探討氣象色譜法測定環境空氣中揮發性有機物的實驗研究

王曉津

【摘要】揮發性有機物，是污染環境空氣的最主要元兇，具有著極大的危害性。本文主要針對氣象色譜法測定環境空氣中揮發性有機物的實驗展開了探究，通過結合具體的實驗研究，對氣象色譜法測定環境空氣中揮發性有機物的實驗作了系統的闡述和分析，以期能為有關方面的需要提供參考和借鑒。

【關鍵詞】氣相色譜法；環境空氣；揮發性有機物

0前言

隨著經濟的發展進步，人們對空氣質量的要求越來越高，這就使環境空氣中揮發性有機物測定的工作被重視?；诖?，本文就氣象色譜法測定環境空氣中揮發性有機物的實驗進行了探究，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

1.方法原理

用不銹鋼罐搜集空氣，除去H2O和CO2以及樣品預冷濃縮后，快速注入色譜柱。樣品經色譜分離后由質譜檢測。此方法用于將環境空氣采入氣罐中分析。然而，在某些情況下，在氣罐中的氣體混合物組分將發生改變以至于不能代表被采集的樣品。例如樣品在低濕條件下某些VOCs將在氣罐壁上而損失掉。假如氣罐被加壓，高濕度的樣品中的水被濃縮可能導致水溶性化合物損失。因為氣罐表面面積有限，所有的氣體都爭可提供的活性點。因此不能確定絕對存儲穩定期限。幸運的是在正常采集環境空氣的使用條件下，即使儲存30天罐中的大多數VOCs都接近它們原始的濃度。

一種稱之為微型吹掃捕集的三級濃縮技術應用于分析空氣中的非極性揮發性有機物。類似于分析水中揮發性有機物的吹掃捕集，僅在規模上小一些。從罐中取出已知體積的氣體樣品，樣品在第一級冷阱中（內裝玻璃微球，-150至-170℃）冷凝濃縮，之后冷阱被加熱到10-20℃（取樣過程中樣品中的一部分水蒸氣先變冰后變成水），保持此溫度同時通入高純氦氣。將其中的有機物傳遞到第二級冷阱（內裝Tenax填料）中。此時第二級冷阱溫度為-30至-40℃。用氦氣將VOCs從第一級冷阱中吹到第二級冷阱中，并且攜帶的水分不足0.5μL。此氦氣也將CO2、O2等從二級冷阱中吹出。之后，為了迅速將VOC注入分析柱中，第二級冷阱被加熱至180℃并反吹將其中捕集的VOCs進一步聚焦到第三級冷阱（一個小體積低溫捕集管-170℃）中。再將第三級冷阱加熱，載氣將其帶入氣相色譜柱分離。即可將VOCs解析到分析柱中進行分析。

2.實驗部分

2.1 儀器和設備

GC6890N氣相色譜儀；

MSD5973I質譜儀；

HP-1毛細管柱：50m×0.32mm，1.05μm膜厚；

7100A預濃縮儀；

4600A氣體動態稀釋儀；

3.1.00A氣罐清洗儀；

氣罐。

3.2 分析步驟

3.2.1 氣相色譜條件

色譜條件必須使苯和四氯化碳達到基線分離；

進樣口溫度：150℃；

傳輸線溫度：150℃；

升溫程序：-50℃（2min）8℃/min200℃（保持直到所有目標化合物流出）

柱流量：1.5mL/min；

氣相色譜與預濃縮儀連接方式：將氣相色譜毛細柱的一端接入氣體濃縮器的入口。

3.2.2 質譜條件

掃描范圍：35—300amu；掃描速度：0.6—1s/scan；離子源：EI源；離子化能量：70eV；電子倍增器電壓：與調諧電壓一致；接口溫度：280℃。

3.2.3 預濃縮儀操作條件

閥溫：100℃捕獲流速：10mL/min

傳輸線溫度：100℃捕獲體積：40mL

加熱線溫度：100℃模塊2

內標沖洗時間：5s冷阱溫度：-30℃

捕獲流速：100mL/min解析溫度：180℃

模塊1解析時間：3.5min

冷阱溫度：-150℃烘烤溫度：190℃

預熱溫度：10℃烘烤時間：5min

解析溫度：10℃模塊3

烘烤溫度：150℃冷阱溫度：-160℃

烘烤時間：12min解析時間：2min

模塊到模塊2烘烤時間：4min

3.2.4 樣品采集及分析

氣體樣品被采入經過特殊處理的鈍化不銹鋼氣罐中。在氣罐清洗儀上預先清潔好采樣罐（裝過高濃度樣品的采樣罐，用濕零空氣加壓并保持至少12h后用GC-MS分析，每種目標化合物要小于0.2ppbv，（1ppbv苯相當于0.0035mg/m3苯）并抽好真空（6—10Pa）。標準樣品的準備：將標氣鋼瓶及高純氮氣鋼瓶聯在氣體動態稀釋儀上，在工作站上設好稀釋倍數（一般稀釋成10ppbv），打開鋼瓶閥門調好兩種氣體的流速并平衡幾分鐘后，取一預先清洗好并抽好真空的氣罐聯在氣體動態稀釋儀上，打開氣罐閥門并使稀釋好的標氣沖入氣罐中，待到氣罐達到一定壓力后，關閉氣罐閥門以及鋼瓶氣閥門。關閉氣體動態稀釋儀。校準曲線使用5個點，各點的濃度（體積分數）分別為1，2，5，10和25ppbv。

采用直接采樣模式即安上微孔過濾采樣頭后，打開氣罐閥門，15—30s后關閉閥門，罐內壓力接近大氣壓，也可采用加壓采樣模式。加壓采樣需要額外的泵提供正壓。如果進行定時采樣時，應先安裝好流速控制閥，打開罐閥，控制流量采樣。采樣完后，關好罐閥。采集完樣品后，將氣罐放在預濃縮儀自動進樣器上，在工作站上設好操作參數后即可分析。對于環境空氣一般進樣體積為400mL。圖1為77種揮發性有機化合物的總離子流圖。

4.結語

綜上所述，揮發性有機物是如今空氣污染的主要危害之一，因此，在以保護環境為時代發展主題的今天，做好對揮發性有機物的測定有著十分重要的作用。而本文通過結合具體的實驗對環境空氣中揮發性有機物的測定作了系統的闡述和分析，以供參考借鑒。

參考文獻

[1]盧真.室內空氣中總揮發性有機物的熱解吸氣相色譜測定法[J].中國石油和化工標準與質量.2013（09）.

[2]葉劍峰、林琳、張壽榮、張曉松.氣相色譜法測定室內空氣中的揮發性有機物[J].分析實驗室.2008（S1）.