Zarejestruj się
LabCoda / Baza Wiedzy / Lotne związki organiczne (VOC) w wodzie

🧪 Lotne związki organiczne (VOC) w wodzie

Fizykochemia PN-EN ISO 11423

Krótko: o co chodzi

Oznaczanie lotnych związków organicznych (VOC) w wodzie pitnej i ściekach techniką purge-and-trap z detekcją GC-MS. Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 11423:2002; Zakres pomiarowy: 0,01–200 µg/L (zależnie od związku). Procedura obejmuje 10 kroków (łącznie około 4 h 19 min–5 h 19 min); stosuje się je m.in. do: Monitoring jakości wody pitnej — THM, chlorowane rozpuszczalniki (Dz.U. 2017 poz. 2294), Badanie wód gruntowych na terenach skażonych (stacje paliw, zakłady chemiczne), Kontrola ścieków przemysłowych (pralnie chemiczne, lakiernie, drukarnie).

W skrócie

  • Norma: PN-EN ISO 11423:2002
  • Kategoria: Fizykochemia
  • Kroków procedury: 10
  • Łączny czas etapów: 4 h 19 min–5 h 19 min
  • Zakres pomiarowy: 0,01–200 µg/L (zależnie od związku)
  • Granica wykrywalności (LOD): 0,01–0,5 µg/L
  • Liczba analitów: 60+ VOC w jednej analizie

Przegląd

Lotne związki organiczne (VOC — Volatile Organic Compounds) to grupa organicznych substancji o temperaturze wrzenia 50–250°C i prężności par ≥0,01 kPa w 20°C. W wodach występują jako zanieczyszczenia antropogeniczne (rozpuszczalniki, paliwa, odtłuszczacze) i produkty dezynfekcji chlorowej (trihalometany — THM). Wiele VOC wykazuje właściwości rakotwórcze, mutagenne lub hepatotoksyczne.

Technika purge-and-trap (P&T) polega na przedmuchiwaniu próbki wody gazem obojętnym (He), który wydziela lotne anality z fazy wodnej i przenosi je na pułapkę sorpcyjną (Tenax/węgiel aktywny/silica gel). Następnie pułapka jest szybko ogrzewana, desorbując skoncentrowane anality do kolumny chromatografu gazowego (GC) sprzężonego z detektorem masowym (MS). Metoda pozwala na jednoczesną identyfikację i ilościowe oznaczenie ponad 60 różnych VOC.

Technika P&T/GC-MS jest referencyjną metodą EPA 524.2/524.4 dla wody pitnej oraz EPA 8260 dla wód gruntowych i ścieków. Norma PN-EN ISO 11423 obejmuje analogiczną procedurę zgodną z wymaganiami europejskimi. Typowe LOD wynoszą 0,01–0,5 µg/L, co pozwala na kontrolę limitów np. 1 µg/L dla benzenu czy 100 µg/L dla sumy THM.

Metoda wymaga specjalistycznego wyposażenia (koncentrator P&T, GC-MS), ale jest niezastąpiona w analizie śladowej VOC w wodach — oferuje jednoczesną identyfikację po widmie masowym i czułość nieosiągalną innymi technikami.

Zasada metody

Próbka wody (5 mL) jest umieszczana w naczyniu purge i przedmuchiwana gazem obojętnym (hel, 40 mL/min, 11 min). Lotne związki organiczne są wydmuchiwane z fazy wodnej i przenoszone na pułapkę sorpcyjną (Tenax TA + węgiel aktywny + silica gel). Po zakończeniu przedmuchiwania pułapka jest szybko ogrzewana (250°C, 4 min) w strumieniu helu, desorbując anality do chromatografu gazowego wyposażonego w kolumnę kapilarną (np. DB-624, 30 m × 0,25 mm × 1,4 µm). Program temperaturowy GC rozdziela anality, które są identyfikowane na podstawie widm masowych (MS w trybie pełnego skanowania lub SIM). Ilościowe oznaczenie następuje na podstawie krzywej kalibracyjnej z wzorcem wewnętrznym (np. fluorobenzen, 1,2-dichloroetan-d4).

