一、方法概要
土壤樣品將固相及液相分離後,液相部分貯存待分析,固相部分視需
要將粒徑減小後,以相當於樣品重量 20 倍的萃取液進行溶出程序;
經過溶出後,溶出液以孔徑為 0.6至 0.8μm的玻璃纖維濾紙過濾,
丟棄固相部分,濾液與待分析之液相部分若可互溶,則兩者合併分析
,若不互溶,則個別分析後,將結果以數學方式計算得到污染物質之
濃度。
|
二、適用範圍
本程序用來將土壤樣品中可溶出之污染物質予以溶出,以測定其濃度
。
|
三、干擾
(一)萃取液之 pH 值會影響萃取結果,使用前需加以檢查,若超過規
定值,必需重新配製。
(二)玻璃纖維濾紙易破裂及阻塞,加壓過濾時宜採漸進式加壓。
(三)樣品若需過篩,應使用鐵氟龍包覆之篩網,以避免污染。
(四)含石灰或碳酸鈣之非揮發性樣品,萃取時可能因產生二氧化碳,
而造成壓力上昇,應週期性地在排煙櫃中打開萃取瓶洩壓。
|
四、設備
(一)旋轉裝置如圖一,此裝置必須能以每分鐘 30 ± 2 轉之頻率,
將萃取容器以上下翻轉方式旋轉;適用之裝置列於表一或使用同
級品。
(二)萃取容器
1.零端間萃取容器(Zero-HeadspaceExtractionVessel,ZHE):
如圖二,欲檢測樣品中揮發性成份(列於表二)時,使用此種
萃取容器。此萃取容器(適用之容器列於表三,或使用同級品
)可使固液相分離並且有效地排除剩餘端間,利用它可進行樣
品初步的固液分離,以及在不需打開萃取容器情形下進行溶出
液過濾。此種萃取容器應具有 500 至 600mL 的容量,能裝
置直徑 90 至110mm 濾紙,且具有可更換的 VITON 材質之 O
型環,內部之活塞必需在壓力 15psi或以下的壓力即可推動,
否則需要更換O 型環或經維修後再使用。
每次萃取後,須檢查萃取容器密閉情形,若容器本身裝有壓力
錶,則加壓至 50psi,直立靜置一小時後檢查壓力;若未裝壓
力錶則加壓至 50psi 後放入水中,觀察有無氣泡產生。若發
現壓力漏失現象,則檢查萃取容器所有的連接裝置並更換 O型
環,直至測試無壓力漏失現象方可使用。
有些零端間萃取容器使用氣體壓力使活塞動作,但有些使用機
械壓力(參閱表三)。使用氣體壓力以 psi 為單位,但使用
機械活塞壓力,是以扭力(torque)為單位,應加以換算。
2.瓶式萃取裝置:不檢測揮發性成分時,只要具有足夠空間容納
樣品及萃取液的廣口瓶均可使用。檢測無機成分時可使用硼矽
玻璃瓶做為萃取容器,但檢測有機成分時,除了鐵氟龍瓶外,
不可使用塑膠瓶,以避免污染。
(三)過濾裝置:所有的過濾均應在排煙櫃中或集氣設備下進行。
1.零端間萃取容器:欲檢測樣品中揮發性成分時,需使用如四(
二)1.所述之容器進行過濾,此容器必須能使用玻璃纖維濾紙
,並能承受 50psi之壓力完成過濾。
2.過濾器:欲檢測樣品中非揮發性成分時,使用此種裝置。其濾
紙支架須能使用玻璃纖維濾紙,並且承受過濾時施加之壓力;
合適的過濾裝置從簡單的真空過濾器或能耐至壓力 50psi 以
上之高壓過濾器均可使用。此裝置之內容積至少為 300mL,最
小可放置直徑 47mm 濾紙(內容積為 1.5L 以上,可放置直徑
142mm 濾紙之過濾裝置更佳)。真空過濾裝置只能使用於低
固體含量(小於10%)及細顆粒,含液相之樣品;其他種類樣
品應該使用正壓過濾(適用之過濾裝置列於表四,或使用同級
品)。
3.萃取容器或過濾器之材質應為惰性且不吸附或溶出污染物質。
