实际样品的适应性。

稳定性试验：连续3天测同一标准液（10pg/mL），峰面积RSD≤10%——确保仪器长时间运行稳定。

数据完整性：保存所有校准数据（色谱图、质谱图、记录），按体系要求归档——便于CNAS评审或客户追溯。