空气中挥发性有机物的检测

       摘要：本应用报告说明了Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪分析环境空气中挥发性有机物的现场检测方案。该方法采用手持式气体采样探头、吸附热解析模块完成对TO-14A样品气体的富集和进样，连续检测6次，通过峰面积计算其重复性，RSD在18%以下。
　　关键词：Mars-400 Plus，吸附热解析，挥发性有机物（VOCs）
　　简介
　　随着工商业的快速发展，工业和城市生活产生了大量挥发性有机物（VOCs），其中大多数都对人体有危害。VOCs广泛存在于环境和室内空气中，一些国家已将挥发性有毒气体的检测作为衡量城市和室内环境空气质量的指标之一，我国环保部门也意识到非常有必要建立高效灵敏的分析检测方法。
　　环境空气中的挥发性有机物存在以下特点：
　　（1）成分复杂多样，各化合物的沸点、极性、毒性等存在差异。
　　（2）不同场所，挥发性有机物的浓度不同，对人体的危害不尽相同，需进行准确的定量分析。
　　（3）具有迁移性。
　　挥发性有机物的特点决定了检测方法需具有精准的定性能力，能快速的提供实时数据，为制定应对措施提供及时有效的信息。
　　Mars-400 Plus利用低热容气相色谱柱和脉冲式内离子源三维离子阱质量分析器实现样品的有效分离和准确的定性定量分析。该方法便捷、快速、可靠，能及时有效的提供分析结果，是现场分析环境空气和室内空气中VOCs的有效方案。
　　仪器配置
　　仪器：Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪
　　色谱柱：DB-5ms LTM（5 m×0.1 mm×0.4 μm）
　　动态气体稀释仪：Model 4600，美国ENTECH公司
　　测量附件：手持式气体采样探头
　　EPA TO-14A标准气体：含39种挥发性有机物，底气为高纯氮气，每种成分浓度为1 ppm，美国Spectra Gases公司
　　气体样品配制
　　通过动态气体稀释系统，配制浓度为10 ppb的EPA TO-14A标准气体，通过手持式气体采样探头，将气体引入Mars-400 Plus进**质联用分析。
　　分析方法
　　表1 色谱条件
　　项目
　　参数
　　LTM色谱柱升温程序
　　45 ℃保持4 min，以30 ℃/min的速率升温至70 ℃，然后以60 ℃/min的速率升温至220 ℃，保持1.0 min
　　进样口温度
　　150 ℃
　　传输线温度
　　150 ℃
　　柱流量
　　0.2 mL/min（恒流模式）
　　分流比
　　200:1
　　色谱状态
　　采样2.0 min，预解析0.1 min，解析0.5 min，正向吹扫4.0 min
　　表2 质谱条件
　　项目
　　参数
　　质谱扫描范围
　　40-300 amu
　　数据采集模式
　　FullScan
　　气质接口温度
　　150 ℃
　　离子阱温度
　　50 ℃
　　结果/讨论
　　快速分离效果
　　由于采取了快速色谱技术，使得Mars-400 Plus的分析时间仅为常规色谱分析的1/5。图1是含有10 ppb EPA TO-14A混合标气的TIC图，由于采用了LTM技术，色谱柱可实现快速加热和冷却，在环境温度25 ℃时，色谱柱从220 ℃冷却到50 ℃时只需要约2 min，进一步缩短了整个分析流程时间。
　　图1 10 ppb TO-14A标准样品的总离子流图
　　 定性分析结果
　　按照标准样品的分析步骤，对浓度为10 ppb的EPA TO-14A标准气体进**质联用分析，得到的总离子流图如图1所示，定性结果如表3所示，39种混合物可检出36种，分离效果很好。
　　表3 定性分析结果
　　序号
　　保留时间（min）
　　化合物
　　分子式
　　1
　　0.32
　　二氯二氟甲烷
　　CCl2F2
　　2
　　0.32
　　氯乙烯
　　C2H5Cl
　　3
　　0.40
　　溴甲烷
　　CH3Br
　　4
　　0.44
　　四氟二氯乙烷
　　C2Cl2F4
　　5
　　0.44
　　三氯氟甲烷
　　CCl3F
　　6
　　0.50
　　1,1-二氯乙烯
　　C2H2Cl2
　　7
　　0.53
　　二氯甲烷
　　CH2Cl2
　　8
　　0.64
　　1,1-二氯乙烷
　　C2H4Cl2
　　9
　　0.73
　　顺-1,2-二氯乙烯
　　C2H2Cl2
　　10
　　0.80
　　CHCl3
　　11
　　0.90
　　1,1,1-三氯乙烷
　　C2H3Cl3
　　12
　　0.95
　　
　　C2H4Cl2
　　13
　　0.99
　　苯
　　C6H6
　　14
　　0.99
　　CCl4
　　15
　　1.20
　　三氯乙烯
　　C2HCl3
　　16
　　1.20
　　1,2-二氯丙烷
　　C3H6Cl2
　　17
　　1.44
　　顺-1,3-二
　　C3H4Cl2
　　18
　　1.63
　　甲苯
　　C7H8
　　19
　　1.63
　　反-1,3二
　　C3H4Cl2
　　20
　　1.69
　　1,1,2-三氯乙烷
　　C2H3Cl3
　　21
　　1.86
　　四氯乙烯
　　C2Cl4
　　22
　　1.91
　　1,2-
　　C2H4Br2
　　23
　　2.09
　　氯苯
　　C6H5Cl
　　24
　　2.15
　　乙苯
　　C8H10
　　25
　　2.19
　　间二甲苯
　　C8H10
　　26
　　2.19
　　对二甲苯
　　C8H10
　　27
　　2.29
　　苯乙烯
　　C8H8
　　28
　　2.29
　　邻二甲苯
　　C8H10
　　29
　　2.41
　　1,1,2,2-
　　C2H2Cl4
　　30
　　2.60
