GB T 19267.7-2003 刑事技术微量物证的理化检验 第7部分;气相色谱--质谱法.pdf

1、GB/T 19267.7-2003 54 前言GB/T 19267(刑事技术微量物证的理化检验分为12个部分z一一第1部分红外吸收光谱法p一一第2部分紫外可见吸收光谱法;一一第3部分g分子荧光光谱法;一一第4部分2原子发射光谱法;第5部分z原子吸收光谱法，第6部分g扫描电子显微镜法;一一第7部分气相色谱质谱法;一一第8部分g显微分光光度法;一一第9部分g薄层色谱法;一一第10部分2气相色谱法;一第11部分2高效液相色谱法g一一第12部分g热分析法。本部分为GB/T19267第7部分。本部分由全国刑事技术标准化技术委员会(CSBTS/TC179)提出并归口.本部分的起草单位z公安部物证鉴定中心.

2、本部分起草人g汪聪慧。1 范围刑事技术微量物证的理化检验第7部分:气相色谱-质谱法本部分规定了气相色谱-质谱仪的检验方法。本部分适用于刑事技术领域中微量物证的理化检验，其他领域亦可参照使用。2 规范性引用文件GB/T 19267.7-2003 下列文件中的条款通过GB/T19267的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 14666-1993 分析化学术语3 术语和定义GB/T 14666中确

3、立的以及下列术语和定义适用于本部分。3.1 质谱法m嗣ssp配trometry(MS)试样分子被电离后，形成不同荷质比的离子，根据这些离子的质量数和相对丰度分析试样的方法。3.2 电子电离electron ionization(EI) 气态试样分子被具有一定动能的电子束轰击而离子化的过程。3.3 化学电离che皿icalionization (CI) 试样分子与反应离子碰撞并发生分子-离子反应，使试样分子离子化的过程。3.4 3.5 气相色谱-质请联用仪E困chro皿atograph/mass sp配trometer(GC/MS) 由气相色谱与质谱仪通过接口构成的整体联用仪器。气相色谱质谱联用

4、分析g田chromatography/ mass spectromet(GC/MS) 通过气相色谱分离组分和质谱对各组分进行定性、定量的实时分析方法。3.6 质谱-质谱联用仪mass spectrometer/m皿sspectrometer(MS/MS) 二台或二台以上质谱仪在空间上前后串联，或是用同一台质谱仪按时间顺序串联的整体联用装置。3.7 质谱-质诺联用分析mass spectrometry / mass s肝ctromet(MS/MS)离子在运动过程中发生的自然或人为的质量或电荷的变化，测定变化前后的关系，获得离子碎裂过程的信息，应用于高灵敏度和高专一性的分析。55 GB/T 192

5、67.7-2003 3.8 质谱固m晒spectrum试样被离子化后，按离子的质荷比大小及其相对应的丰度构成的谱图。3.9 选择离子检测selected ion monitoring(SIM) 选定能表征目标化合物的一个或数个离子的检测方法。若选择一个离子，称单离子检测;若选择数个离子，称多离子检测。3.10 质荷比ma回tocharge ratio(m/z) 离子质量与离子所带的电荷数的比值。3.11 质谱本鹿background of m描ssp配trum与分析样品相同的条件下，不送人样品时所获得的质谱。3.12 基峰base peak 质谱中丰度最大的离子峰。3.13 分子离子molec

6、ular ion 分子在离子化过程失去或得到一个电子而形成的离子。3.14 辞片离子fragment ion 分子离子经过碎裂后形成的离子。3.15 总离子流total ion current(TIC) 在离子源中生成不同质荷比的正或负离子所产生的电流总和。3.16 罔位素峰isotopic peak 质谱中除天然丰度最大的同位素以外，其他同位素的离子峰。3.17 仪器校准样晶sample for checking instrument 为校验仪器的质荷比、灵敏度和操作条件所选用的标准样品。4 原理试样分子离子化后按不同质荷比分离并记录质谱的装置称质谱仪。利用有机化合物的质谱图可以进行定性分析

7、，同样利用某些特征离子的强度可以进行定量分析，但是它要求样品为单一的组分。当使用气相色谱与质谱联用时，通过前者分离组分，后者对该组分进行实时的鉴定，构成了气相色谱质谱的联用分析。5 仪器5.1 仪器组成仪器由五个部分，即离子源、质量分析器、检测器与数据系统、气相色谱进样系统和真空系统组成。5.2 主要技术指标56 GB/T 19267.7-2003 5.2.1 灵敏度使用标准样品在符合规定的信噪比时的最小检测量。灵敏度与使用的标准样品，倍增器工作电压和获得的信息种类(如全谱、部分谱图或单离子检测有关，还与色谱柱的清净和仪器的化学噪声有关。通常低于1ng. 5.2.2 分辨率在给定样品的某一质荷