Zastosowania

Kluczowe parametry

ParametrWartość
Zakres pomiarowy0,01–200 µg/L (zależnie od związku)
Granica wykrywalności (LOD)0,01–0,5 µg/L
Liczba analitów60+ VOC w jednej analizie
Objętość próbki5 mL (typowo)
Czas analizy (P&T + GC)30–50 minut
IdentyfikacjaWidmo masowe + czas retencji (podwójna konfirmacja)

Norma

Numer normy
PN-EN ISO 11423:2002
Tytuł (PL)
Jakość wody — Oznaczanie lotnych związków organicznych — Metoda chromatografii gazowej z techniką purge-and-trap i detekcją MS
Title (EN)
Water quality — Determination of volatile organic compounds — Purge-and-trap gas chromatography with mass spectrometric detection

Procedura krok po kroku

  1. Pobranie próbki

    Pobierz próbkę do fiolki VOC 40 mL bez headspace (bez pęcherzyków powietrza). Dodaj 25 mg kwasu askorbinowego (woda chlorowana). Przechowuj w 4°C, analizuj w ciągu 14 dni.

    🌡 Temperatura: 4°C

  2. Przygotowanie wzorców

    Z koncentratu VOC w metanolu przygotuj serię kalibracyjną (5 punktów): 0,5; 1,0; 5,0; 10; 50 µg/L. Dodaj wzorce wewnętrzne (IS) do stężenia końcowego 10 µg/L.

    ⏱ Czas: 20 min

  3. Kalibracja systemu P&T/GC-MS

    Zmierz serię kalibracyjną. Oblicz współczynniki odpowiedzi (RF) dla każdego analitu. Sprawdź RSD RF < 20%. Średni RF lub regresja liniowa.

    ⏱ Czas: 3–4 h

  4. Naważenie próbki do naczynia purge

    Przenieś 5 mL próbki do naczynia purge. Dodaj wzorce wewnętrzne i surogatowe (po 10 µg/L). Zamknij naczynie.

    ⏱ Czas: 3 min

  5. Faza purge

    Przedmuchuj próbkę helem (40 mL/min) przez 11 minut. VOC przechodzą z fazy wodnej na pułapkę sorpcyjną (Tenax/węgiel/silika).

    ⏱ Czas: 11 min

  6. Suchy purge

    Przedmuchuj pułapkę suchym helem przez 1 min w celu usunięcia pary wodnej przed desorpcją.

    ⏱ Czas: 1 min

  7. Desorpcja termiczna

    Ogrzej pułapkę do 250°C przez 4 minuty, desorbując anality strumieniem helu na kolumnę GC (DB-624). Transfer line 150°C.

    ⏱ Czas: 4 min • 🌡 Temperatura: 250°C

  8. Rozdzielanie GC

    Program temperaturowy: 35°C (2 min) → 8°C/min → 200°C (2 min). Gaz nośny: He 1,2 mL/min. Czas biegu ~25 min.

    ⏱ Czas: 25 min

  9. Detekcja MS

    MS w trybie Full Scan (m/z 35–300) lub SIM. Identyfikacja: czas retencji + widmo masowe (dopasowanie biblioteczne NIST >70%).

    ⏱ Czas: ciągły

  10. Obliczenia i kontrola jakości

    Oblicz stężenia na podstawie IS. Sprawdź odzysk surogatów (70–130%). Blank < LOD. BFB tune check co 12 h.

    ⏱ Czas: 15 min

Wymagany sprzęt i aparatura

SprzętPrzykładOrientacyjna cena
Chromatograf gazowy GC-MSAgilent 8890 GC + 5977C MSD, Shimadzu GCMS-QP2020 NX, Thermo TRACE 1310 + ISQ 7000400 000–800 000 PLN
Koncentrator purge-and-trapTeledyne Tekmar Atomx, EST Encon, OI Analytical Eclipse100 000–200 000 PLN
Kolumna kapilarna GCAgilent DB-624 (30 m × 0,25 mm × 1,4 µm), Restek Rtx-VMS2 000–4 000 PLN
Autosampler do fiolek VOCTeledyne Tekmar Versa, EST Centurion60 000–120 000 PLN
Fiolki VOC 40 mL z septą PTFEFiolki szklane z nakrętką i septą PTFE/silikon, bez headspace3–8 PLN/szt.
Butla z helem 5.0Hel 99,999%, gaz nośny i purge, butla 50 L600–1 200 PLN/butla