玻璃、鐵氟龍或 316# 不鏽鋼等之製品皆可用於檢測有機或無
機成分;高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等之製品僅可用於
檢測金屬成分;檢測無機成分時使用硼矽玻璃製品較其他玻璃
製品為佳。
(四)濾紙
使用硼矽纖維濾紙,有效過濾孔徑在 0.6 至 0.8 μm 之間(
適用之濾紙列於表五,或使用同級品),不可使用前置濾紙。當
檢測金屬成分時,須先用 1M 硝酸淋洗再以試劑水淋洗三次(每
次淋洗至少應使用 1L 試劑水)。玻璃纖維濾紙易碎,應小心使
用。
(五)pH 計:在 25 ℃之溫度下,準確度為± 0.05 單位。
(六)零端間式溶出液收集器:使用 TEDLAR 袋、玻璃、不鏽鋼或鐵氟
龍製之氣密式注射器,以收集起始液相濾液及最後溶出液。若樣
品之液相僅為水溶液或非水溶液之液相含量小於總量之 1 %,
使用 TEDLAR 袋或 600mL 注射器收集,合併起始液相及固體溶
出液;若樣品非水溶液之液相含量大於總量之 1 %則任選 TED
LAR 袋或注射器其中一種來收集濾液或溶出液;若樣品為單一相
之固體,則可選擇使用 TEDLAR 袋或注射器,若使用注射器為收
集器時,應棄置最初之 5mL液體,其餘的液體方可留做分析用。
(七)零端間式萃取液傳送裝置:任何可以傳送萃取液至零端間萃取裝
置而不會改變萃取液性質者皆可使用(如傳送幫浦、氣密式注射
器、加壓過濾器或零端間萃取裝置)。
(八)天平:可精稱至± 0.01g。
(九)燒杯或三角燒瓶:500mL。
(十)錶玻璃:適當之直徑,足以蓋住燒杯或三角燒瓶者。
(十一)磁攪拌子。
|
五、試劑
(一)試劑水,此方法所使用之試劑水需符合下列規定:
1.檢測無機成分時:試劑水所含欲檢測的物質,其含量不可高於
偵測極限。
2.檢測揮發性成分時:將水通過約 1 磅活性碳的過濾床或水質
純化系統可以得到去離子且不含有機物的水;或將水煮沸 15
分鐘,在保持 90 ℃的情況下,通入高純度的氮氣或鈍氣 1
小時,趁熱密封並冷藏之,亦可得到不含有機物的水。試劑水
所含欲檢測的物質,其含量不可高於偵測極限。
3.檢驗半揮發性成分時:將水通過約 1 磅活性碳的過濾床或水
質純化系統可以得到不含有機物的水。試劑水中所含欲檢測的
物質其含量不可高於偵測極限。
(二)硫酸/硝酸混合液(60/40 重量百分比混合物):取 60g 濃硫酸
與 40g 濃硝酸小心混合。
(三)萃取液(註1)
1.1 號萃取液:在試劑水中加入硫酸/硝酸混合液至 pH值為4.20
± 0.05 。
2.2 號萃取液:在試劑水中加入硫酸/硝酸混合液至 pH值為5.00
± 0.05 。
3.3 號萃取液:即為試劑水,使用於檢測氰化物及揮發性物質。
|
六、採樣及保存
(一)所有樣品之採集,必須符合採樣通則,但萃取前勿添加保存劑。
(二)依據欲檢測樣品之物理狀況及檢驗項目採集適當體積的樣品。其
中一份樣品用來測試固體百分比以及決定是否需要減小粒徑;至
少需一份樣品用來檢測揮發性以外之成分;假如欲檢測揮發性有
機物,亦至少需要另外一份樣品;另外品質管制也需要一份樣品
。
(三)若冷藏樣品不致引起樣品之不可逆的物理變化,則樣品應冷藏於
4℃,若發生沈澱現象,所有樣品(包含沈澱)均應該萃取。
(四)欲檢測樣品中揮發性成分時,樣品須特別注意保存,以減少其揮
發損失(樣品必須用內含鐵氟龍墊片蓋子之樣品瓶收集,冷藏於
