ISO 184752023 環境固體基質用氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）或電子捕獲檢測（GC-ECD）測定多氯聯苯標準立項發展報告

環境固體基質用氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）或電子捕獲檢測（GC-ECD）測定多氯聯苯標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofPolychlorinatedBiphenyls(PCB)inEnvironmentalSolidMatricesbyGasChromatography-MassSelectiveDetection(GC-MS)orElectron-CaptureDetection(GC-ECD)摘要多氯聯苯（PolychlorinatedBiphenyls，PCBs）作為一類典型的持久性有機污染物（POPs），因其具有高毒性、難降解性和生物富集性，對生態環境和人體健康構成嚴重威脅，已被《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》列入首批受控物質清單。環境固體基質（包括土壤、沉積物、固體廢棄物等）中多氯聯苯的準確測定是環境監測、風險評估和污染治理的重要技術基礎。國際標準化組織（ISO）于2023年10月5日正式發布ISO18475:2023《環境固體基質用氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）或電子捕獲檢測（GC-ECD）測定多氯聯苯》，該標準為環境固體基質中多氯聯苯的測定提供了統一、規范的技術方法。本報告系統梳理了該標準的立項背景、編制歷程、技術內容、主要參與單位及其國內外推廣應用前景，旨在為標準化工作者、環境監測技術人員及相關研究人員提供全面的標準解讀和參考依據。該標準的實施將有力推動全球范圍內環境固體基質中多氯聯苯監測工作的標準化和規范化進程，為落實國際公約和各國環境法規提供堅實的技術支撐。關鍵詞：多氯聯苯；環境固體基質；氣相色譜-質譜法；電子捕獲檢測；國際標準；持久性有機污染物；環境監測Keywords:Polychlorinatedbiphenyls(PCBs);Environmentalsolidmatrices;Gaschromatography-massspectrometry(GC-MS);Electron-capturedetection(GC-ECD);Internationalstandard;Persistentorganicpollutants(POPs);Environmentalmonitoring一、引言1.1多氯聯苯概述及其環境危害多氯聯苯是由聯苯分子上的氫原子被不同數量的氯原子取代而形成的一類氯代芳烴化合物，根據氯原子取代位置和數量的不同，理論上共有209種同族體（Congeners）。多氯聯苯具有優異的化學穩定性、熱穩定性和電絕緣性，自20世紀30年代起被廣泛應用于變壓器和電容器等電氣設備的絕緣油、熱交換介質、潤滑油、增塑劑及無碳復寫紙等工業產品中。據估算，全球歷史上累計生產多氯聯苯約130萬噸。然而，多氯聯苯的化學穩定性也決定了其極難在自然環境中降解。研究表明，多氯聯苯具有遠距離遷移性，可通過大氣、水流等途徑在全球范圍內傳輸，甚至在北極等偏遠地區的環境介質和生物體內均能檢出。多氯聯苯屬于典型的內分泌干擾物，具有致癌、致畸、致突變的"三致"效應，可通過食物鏈逐級富集放大，對生態系統和人體健康造成嚴重威脅。正因如此，多氯聯苯被《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》列入首批12種受控POPs清單，被要求在全球范圍內淘汰和消除。1.2環境固體基質中多氯聯苯監測的必要性土壤和沉積物等環境固體基質是多氯聯苯在環境中遷移轉化的重要歸宿和蓄積庫。