　　1,3,5-**基苯
　　C9H12
　　31
　　2.69
　　1,2,4-**基苯
　　C9H12
　　32
　　2.76
　　1,3-二氯苯
　　C6H4Cl2
　　33
　　2.78
　　1,4-二氯苯
　　C6H4Cl2
　　34
　　2.85
　　1,2-二氯苯
　　C6H4Cl2
　　35
　　3.31
　　1,2,4-三氯苯
　　C6H3Cl3
　　36
　　3.39
　　六氯丁二烯
　　C4Cl6
　　标准样品的重复性
　　按照标准样品的分析步骤，对浓度为10 ppb的EPA TO-14A标准气体进**质联用分析，连续进样6次，通过峰面积计算其重复性，结果见表4。从表4可以得到31种化合物的峰面积6次进样重复性，RSD在18%以下。
　　表4 标准物质的峰面积重复性（n=6）
　　序号
　　化合物
　　数据1
　　数据2
　　数据3
　　数据4
　　数据5
　　数据6
　　RSD(%)
　　1
　　三氯氟甲烷
　　421
　　319
　　320
　　279
　　391
　　321
　　15.52
　　2
　　1,1-二氯乙烯
　　684
　　766
　　718
　　785
　　713
　　647
　　7.10
　　3
　　1,1-二氯乙烷
　　978
　　920
　　808
　　917
　　843
　　977
　　7.65
　　4
　　顺-1,2-二氯乙烯
　　1535
　　1410
　　1373
　　1338
　　1515
　　1439
　　5.42
　　5
　　1868
　　1847
　　1852
　　1331
　　1875
　　1756
　　12.08
　　6
　　1,1,1-三氯乙烷
　　978
　　872
　　849
　　1081
　　1135
　　1092
　　12.06
　　7
　　
　　1496
　　1793
　　1336
　　2027
　　2131
　　1905
　　17.35
　　8
　　苯/
　　4199
　　4066
　　3696
　　4200
　　5011
　　4330
　　10.15
　　9
　　三氯乙烯
　　3670
　　3712
　　3815
　　3187
　　4093
　　3680
　　7.96
　　10
　　1,2二氯丙烷
　　3545
　　2928
　　2835
　　2176
　　3043
　　3231
　　15.51
　　11
　　反-1,2-二/
　　顺-1,3-二
　　2582
　　2677
　　2543
　　2542
　　2918
　　2814
　　5.83
　　12
　　甲苯
　　8389
　　7424
　　7998
　　7502
　　8836
　　8337
　　6.79
　　13
　　1,1,2-三氯乙烷
　　4657
　　3886
　　4726
　　4499
　　5103
　　4844
　　8.92
　　14
　　四氯乙烯
　　8420
　　7622
　　7465
　　7486
　　8136
　　7974
　　4.95
　　15
　　1,2-
　　6528
　　6355
　　6262
　　5994
　　6236
　　6645
　　3.63
　　16
　　氯苯
　　7079
　　6470
　　6356
　　6148
　　6958
　　7069
　　6.06
　　17
　　乙苯
　　8919
　　7823
　　7988
　　7883
　　8496
　　8612
　　5.44
　　18
　　间二甲苯/对二甲苯
　　18462
　　16404
　　16650
　　16677
　　17848
　　17944
　　4.95
　　19
　　苯乙烯/邻二甲苯
　　17274
　　16063
　　16007
　　16351
　　17238
　　17220
　　3.69
　　20
　　1,1,2,2-
　　8538
　　8809
　　8527
　　8498
　　8891
　　8979
　　2.42
　　21
　　1,2,4-**基苯
　　12282
　　11764
　　11477
　　11725
　　11940
　　11728
　　2.29
　　22
　　1,3,5-**基苯
　　11354
　　11071
　　11241
　　11266
　　11426
　　11439
　　1.22
　　23
　　1,3-二氯苯
　　10425
　　9946
　　10338
　　10375
　　10704
　　10487
　　2.39
　　24
　　1,4-二氯苯
　　10780
　　10276
　　10182
　　10488
　　10827
　　10242
　　2.69
　　25
　　1,2-二氯苯
　　9974
　　9589
　　8779
　　9726
　　10124
　　9915
　　4.98
　　26
　　1,2,4-三氯苯
　　8837
　　11266
　　11495
　　11848
　　10866
　　11495
　　9.96
　　27
　　六氯丁二烯
　　18227
　　19877
　　19370
　　19702
　　18649
　　19853
　　3.58
　　结论
　　清洁的空气是人类赖以生存的*基本条件，也是环境分析人员的主要目标。聚光科技的Mars-400 Plus便携式GC-MS将低热容气相色谱技术与离子阱质谱技术相结合，对39种EPA TO-14A混标中36种化合物进行精准鉴定，连续6次进样的重复性RSD在18%以内。
　　仪器携带方便，结合手持气体采样探头能进行现场检测，检测周期在5 min以内，节约采样或送样时间，及时快速地提供分析结果。方法在测定浓度范围内检测重复性高，满足现场分析要求。
　　该方法具有操作简单，分析速度快等优点，尤其适合于现场应急检测，同时也适用于污染源排查、职业安全等领域空气中挥发性有机物的现场检测。

感谢分享

受益匪浅