4℃,並且在萃取前才可打開),並在表六所規定之保存期限內
儘速分析。
(五)溶出液應在溶出後儘快分析。檢測金屬項目之溶出液,除非發生
沈澱否則須加硝酸調整 pH 值至小於 2,再依各檢測項目的檢測
方法保存溶出液;若溶出液或部分溶出液欲檢測有機物項目,應
避免接觸空氣以防損失。
|
七、步驟
(一)土壤樣品初步檢驗
使用具代表性的土壤樣品進行初步檢驗,但不以此樣品進行萃取
。初步檢驗包括:1 固體含量百分比測定 2 測定乾固體含量百
分比3 決定樣品是否需要減小粒徑4.決定萃取液之種類。
1.固體含量百分比測定:固體含量之定義為施加壓力亦無法滴出
液體之固體,佔總樣品量之百分比。
(1)若樣品加壓過濾,顯然無法產生液體時(100 %固體),稱
代表性樣品(最少 100g) 逕行至步驟七(一)3。
(2)若樣品為多層固液相,依步驟七(一)1(3)至七(一) 1
(9)將固液相分離後測定固體含量。
(3)稱取濾紙及濾液收集容器之重量。
(4)裝置過濾器及濾紙。
(5)稱取至少 100g 之樣品,並記錄重量。
(6)靜置樣品沈降至固液相分層(若分層緩慢,可使用離心方式
幫助分層)。
(7)樣品回復至室溫後,全量移至過濾器,將樣品(液相及固相
)平鋪於濾紙表面過濾。若樣品明顯的殘留在容器內(大於
原稱樣品重 1%),則應稱取殘留物之重量,並於步驟七(
一)1(5)之樣品重量中扣除。緩慢施以真空或輕微加壓 1
至 10psi,直至空氣或加壓氣體通過濾紙時,停止過濾。
若無法過濾到此情況或連續加壓二分鐘內無濾液通過,則以
每次增加壓力10psi 之間隔緩慢加壓,若加壓氣體無法通過
濾紙或在連續二分鐘內無濾液通過,則繼續加壓至 50psi,
停止加壓過濾(註 2)。
(8)殘留在濾紙上之物質即定義為樣品之固相,濾液定義為樣品
之液相。
(9)液相重量為濾液收集容器總重減去容器重,固相重量為樣品
重量減去液相重量,記錄液相重量及固相重量。固體含量百
分比依下式計算:
固相重量
固體含量百分比=─────100 %
樣品重量
2.測定乾固體含量百分比
(1)取下步驟七(一)1.(7)之濾紙及其上之固相,置於 103
至105 ℃之烘箱內烘乾,直到連續二次稱重之重量差小於±
1%,記錄最後重量,依下式計算乾固體含量:
乾固體含量百分比
(經乾燥後之固體+濾紙重量)-濾紙重量
=───────────────────100 %
樣品重量
(2)若乾固體含量小於 0.5%,經過濾後所得之濾液視為溶出液
,逕行至步驟七(二)進行非揮發性成分檢測,或至步驟七
(三)進行揮發性成分檢測。若乾固體含量等於或大於 0.5
%,檢測非揮發性成分,則從步驟七(一)開始,同時以另
外一份樣品,依步驟七(一)3 決定是否有必要減小樣品粒
徑。
3.決定樣品是否需要減小粒徑:若固體每克之表面積大於或等於
3.1 平方公分(註 3)或可通過 9.5mm 之標準篩網,則不需
要減小粒徑,否則應先壓碎、切割或磨細,使其能通過 9.5mm
之標準篩網。
4.決定萃取液的種類:
(1)若乾固體含量大於或等於 0.5%,且欲檢驗非揮發性成分,
則依步驟七(一)4.(2) 決定萃取溶液。
(2)稱取固體 5.0g(視需要已經過粒徑減小之步驟者) 置於 5
00mL 錐形瓶中,加入 96.5mL 之試劑水,蓋以錶玻璃,劇
烈攪拌五分鐘,測量溶液之 pH 值並記錄之,若 pH 小於 5
.0,則使用 2 號萃取液。若 pH 大於 5.0 加入 3.5mL1.