多氯聯苯通過大氣沉降、污水灌溉、固廢堆放滲濾、泄漏事故等途徑進入土壤和沉積物后，因其疏水性強、蒸汽壓低，極易被有機質吸附而長期存留。據調查，在許多工業退役場地、電子垃圾拆解區域及受污染河湖底泥中，多氯聯苯含量遠超環境背景值，部分區域甚至達到危險廢物鑒別標準限值以上。因此，建立準確、可靠、可比較的環境固體基質中多氯聯苯測定方法，對于以下方面具有不可替代的重要作用：（1）掌握區域環境質量狀況和污染分布特征；（2）開展污染場地風險評估和修復效果評估；（3）履行國際公約國家實施計劃的監測報告要求；（4）為制定環境質量標準和排放限值提供技術依據；（5）保障農產品安全和人居環境健康。1.3標準制定的必要性與意義盡管各國已相繼建立了多氯聯苯的測定方法標準（如美國環保署EPA8082A、EPA1668C，中國HJ743-2015等），但不同標準在樣品前處理、凈化方式、色譜分離條件、定量方法以及質量保證/質量控制（QA/QC）要求等方面存在較大差異，導致不同實驗室、不同國家之間的監測數據可比性不足。隨著全球環境治理一體化進程的推進，尤其是《斯德哥爾摩公約》框架下各締約方需要定期提交具有可比性的監測數據，研制統一的國際標準已成為迫切需要。ISO18475:2023正是在此背景下制定并發布的首個針對環境固體基質中多氯聯苯測定的通用國際標準。該標準的出臺填補了ISO在持久性有機污染物測定領域的方法標準空白，為全球范圍內環境固體基質中多氯聯苯監測提供了統一的技術規范和操作依據。二、ISO18475:2023標準概況2.1標準基本信息ISO18475:2023《環境固體基質用氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）或電子捕獲檢測（GC-ECD）測定多氯聯苯》由國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）發布，標準狀態為現行有效。該標準屬于ISO/TC190（土壤質量技術委員會）的工作范疇，具體由ISO/TC190/WG5（土壤與場地生物物理化學分析方法工作組）負責研制。標準發布機構為國際標準化組織，分類號為土壤的化學特性，發布日期為2023年10月5日，標準語言為英語，當前版本為第一版。2.2標準適用范圍與定位ISO18475:2023規定了采用氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）或電子捕獲檢測（GC-ECD）測定環境固體基質（包括土壤、沉積物、污泥、固體廢棄物及其他環境固體材料）中多氯聯苯含量的方法。該標準適用于以下多氯聯苯同族體的定量測定：PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153和PCB180等指示性多氯聯苯同族體（IndicatorPCBs），以及根據具體監測目的需要測定的其他多氯聯苯同族體。在實際監測中，上述7種指示性同族體通常占環境中總多氯聯苯含量的50%左右，因此被廣泛用于環境介質中多氯聯苯污染水平的表征和評估。ISO18475:2023標準為這些關鍵同族體的測定提供了統一的方法學基礎，適用于環境質量調查、污染場地評估、修復效果驗證以及科學研究等各類應用場景。2.3標準的框架結構與技術路線在標準框架設計上，ISO18475:2023遵循了國際標準制定的通用結構和格式要求，內容包括范圍、規范性引用文件、術語和定義、方法原理、干擾消除、試劑和材料、儀器設備、樣品采集與保存、樣品前處理、儀器分析、校準與定量、質量保證和質量控制、結果計算與表達、試驗報告等核心章節，同時包含資料性附錄，如方法性能特征數據、色譜圖示例和精密度數據匯總等。在技術路線方面，ISO18475:2023規定了兩種互補的檢測手段：氣相色譜-質譜檢測（GC-MS）路線：采用氣相色譜分離后以質譜檢測器進行定性和定量分析。