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

OdczynnikCASSzczegóły
Mieszanina wzorcowa VOC (EPA 524.2)mieszaninaCertyfikowany standard 60+ VOC w metanolu, 200–2000 µg/mL, np. Supelco/Restek
Wzorce wewnętrzne (IS)—Fluorobenzen (CAS 462-06-6), 1,2-dichloroetan-d4 (CAS 17060-07-0), chlorobenzen-d5 (CAS 3114-55-4)
Wzorce surogatowe—4-Bromofluorobenzen (CAS 460-00-4), dibromofluorometan (CAS 1868-53-7), toluen-d8 (CAS 2037-26-5)
Metanol bezwodny (rozpuszczalnik wzorców)67-56-1Jakość pesticide grade, wolny od VOC
Kwas askorbinowy50-81-7Dechloracja próbek chlorowanej wody pitnej, 25 mg na fiolkę 40 mL
Hel 5.07440-59-7Gaz nośny GC i gaz purge, czystość 99,999%

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

Najczęstsze pytania

Jaka norma opisuje to badanie?

Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 11423:2002 — „Jakość wody — Oznaczanie lotnych związków organicznych — Metoda chromatografii gazowej z techniką purge-and-trap i detekcją MS”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of volatile organic compounds — Purge-and-trap gas chromatography with mass spectrometric detection”.

Na czym polega ta metoda?

Próbka wody (5 mL) jest umieszczana w naczyniu purge i przedmuchiwana gazem obojętnym (hel, 40 mL/min, 11 min). Lotne związki organiczne są wydmuchiwane z fazy wodnej i przenoszone na pułapkę sorpcyjną (Tenax TA + węgiel aktywny + silica gel).

Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?

Zakres pomiarowy: 0,01–200 µg/L (zależnie od związku); Granica wykrywalności (LOD): 0,01–0,5 µg/L; Liczba analitów: 60+ VOC w jednej analizie; Objętość próbki: 5 mL (typowo).

Ile trwa wykonanie badania?

Suma czasów podanych przy poszczególnych etapach to około 4 h 19 min–5 h 19 min. Procedura obejmuje 10 kroków.

Jaki sprzęt jest potrzebny?

Chromatograf gazowy GC-MS, Koncentrator purge-and-trap, Kolumna kapilarna GC, Autosampler do fiolek VOC, Fiolki VOC 40 mL z septą PTFE, Butla z helem 5.0. Orientacyjny koszt podstawowej aparatury (Chromatograf gazowy GC-MS): 400 000–800 000 PLN.

Gdzie stosuje się to badanie?

Monitoring jakości wody pitnej — THM, chlorowane rozpuszczalniki (Dz.U. 2017 poz. 2294); Badanie wód gruntowych na terenach skażonych (stacje paliw, zakłady chemiczne); Kontrola ścieków przemysłowych (pralnie chemiczne, lakiernie, drukarnie); Monitoring środowiskowy składowisk odpadów (odcieki); Badanie wód podziemnych w strefach ochronnych ujęć; Identyfikacja źródeł zanieczyszczenia VOC (fingerprinting); Kontrola procesu uzdatniania — produkty uboczne chlorowania; Analiza wody basenowej (THM, chloroform).

Jakie środki ostrożności obowiązują?

Wzorce VOC w metanolu — łatwopalne, wiele związków rakotwórczych (benzen, chloroform, dichlorometan) — dygestorium!; Metanol — toksyczny przy wdychaniu i kontakcie ze skórą, rękawice nitrylowe; Próbki wody skażonej VOC — potencjalne pary toksyczne, praca w wentylowanym pomieszczeniu; Hel — gaz duszący, wykrywacz nieszczelności, wentylacja pomieszczenia; Odpady ze wzorcami VOC zbierać do pojemników na odpady halogenowane/niehalogenowane oddzielnie; Butle z gazem zabezpieczyć przed przewróceniem, przechowywać pionowo.

Które laboratorium wykona to badanie?

Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN ISO 11423.

🔍 Znajdź laboratorium wykonujące to badanie