0M 鹽酸,蓋以錶玻璃,加熱至 50 ℃ 10 分鐘,冷卻至室
溫後,測量溶液之 pH 並記錄之,若 pH 值小於 5.0 ,使
用 2 號萃取液,若 pH 大於 5.0,使用 1 號萃取液。若
欲檢驗土壤中的氰化物時,使用 3 號萃取液。
注意:當土壤樣品被懷疑含有氰化物時,必須使用 3 號萃
取液,以避免在酸性狀況下溶出,產生有毒的氰化氫氣體。
(二)非揮發性以外成分之溶出步驟
每次至少取 100g 樣品進行萃取,若一次萃取所得之溶出液量,
不足以提供所有檢驗需要,可多次分取樣品(每次至少取100g)
進行萃取再混合這些溶出液,做為分析之用。
1.樣品加壓過濾顯然無法產生液體時(即固體含量 100%,見步
驟七(一)1 ),稱取樣品(至少100g)並自步驟七(二)3
開始進行。若樣品為多層相,則依七(一) 1.(3)至七(一
) 1.(8)之步驟進行固液分離;滯留在濾紙上之物質定義為
固相,濾液定義為樣品之液相。稱量濾液之重,此液相即可分
析或儲存於 4℃待分析。
2.若樣品之乾固體含量小於 0.5%(見步驟七(一)2 ),則棄
置該樣品之固相,其液相逕行至七(二)5 分析,若樣品之乾
固體含量大於 0.5%(見步驟七(一)2.)則依需要減小顆粒
尺寸後,將樣品之固相與濾紙一併置於萃取容器中。
3.依下列計算萃取溶液之用量
萃取溶液重量=20×固體百分比(步驟七(一)1)×進行過濾
之樣品重量(步驟七(二)1) 緩慢加入適當之萃取液(由步
驟七(一)4 決定)於萃取容器中,旋緊萃取容器瓶蓋(建議
使用鐵氟龍蓋以確保其密封性),安裝於旋轉裝置上,以每分
鐘30±2轉之轉速旋轉18 ± 2小時,室溫維持在 23 ± 2℃(
註4)。
4.萃取完成後,用新的玻璃纖維濾紙過濾(依步驟七(一)1.(
7)),分離固相及液相,並收集濾液。
5.若最初之樣品不含液相,由步驟七(二)4 過濾所得之濾液視
為溶出液,進行至步驟七(二)6 。若最初之樣品含有液體,
且此液體與七(二)4 過濾所得之濾液能互溶,則將此二者混
合並攪拌均勻,視為溶出液進行步驟七(二)6 。若最初之樣
品含有液相,但此液相與七(二)4 過濾所得之濾液不能互溶
,則個別檢驗這些溶液。
6.溶出液需記錄其 pH 值,並立即做適當之分配以便檢測或保存
之。金屬檢測部分必須用硝酸酸化至 pH 值小於 2,若產生沈
澱,添加少量的硝酸於溶出液中。檢測金屬以外之成分溶出液
不需酸化,需儘快分析,剩餘溶出液必須儲存於 4℃待分析。
若個別相分別檢測,需個別測量體積(精確至 0.5%)並依八
、結果處理之公式求得其檢測值。
(三)揮發性成分之溶出步驟
使用零端間萃取裝置,萃取所得之溶出液,僅供檢測揮發性成分
使用。零端間萃取裝置之內容積大約為500mL,但由於需添加20
倍固體量之萃取溶液進行萃取,故最多只能容納 25g之固體樣品
。將樣品一次裝入萃取容器中,直到萃取完成收集溶出液後,再
行開啟萃取裝置。樣品最初之液相或溶出液不應長時間暴露於大
氣。
1.預稱濾液收集器(如步驟四(六)所述),置於一旁待用。
2.將活塞置於萃取容器中(可用萃取液潤濕活塞之 O 型環,以
方便推動活塞),調整活塞之高度,以縮短活塞因萃取容器承
裝樣品後所需移動之距離;將氣體出入閥(底部凸緣)旋緊。