8、比离子的条件平，仪器对相邻二个质谱峰的区分能力。对四极杆质谱仪，它为单位分辨。5.2.3 质量准确度名义质量(即整数质量)的质量准确度为不大于土0.2u。精确质量是以丰度最大的同位素质量的小数点后4位计，其准确度常以XlO-计算，取决于仪器的分辨率和稳定性。通常低于5X10-。5.2.4 质量范围指仪器所能测定的质荷比的范围。通常大于650Da，更大的质量范围是有利的。5.2.5 稳定性稳定性包括质量稳定性、离子丰度稳定性和接口的温度控制精度，以时间和精度二个参数衡量。通常质量稳定性优于士O.1 u/8 h; FC43质量范围内离子丰度平均稳定性优于士20%/8h;接口控制j温度:I:lC。5

9、.3 仪器校正5.3.1 仪器调谐它对于四极杆质谱仪或离子阱是需要的。调谐用的标准品为FC43。调谐时不仅要使整个质量范围内FC43诸峰具有正确的响应，而且应满足灵敏度的最优化要求。具体调谐的方法可参考仪器的操作手册进行。5.3.2 质量校正四极杆质谱仪或离子阱的仪器调谐的同时完成质量标尺的校正，质量校正是通过标准样品FC43实现。对磁质谱仪，质量校正的标准样品是PFK。5.3.3 透镜电位和其他电参戴的调整质谱仪离子源的透镜电位和其他电参数的精细调整融合在仪器调谐之中。6 现场检材的处理和试样制备6.1 栓材的要求质谱分析适合于能够汽化的试样或者通过试样的化学修饰制备成易汽化的衍生物。现场提

10、取的检材非常复杂，干扰物质比较多，因此根据检验对象的不同进行必要的处理，甚至是净化，然后制备成符合分析要求的试样。刑事案件的微量物证从质谱分析的角度可分为二类，即低分子物质和高分子物质。常规的质谱分析，尤其是GC/MS，其对象是低分子物质。对合成高分子物质，如塑料、橡胶、纤维、油漆等，其常规技术是热裂解成低分子，然后作GC/MS分析，称为Py-GC/MS法。6.2 检材的处理6.2.1 溶剂提取法溶剂提取经常是样品处理的第一步。对于爆炸残留物和射击残留物最适合的溶剂是丙翻g矿物油、动植物油脂使用乙隧或者乙酸乙酶;火灾现场的纵火剂残留物宜用二硫化碳。染料等有色物质的提取，视具体对象而定，但极性溶

11、剂比较通用。经溶剂提取后，有的可以直接进行GC/MS分析如纵火剂、矿物油、射击残留物等。6.2.2 色谱法因为基体的干扰还需要作进一步净化处理。如爆炸残留物需要用色谱分离、净化，可选用的是柱色谱、薄层色谱、固相萃取色谱法等s又如生物检材中提取的样品应在预处理阶段最大限度地去除基体干57 GB/T 19267.7-2003 扰。染料及有色物质倘若基体为油脂、可溶性合成树脂时也需要用色谱分离、净化。6.2.3 化学法动植物油脂不能直接做GC/MS.需进行化学衍生化，将它们水解成脂肪酸，再进行甲基化后供分析使用。6.2.4 其他使用一些专用装置是可以简化检材的处理。例如顶空和热脱附装置。可以直接使用

12、火灾现场提取的一些检材。上述的热裂解装置也可以认为是橡胶检材的专用装置。6.3 试样的制备6.3.1 气体或气态试样气体或气态试样最宜用GC/MS分析。直接从现场提取而不必进行处理。现场采集有二种方式，一是球胆或气袋，一个是吸附管。利用大容量针筒或者便携式气体泵，将气体收集。前者直接用GC/MS.即用针筒抽取球胆中气体，再注射到UGC的人口，这适合于大浓度的组分测定;使用吸附管的热脱附装置，对低浓度测定有效。6.3.2 液体和溶液试样6.3.2.1 溶液试梓大多数的质谱分析是采用溶液试样。常规测定是从低浓度开始。微量物证属于超微量分析范畴，要考虑有机溶剂中高沸点杂质的干扰。使用高纯度(最好为色

13、谱纯)、低沸点、中性溶剂，如己烧、二氯甲烧、甲醇等，必要时精制。含水的试样必须用有机溶剂提取或因相提取才能进行GC/MS分析。6.3.2.2 液体应注意液体样品。易挥发的可直接注射，但注射量必须严格控制在o.1L以下，且分流进样。粘稠的液体要用合适的溶剂，如同固体样品那样，进行溶剂溶解，配成溶液。6.3.3 固体试样固体试样的分析要复杂一些。如它有足够的挥发性则配制成溶液使用GC/MS分析;若挥发性低的样品可以在衍生化后再做GC/MS分析;若不易汽化又难以进行化学衍生化，则需要有足够的纯度，利用直接进样或者其他离子化技术进行分析，如染料或其他有色物质。6.3.4 质谱分析时常见的干扰物质下述这