GC-MS方法具有優異的定性能力，可以通過選擇離子監測（SIM）模式有效排除基質干擾，適合復雜環境樣品中多氯聯苯的確認分析。在實際應用中，通常使用電子轟擊電離源（EI），并根據目標化合物的特征離子和確認離子的豐度比進行雙重定性確認，從而有效避免假陽性結果的產生。氣相色譜-電子捕獲檢測（GC-ECD）路線：利用電子捕獲檢測器對含電負性基團化合物（尤其是含氯有機物）具有高靈敏度的特點進行定量分析。GC-ECD對多氯聯苯同族體的響應靈敏度可達皮克級（pg），且儀器設備普及率高、運行成本相對較低，特別適合例行監測和大批量樣品分析。但GC-ECD的定性能力相對較弱，對色譜分離度和樣品凈化程度的要求更高，需要依靠保留時間與標準物質的匹配來進行定性和定量。兩種檢測技術在靈敏度、選擇性、定性和定量能力方面各具優勢，互為補充。該標準的創新之處在于為實驗室提供了靈活的技術選擇路徑，使之能夠根據自身儀器配置、樣品特點和分析目的選擇適宜的技術手段，同時確保不同實驗室的分析結果具有等效性和可比性。在定量方法上，該標準推薦采用內標法或同位素稀釋法進行校準，應用多級校準曲線進行定量分析，從而有效消除基體效應和操作過程中的系統誤差。三、標準的方法學技術要點3.1樣品前處理技術環境固體基質樣品的前處理是多氯聯苯分析的關鍵環節，直接關系到分析結果的準確性和可靠性。ISO18475:2023對樣品前處理方法作出了系統規定，主要包括提取和凈化兩個關鍵環節，以有效去除基質干擾并富集目標分析物。在萃取步驟中，標準規定可采用索氏提取（Soxhletextraction）、加壓流體萃取（PressurizedLiquidExtraction，PLE）或加速溶劑萃取（AcceleratedSolventExtraction，ASE）等技術。索氏提取作為經典方法，具有萃取徹底、適用范圍廣的顯著優勢，已在各國環境分析方法中廣泛使用，但單次提取通常需耗時數小時至數十小時，溶劑消耗量也相對較大。相比之下，加速溶劑萃取和加壓流體萃取在高溫高壓條件下可顯著縮短萃取時間（通常為15~30分鐘），同時減少溶劑用量（每樣約15~50mL），且萃取效率不亞于索氏提取，近年來已廣泛應用于土壤和沉積物中有機污染物的提取。此外，振蕩提取、超聲輔助提取等其他輔助提取方式也被允許在驗證適用性后采用。在凈化步驟中，針對環境固體基質中可能共提取的硫、脂類、腐殖酸等干擾物質，標準規定了多種凈化方案。其中，多層硅膠柱（含硝酸銀硅膠、堿性硅膠和酸性硅膠）和佛羅里硅土柱是最常用的凈化方式。對于某些特殊基質（如高有機質含量沉積物），還可以采用凝膠滲透色譜（GPC）進行補充凈化。標準強調，凈化效果須以確保目標化合物無明顯損失、干擾物得到有效去除為基本評判準則。3.2儀器分析條件在色譜分離方面，ISO18475:2023推薦采用非極性或弱極性毛細管色譜柱（如5%苯基-95%甲基聚硅氧烷固定相，典型規格為30m×0.25mm×0.25μm）。針對多氯聯苯同族體色譜共流出問題（如PCB118與PCB123、PCB138與PCB163等），標準建議可通過選擇不同極性色譜柱或優化色譜條件進行確認，必要時結合質譜特征離子區分。對于GC-MS分析，標準推薦采用電子轟擊電離源（EI，70eV），以選擇離子監測（SIM）或全掃描（FullScan）模式進行數據采集。目標化合物的確認需同時滿足保留時間和特征離子豐度比的雙重條件。定量離子和確認離子的選擇需基于標準物質的質譜特征確定。對于GC-ECD分析，標準要求色譜系統須具有良好的分離效率和穩定性，載氣通常采用高純氮氣或氦氣，檢測器溫度一般設置為300°C以上。進樣方式可采用分流/不分流進樣或程序升溫汽化（PTV）進樣。3.3校準與質量控制ISO18475:2023對校準和質量控制提出了嚴格的規范性要求。校準曲線應涵蓋目標化合物的預期濃度范圍，至少包含5個濃度水平（不含空白），相關系數應不低于0.995。標準推薦采用內標法定量，選擇性質相近但自然界中不存在或含量極低的多氯聯苯同族體（如PCB209）或同位素標記的多氯聯苯作為內標物，在提取前加入樣品中以校正前處理過程中的損失。