熱脫附/氣相色譜-質譜法同時測定環境空氣中50種揮發性有機物

崔萌 魯玉立 閻毅

(河北省承德市環境監測中心站,河北承德 067000)

熱脫附/氣相色譜-質譜法同時測定環境空氣中50種揮發性有機物

崔萌 魯玉立 閻毅

(河北省承德市環境監測中心站,河北承德 067000)

利用裝有Tenax-TA填料的吸附管吸附空氣中的揮發性有機化合物,經熱脫附二級解吸進入氣相色譜質譜聯用儀進行檢測。方法檢出限為0.2～0.6μg/m3,回收率為43.9～126%。本研究所建立的空氣中總揮發性有機物熱脫附-氣相色譜質譜聯用技術,測定方法靈敏度高、操作簡便、重線性好、準確可靠,適合環境空氣中揮發性有機物的測定。

熱脫附 Tenax-TA 氣相色譜-質譜法 揮發性有機物

揮發性有機化合物是指室溫下易揮發的一類有機化合物，包括烴類、含氧化合物、鹵素化合物、含氮化合物及含硫化合物、低沸點的多環芳烴類等，是室內外空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機化合物。揮發性有機物已被證明會對生態環境系統發生嚴重的影響，如溫室效應、臭氧空洞等，同時會嚴重影響人類的身體健康。揮發性有機化合物濃度雖低，但大多數有毒性和致癌作用，可通過呼吸途徑進入人體，對人體造成潛在威脅。所表現出的毒性、刺激性、致癌作用和具有特殊氣味能導致人體呈現種種不適，并對人體健康造成較大的影響[1]。

空氣中揮發性有機物成分復雜，含量低，本研究通過對具有二次解吸功能的全自動熱脫附儀的使用，對氣相色譜條件及具體操作過程進行研究，取得了較滿意的結果。

圖1 總離子流圖

1 儀器與試劑

1.1 儀器

(1)氣相色譜質譜聯用儀：美國安捷倫7890A/5975C；毛細色譜柱：DB-5(60m×0.32mm×1.0μm)，安捷倫；(2)全自動熱脫附儀：英國Markes公司，UNITYⅡ型；(3)吸附管：英國Markes公司，Tenax-TA不銹鋼吸附管；(4)微量注射器：1μL，5μL，10μL，上海高鴿工貿有限公司。

1.2 試劑

(1)揮發性混合物標樣：M-502A-R-10X，美國AccuStandard Inc；(2)實驗用水：娃哈哈純凈水。

2 實驗過程

2.1 Tenax-TA吸附管的凈化

將Tenax-TA吸附管兩端螺母擰下后按一定方向插入全自動熱脫附儀，通入氦氣使流量為100ml/min，320℃下保持2小時后升溫至335℃下再保持30min，待冷卻至室溫，取下吸附管，立即將兩端螺母擰緊，妥善保存備用。

2.2 采樣

擰下吸附管兩端螺母，按氣體進入方向與空氣采樣器入口連接，且垂直放置，以0.1L/min的速度采集30min。采樣后立即將兩端螺母擰緊，4℃冷藏保存，送實驗室分析。同時采集現場空白。

2.3 分析步驟

(1)熱脫附儀條件：預吹溫度：室溫，預吹時間1min；吹脫溫度：280℃，吹脫時間5min；烘干溫度300°C，烘烤時間3min；管線溫度：200℃；解吸流量：50mL/min；分流出口流量：20mL/min。(2)色譜條件：①柱溫：起始溫度35℃，保持5min，以6℃/min的速率升溫到140℃，保持0min，再以15℃/min的速率升溫到220℃，保持3min。②載氣及流量：高純氦氣，1.2mL/min。③進樣方式：不分流。④進樣量：1μL。(3)質譜條件：掃描方式：全掃描；離子化方式：EI，70eV；質譜掃描范圍：45～280amu；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；輔熱區溫度：280℃。(4)樣品的測定：每個樣品吸附管繪制標準曲線的熱脫附和氣相色譜條件進行分析，以保留時間定性，峰面積定量。同時做現場空白。

3 結果與討論

3.1 定性分析

用全掃描質譜法對樣品進行定性分析，即將樣品組分的保留時間和標準樣品組分的保留時間進行比較，同時將樣品組分扣除背景后的質譜數與NIST數據庫內標準質譜進行比較完成的。總離子流圖見圖1。

3.2 定量分析

用選擇離子質譜法對組分進行定量分析。根據總離子流圖獲得每個組分的特征離子和保留時間，確定各種組分的定量離子和掃描時間窗口，由時間窗口內定量離子的峰面積定量。各物質的定量離子見表1。

本文定量方法為外標法，標準曲線為至少五點校正，校準曲線的線性回歸系數都大于等于0.9990。樣品在與標準系列相同的分析條件下測定，根據樣品中目標物的峰面積，由定量校準曲線得到該化合物的濃度。水樣中該化合物的濃度計算公式如下：

3.3 基體加標實驗和加標回收率

向環境空氣樣品中加入標準物質，使每種組分的濃度約10μg/ m3，各組分加標回收率見表1。

3.4 檢出限

以3倍的信噪比對應的濃度作為檢出限，當采樣體積為3L時，結果為0.2～0.6μg/L，詳見表1。

表1 各組分定量離子、加標回收率和檢出限

4 結語

傳統測定空氣中有機物的方法存在靈敏度低、引入其他組分、對環境產生負面影響等缺點[2]，而熱脫附氣相色譜質譜連用技術通過Tenax-TA吸附管的二次解析，可達到樣品的高度富集，并且通過快速加熱冷阱，使待測樣品瞬間汽化直接進入氣相色譜分離，特別是充分發揮了質譜在檢測痕量未知有機物時的優勢，極大的提高了檢測的靈敏度，該方法具有靈敏度高、操作簡便、重現性好、準確可靠等特點，適合環境空氣中揮發性有機物的測定。

[1]蔡亞岐,牟世芬,江桂斌等.色譜在環境分析中的應用[M].北京:化學工業出版社,2009:140.

[2]蔣志宏,汪國權,徐以盛等.空氣中總揮發性有機物熱脫附—氣相色譜聯用測定方法的研究[J].環境與職業醫學,2006,23(3):251.

崔萌(1980—),女,碩士研究生,工程師,主要從事環境監測與研究工作。