濾紙置於濾網架上,置於一旁待用。
3.若樣品為 100%固體,稱取大約 25g 土壤並記錄重量,自步
驟七(三)5 進行。
4.若樣品之乾固體含量小於 0.5%,取足量之樣品過濾,棄置固
相,使溶液足夠進行揮發性成分檢驗之用;若樣品乾固體含量
大於0.5 %,由步驟七(一)1(9)計算得到之固體含量百分
比,來決定最適當之樣品量。以下為樣品取樣之建議量。
(1)若樣品固體含量百分比小於 5 %,稱取約 500g 之樣品並
記錄其重量。
(2)若樣品固體含量百分比大於 5 %,依下式決定裝入萃取裝
置之樣品重量,並記錄其重量。
25
樣品重量(g)=────────
固體含量百分比
5.若樣品固體部分需減小粒徑,則依步驟七(一)3 進行,樣品
和切割用之工具冷藏於 4℃,再進行壓碎、切割或磨細的工作
,過程中必須不產生熱量,並儘可能減少與大氣接觸之時間,
然後至步驟七(三)若樣品粒徑不需要減小,則至步驟七(三
)7 。
6.快速將全量之樣品置入零端間式萃取容器中,樣品不需靜置使
其分層,亦不得使用離心機預先過濾。將濾紙及過濾架置於萃
取容器之頂部凸緣,旋緊頂部凸緣。將萃取容器之各部分旋緊
,以垂直方式靜置之(氣體進出閥之凸緣在底部),頂部先不
接上萃取收集裝置。若樣品殘留在原盛裝容器內壁之量大於原
樣品重量 1%,則應稱其重量,並於步驟七(三)4 之樣品重
量中扣除之,以確定樣品過濾之實際重量。
連接氣體於萃取容器底部凸緣之氣體進出閥,將萃取容器置於
排煙櫃中開啟頂部之液體進出閥,輕緩施以壓力 1 至 10psi
(視需要增加壓力),將其中氣體緩慢排出;當液體開始從液
體進出閥流出時,迅速關閉閥門並中斷壓力。若樣品濾液在 4
℃壓出之液體量比在室溫下壓出量少,則過濾前樣品回復至室
溫後才進行過濾。若樣品為 100%固體,緩慢增加壓力直至 5
0psi,以排除裝置內之氣體,關閉閥門。
7.連接已預稱且已排氣之濾液收集裝置於液體進出閥,打開液體
進出閥門,緩慢施以 1 至 10psi 之壓力以推動液體進入收
集器。若連續二分鐘無液體流出,則緩慢增加 10psi 之壓力
,如此加壓至 50psi,經過二分鐘仍無液體流出,即停止過濾
,關閉液體進出閥,停止加壓,並將濾液收集器移開,稱重。
8.殘留在零端間萃取容器中之物質定義為樣品之固相,濾液定義
為液相。若樣品乾固體含量小於 0.5%,棄置固體,其濾液立
即進行分析或以最少端間儲存於 4℃待分析,否則固相部分依
步驟七(三)9 進行萃取。
9.萃取
(1)使用 3 號萃取液做為萃取之用,並依下式決定添加於零端
間萃取容器之需用量:
萃取液重量= 20×固體含量百分比×過濾樣品重量
(2)使零端間萃取容器呈垂直,以管線連接萃取液貯存器至液體
進出閥,管線需以新配之萃取液預洗並以萃取液充滿管線以
消除管線內氣泡。開啟氣體進出閥釋放活塞上之壓力,關閉
閥門,開啟液體進出閥,開始導入萃取液至零端間萃取容器
,所有萃取液均導入後,立即關閉液體進出閥並拆除萃取液
管線,檢查萃取容器確認所有閥門皆在關閉狀態。
(3)旋轉萃取容器二、三轉,重新使零端間萃取容器為垂直狀態
,液體進出閥在頂部。施以 5 至 10psi 之壓力於活塞上
,緩慢開啟液體進出閥,以排除萃取容器中殘留之氣體於排