14、些物质会严重影响微量物证的试样的质谱分析或者影响试样的鉴定。手上的油脂、器皿上的硅油脂、洛剂中的高沸点碳氢化合物、塑料制品的增塑剂如石蜡、高级脂肪酸醋、邻苯三甲酸黯和抗氧化剂(如2.6-二特丁基对甲盼).橡胶中的老化剂(如N一苯基R茶胶)和促进剂(如秋兰姆)。7 试验方法7.1 仪器的环境条件应按照厂家说明书中有关振动、电源、地线、水、室温、湿度等要求确定仪器安装的地点。工作环境应避免强磁场、高浓度的有机溶剂蒸汽、腐蚀性气体、过量的灰尘以及直射的阳光。这是仪器能够正常运转和提供正确数据的保证。7.2 毛细管色i曹柱的选择和使用7.2.1 毛细管柱选择选择何种色谱柱取决于被分析的对象，从非极性到

15、极性柱，如SE30.SE54. OV1701 FFAP. PEG-20M均可供选用。低柱流失的交联弹性石英毛细管柱被普遍使用。除PEG-20M柱外，其他类型的柱要避免使用含水的溶剂，尽可能使用中等极性或非极性溶剂如己饶、二氯甲烧(色谱纯)作样品的溶剂。7.2.2 毛细管往老化典型的毛细管柱的老化方法是每分钟1oC2C速率升至低于柱的最高恒温温度100C20C.保持该温度8h以上。老化的效果是从程序升温获得的GC/MS的本底图上观察，以一条低强度值的直线58 GB/T 19267.7-2003 为佳。7.3 GC/MS联用的基本条件设置7.3.1 GC条件的设置7.3.1.1 汽化室温度按照GC

16、试验惯例，汽化室的设置温度稍高于最高试验柱温.对于易挥发的样品，则可低于柱温，甚至采用柱头进样。7. 3. 1. 2 流速由于GC/MS联用与单独使用GC不同，需重新调整柱头压，使流速在1mL/min左右。7.3. 1. 3 分流比GC进样方式分为分流与不分流进样。对低浓度样品的测定，宜用不分流进样，不分流时间通常定在0.7min ,._, O. 8 min，分流比一般设定在1: 20左右。7.3. 1. 4 柱温和温度程序恒温分析还是程序升温由被分析的样品所决定。7.3.2 接口温度的设置7.3.2.1 填充色谐与质谱联用时的接口它们的操作要求和试验温度设置应参照厂方提供的说明书.7.3.2

17、.2 毛细色谱与质谱联用时的接口一种是简单的直接导人装置，一种为开口分流接口，后者适合于大口径毛细管柱的联用。直接导人装置为大部分GC/MS联用仪采用。接口温度通常设置在等于或稍低于最高试验柱温.7.3.3 质谱仪离子源温度的设置它取决于被分析样品的汽化性能。容易污染的、难汽化的样品适当地提高离子源的温度.一般允许低于最高试验柱温50C。7.3.4 电子能量和倍增锯电压的设置7.3.4.1 电子能量电子电离时，电子能量的标准设置为70eV.这是获得谱图的标准条件。除非特殊的试验条件，需要指定的电子能量值。7.3.4.2 倍增器电压倍增器电压的设置是取决于样品量和质谱工作模式。高的倍增器电压使仪

18、器具有高的检测灵敏度，但先决条件为仪器化学噪声应当很低。多离子检测时可使用高于全谱扫描时的倍增器电压。倍增器电压与倍增器寿命成反比关系。7.3.5 预试验在分析样品前，需要进行预试验。首先检查仪器的空气峰，确保系统不泄漏，其次观察仪器的调谐表并调整诸电极的电位值，确保仪器具有最佳的灵敏度g最后按照被分析样品的试验程序运行一次，以观察基线和本底。要求基线平稳、无峰，否则按7.4处理。7.4 进样和电离模式选择7.4.1 直接进样有足够纯度的固体或半固体样品，可以用直接进样分析。样品的纯度通常由色谱法(如薄层色谱，高效液相色谱)进行核对，必要时进行色谱制备，获得纯净的样品。直接进样的灵敏度低于GC