方法空白、空白加標、基體加標、基體加標平行樣、標準參考物質（如CRM）分析等質量控制措施均為必做項目。標準明確規定了加標回收率的可接受范圍（通常為70%~120%）以及平行樣相對標準偏差（RSD）的上限要求（通常≤20%）。此外，標準要求實驗室須定期參加能力驗證活動以驗證其技術能力和數據質量以及長期穩定性。此外，檢出限（LOD）和定量限（LOQ）的確定也是標準的重要內容。標準要求實驗室須基于實際基體樣品確定方法檢出限和定量限，并提供具體的數據和依據。四、主要參與單位介紹ISO18475:2023標準的制定凝聚了來自全球多個國家的標準化專家和實驗室技術力量的智慧和經驗。在整個標準研制過程中，各國積極參與、密切協作，貢獻了大量實驗數據和實踐經驗，為標準的科學性、適用性和先進性提供了堅實保障。在本標準的研制過程中，荷蘭國家公共衛生與環境研究院（RIVM，NationalInstituteforPublicHealthandtheEnvironment）作為核心技術支撐單位，發揮了尤為突出的重要作用。RIVM是荷蘭衛生、福利和體育部下屬的國家級研究機構，長期從事環境與健康領域的科學研究和政策支撐工作，在持久性有機污染物的環境行為、分析方法學和人體暴露評估方面擁有數十年積累的豐厚經驗和卓越成就。此外，來自德國聯邦環境署（UBA）、美國環境保護署（USEPA）、加拿大環境與氣候變化部（ECCC）、瑞典環境科學研究院（IVL）以及中國、日本、韓國等國家的多家權威環境監測和研究機構的專家同樣深度參與了標準的研制工作。德國UBA在標準物質研制和質量控制要求方面提出了大量建議，對標準中QA/QC條款的完善貢獻顯著；美國EPA在多氯聯苯分析領域擁有成熟的方法體系，其EPA8082A和EPA1668C等標準方法為ISO18475:2023的制定提供了重要參考；中國國家環境分析測試中心和其他機構也積極參與了標準草案的討論和意見反饋，在方法驗證方面提供了中國典型土壤和沉積物樣品的實測數據，為標準的全球適用性提供了重要的數據支持。五、結論與展望ISO18475:2023的正式發布，是國際環境標準化領域的一項重要成果，對于統一全球環境固體基質中多氯聯苯的監測方法體系、提高數據可比性和可靠性具有里程碑式的意義。該標準的實施，將為各國履行《斯德哥爾摩公約》的監測報告義務、開展污染場地調查評估、實施土壤和沉積物環境質量監管提供統一的技術依據，有力推動全球環境治理能力的整體提升。展望未來，隨著環境監測技術的不斷進步和多氯聯苯環境行為研究的持續深入，該標準也將面臨持續修訂和完善的需求。一方面，高分辨氣相色譜-高分辨質譜（HRGC-HRMS）、全二維氣相色譜（GC×GC）、快速氣相色譜-質譜聯用等新技術的日趨成熟和廣泛應用，對標準方法的靈敏度、分辨率和分析效率提出了更高的要求，推動標準向更高技術水平的迭代方向發展；另一方面，針對土壤氣、孔隙水等不同環境介質中多氯聯苯的測定方法、以及多氯聯苯同類物（如類二噁英PCBs）的測定方法也需要在標準化層面進一步完善和補充。此外，隨著綠色分析化學理念的推廣普及，低溶劑消耗、低能耗的樣品前處理技術將在標準修訂中受到越來越多的關注與重視，推動環境分析標準向更加環境友好的方向演進。我國作為《斯德哥爾摩公約》締約方和全球環境治理的重要參與者，應積極跟蹤ISO18475:2023的實施動態和技術進展，加強與國際標準化組織和各締約方的技術交流與合作。建議我國相關標準化技術機構適時啟動該國際標準的轉化工作，在充分結合我國環境介質特征、實驗室技術條件和現有標準體系的基礎上，推動制定相應的國家標準或行業標準，促進我國環境固體基質中多氯聯苯監測能力的進一步提升，為打好污染防治攻堅戰、建設美麗中國提供更加有力的技術支撐。參考文獻[1]InternationalOrganizationforStandardization.ISO18475:2023Environmentalsolidmatrices—Determination