煙櫃。一俟液體開始流出,立刻關閉閥門並停止加壓,重覆
加壓 5至10psi ,以檢查零端間萃取容器之各部分是否均為
密閉。
(4)放置萃取容器於旋轉裝置上,以每分鐘 30 ± 2轉之轉速旋
轉 18 ± 2 小時,操作時室內溫度必須維持在 23 ± 2℃
。
10.萃取完成後,迅速開啟並隨即關閉氣體進出閥門以檢查是否有
壓力損失或氣體逸出。若壓力降低或無氣體逸出,則表示有漏
氣現象需另取一份新的樣品重新萃取之;否則容器內之樣品分
離為固液二相。若濾液與步驟七(三)7 之液相可互溶,則合
併收集之,否則分別收集之。
11.若樣品最初不含液相,由步驟七(三)10 過濾所得之液體物
質定義為溶出液;若樣品最初含有液相,由步驟七(三)10過
濾所得之濾液與最初液相合併定義為溶出液。
12.收集之溶出液,可立即分析或儘量減少瓶中端間保存於 4℃待
檢測。若溶出液與液相不互溶,而需個別檢測時,量取個別體
積(精確至 0.5%),分別檢測之,並依八、結果處理之公式
求得其檢測值。
|
八、結果處理
(V1)(C1)+(V2)(Ca)
污染物質濃度(mg/L)=─────────────
V1+V2
此處:V1:液相之體積(L)
C1 :液相所測得之濃度(mg/L)
V2 :溶出液體積(L)
C2 :溶出液所測得之濃度(mg/L)
|
九、品質管制
(一)同一萃取容器每使用 20 次,必須使用與樣品所用相同之萃取液
做一個空白試驗。
(二)每種類型樣品均應做添加分析;每檢測一批樣品,至少需做一個
添加分析。必須添加已知量之標準品以檢核回收率。
1.標準品應添加於萃取得到溶出液之後和溶出液保存之前,而不
應在萃取前添加。
2.應添加相當於管制濃度之添加量;若分析濃度小於管制值一半
,添加量可以低於分析濃度之一半,但不得小於 5 倍方法偵
測極限值。
3.做添加分析的目的乃查核本方法是否受基質干擾,並以下列公
式求得污染物質之正確檢測濃度:
Xc=100(Xa/ %R)
Xc :真正值
Xa :樣品無添加之測定值
%R:回收率
(三)其他品質管制項目分別敘述於各元素檢測方法中。
(四)若樣品超過保存期限,則所得分析數據偏低,故不論其值低於或
超過管制標準,均不予採用。
|
十、精密度與準確度
略
|
十一、參考資料
(一)U.S.EPA.1990. Synthetic Precipitation Leaching Procedu
re, Test Methods for Evaluating Solid Waste, Method 13
12, Revision O.
(二)環保署環境檢驗所。1992。事業廢棄物毒性特性溶出程序 NIE
AR 201.10T。
註 1:萃取液須檢查是否含有不純物,使用前亦必須檢查 pH 值,以確保
萃取液配製正確,若發現萃取液含有不純物或 pH 超過規定值,必
須重新配製。
註 2:瞬間施以高壓,可能導致玻璃纖維濾紙破裂及阻塞。
註 3:在正常狀況下樣品不需要過篩,亦不建議實際測量表面積。
若需要過篩,篩網應該包覆鐵氟龍,以避免污染樣品。
註 4:某些型態之樣品於萃取瓶中連續攪動,可能造成壓力上昇(例如含
石灰或碳酸鈣樣品,可能放出氣體如二氧化碳),可周期性的如15
分鐘、30分鐘或 1小時在排煙櫃中打開萃取瓶以消除過多的壓力。
|