19、/MS.样品用量大约为后者的10倍100倍。7.4.2 GC避样毛细管色谱进样不大于2L.填充柱色谱可达10L或更高一些。样品用量一般在纳克量级。7.4.3 电子电离电子电离是GC/MS分析的标准模式，现有的有机物的标准质谱图是电子电离谱。59 GB/T 19267.7-2003 7.4.4 化学电离可分为正、负离子化学离子化。根据不同的反应气，通过化学电离源透镜电位和其他电参数，正确调整各反应离子的绝对强度和相对强度值。如常用的CH，反应气，三个离子强度比m/z17 : m/z 29 : m/z 41100: 90: 10，在给定的离子源真空和离子化室压力的范围内使上述离子绝对强度最大。化学

20、电离的其他试验参数设置应参照厂方提供的说明书。7.5 工作模式7.5.1 无论选择下述模式中的任一个，在GC/MS使用时务必设定离子源灯丝打开的延迟时间，其值应大于样品的溶剂流出时间。7.5.2 全谱作为未知物的鉴定需要获得全谱。扫描的质量范围在低质量端尽可能低，这取决于空气本底峰的强度和试样量的多少:高质量端比预测的分子离子峰高50个质量单位为宜。对GC/MS，扫描速率应优于500质量单位/秒，使一个毛细管色谱峰至少可得10张质谱图。7.5.3 多离子检测作为目标化合物的检出和纳克量级的定量，可以使用多离子检测，通常至少取三个离子，并尽可能挑选高质量的离子作为特征离子。7.5.4 定量与其他

21、分析方法相同，质谱的定量方法也是二种，即外标法和内标法。直接进样方式获得定量数据是利用TIC的面积或特征离子的面积，但误差很大。GC/MS定量具有误差小和灵敏度高的优点，尤其在纳克或更低的量级上的同位素内标法定量。7.6 仪器本底峰的采源检查和排除7.6.1 本底峰它们来自于扩散泵的介质(如聚苯隧)，机械泵油(高沸点的碳氢化合物)，柱流失(如含硅化合物)，残留样品(通常被分析样品在加热的离子源中很容易被抽走，但少数样品有强的记忆效应)。这些构成了本底峰(也称化学噪声)。它可以白质谱仪本身进行鉴定。7.6.2 仪器清洗经常清洗GC进样口的衬管g及时清洗离子体(或称离子化室)和定期清洗离子源。7.

22、6.3 常规维护在分析结束后注射色谱纯的相应溶剂以清洗毛细柱和检查衬管中的残留物，并在较高离子源温度下烘烤过夜，以保持仪器的良好状态。若本底峰来自柱流失，则需要继续老化色谱柱。记忆效应除了考虑进样口衬管和柱被f占污外，还应考虑气化室和进样口的吹扫系统。7.7 准确性与误差7.7.1 定性确认的条件质谱的定性分析至少需二次实验得以重复。对被鉴定的物质做出确认的结论，基本条件为有相同的保留时间(彼此的误差应与GC法的要求相同)和质谱的谱库检索匹配率不低于80%。在没有标准谱图的情况下，与标准样品的质谱图相比，强度大于10%的峰均应存在，且在谱图中平均的相对丰度误差不超过士20%。要特别注意，由于异

23、构体的存在，尤其是立体异构、同系物、类似物，它们彼此有相近的谱图，并在常规柱上有几乎接近的保留时间。7.7.2 定量的误差GC/MS的定量以二种方式实现，一是质量色谱图的特征离子，二是多离子检测。定量的误差与定量方式、方法以及定量的量级有关。多离子检测灵敏度高于前者，但定量误差也大。若采用质量色谱法和内标法定量，则误差主要取决于定量的量级。当被测离子数目达到103，其误差在i:5%左右。考虑到微量物证的样晶量在用-ng之间，由于样品的处理和注射时引人的误差，实际误差在10%或稍高一些。60 GBjT 19267.7-2003 B 结果表述8.1 定性分析的谱图或鼓据表谱图和数据表二种形式，以谱

24、图更为直观，宜于检索和释谱。数据表以m/z大小排列，每个m/z值后均有相对丰度%。适宜于计算同位素丰度，推测离子可能含有的元素及其组成式。8.2 定量分析表定量分析结果以表的形式表达，通常包括:化合物名称、分子量、分子式、百分含量并附上标准曲线(包括回归方程和相关系数)。若GC/MS定量则加上峰号。若为内标法定量应注明内标物的名称及其浓度。8.3 定性和定量分析的结果表达结果表达应简单明了，指明被鉴定组分的化学名称、分子量、分子式以及它们在检材中的含量(如果有定量需求。附上图谱或数据表和定量分析表。比对的标准谱图或数据也应包括在内。凡用谱库检索的，需把匹配的谱图及匹配率注明。若用GC/MS分析，则附上总离子流图并指明保留时间。8.4 报告除了8.3的内容外，分析报告中还应记录仪器的型号、样品名称、来源、编号、进样方式、进样量、进样温度、源温和电离方式。对GC/MS来说还需要加上色谱柱型号、参数、程序升温条件、气化室和接口的温度。61