空气中有机污染物检测方案

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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。 Application Note:BXQZ.2014-01 关键词：Mars-400 Plus，吸附热解析，挥发性有机物（VOCs）1 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进行气质联用分析。 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标准气体进行气质联用分析，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 三氯甲烷 CHCl3 11 0.90 1,1,1-三氯乙烷 C2H3Cl3 12 0.95 1,2-二氯乙烷 C2H4Cl2 13 0.99 苯 C6H6 14 0.99 四氯化碳 CCl4 15 1.20 三氯乙烯 C2HCl3 16 1.20 1,2-二氯丙烷 C3H6Cl2 17 1.44 顺-1,3-二氯丙烯 C3H4Cl2 18 1.63 甲苯 C7H8 19 1.63 反-1,3二氯丙烯 C3H4Cl2 20 1.69 1,1,2-三氯乙烷 C2H3Cl3 21 1.86 四氯乙烯 C2Cl4 22 1.91 1,2-二溴乙烷 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 1,1,2,2-四氯乙烷 C2H2Cl4 30 2.60 1,3,5-三甲基苯 C9H12 31 2.69 1,2,4-三甲基苯 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标准气体进行气质联用分析，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 三氯甲烷 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 1,2-二氯乙烷 1496 1793 1336 2027 2131 1905 17.35 8 苯/四氯化碳 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-1,2-二氯丙烯/ 顺-1,3-二氯丙烯 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 1,2-二溴乙烷 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 1,1,2,2-四氯乙烷 8538 8809 8527 8498 8891 8979 2.42 21 1,2,4-三甲基苯 12282 11764 11477 11725 11940 11728 2.29 22 1,3,5-三甲基苯 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最基本条件，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。4