工作场所空气中有机挥发物检测方案(气相色谱仪)

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0L照以二唑一与涮中干丝士 烟囱排放物测试应用简介 安捷伦科技公司基于实验室的空气监测解决方案 应用文摘 摘要 热脱附(TD)与 GC/MS联用是监测空气中有机挥发物的有力手段。其应用范围很广泛，从环境研究到工业卫生。 GC/MS的全球领导者安捷伦科技公司与世界领先的分析 TD仪器提供者Markes International 公司合作，为环境和工作场所健康与安全应用提供先进的空空分析仪。本应用文摘简要介绍了采用安捷伦 TD-GC/MS 系统可以解决的广泛的分析问题。 目录 使用滤毒管和吸附剂管监测空气中的有毒物 (美国环保署方法 TO-15/17) 采用美国环保署方法TO-17监测有害空气污染物 6 采用特殊的“土壤气体”吸附剂管评估土壤气体和蒸汽侵入 9 烟囱排放物测试 11 职业卫生/工作场所空气监测 13 短时排放、气味和警戒线监测 15 室内空气质量 17 前言 热脱附(TD) 与GC/MS联用是目前广泛认可的监测空气中有机挥发物的可选技术。：安捷伦科技是用于环境空气监测和人员暴露监测的 TD-GC/MS 系统的主要供货商。产品有适合于各种空气样品分析的仪器系统，包括泵抽吸附剂管、滤毒管、轴向/径向扩散(被动)进样器，以及 Tedlar 气囊。所有仪器完全符合相关国际标准方法的要求——ISO/EN 16017、ASTM D6196、美国环保署方法 TO-17和TO-15、EN14662(第一和第四部分)、以及NIOSH 2549。 空气监测应用多种多样，检测需求各不相同，被测物的浓度范围从 几百 ppm 到亚 ppt级不等，而且最低含量的目标化合物常常存在于 复杂且受到污染的基质中。安捷伦的空气分析产品具有满足这些应 用要求的灵活性和高性能。适合的应用包括： ·环境研究——总体背景污染水平，平流层污染和其他应用 ·城市空气、职业场所和室内空气的有毒成分检测 烟囱和短时排放物检测 。土壤气体和蒸汽侵入检测 气味监测 工工作场所/职业卫生——吸入暴露和生物暴露呼吸分析 空气取样和TD技术的创新 安捷伦科技与世界领先的分析热脱附(TD)仪器供应商 MarkesInternational 合作提供先进的空气分析产品。组合系统具有最好好“两步”TD性能，省去了液体冷冻剂造成的不便。两步系统通过在进入 GC/MS之前对不吸附物进行聚焦而提供更好的色谱分离度和灵敏度。 系列2 UNITY 具有独特的宽应用范围和享有盛誉的可靠性，能够为每款安捷伦的空气监测系统提供TD平台。可选的组件包括用于多达100个吸附管容量的系列 2ULTRA和/或用于自动化滤毒管分析的滤毒管接口配件(CIA)。 安捷伦空气监测系统提供的TD 技术具有多种领先的技术创新。SecureTD-Q(用于重复分析或验证的定量样品再收集技术)和电子管标签是使繁忙的商业实验室和法规实验室真正受益的关键技术创新。 ".....不用冷冻剂的操作、简单的水管理，以及应用广泛性(管、滤毒管/气囊、室温空气有毒物和土壤气)保证您能从安捷伦空气监测系统获得优化的最佳工作效率……" 高效GC/MS 安捷伦科技在提供耐用、长寿命、高效系统和创新技术方面享有盛誉，可保证实现最复杂基质中化合物的的灵敏检测和一致的鉴定。安捷伦7890A/5975C GC/MSD 系统代表了 GC 和MS 先进技术的优化组合。建立在第五代电子气路控制(EPC) 基础之上，7890A GC能以无可匹敌的重现性将被分析物导入MSD。改进的反吹微板流控技术(CFT) 更好地保护了 MSD 离子源。对于5975C MSD，稳定、免维护、高灵敏度操作性和优异的质量准确度得益于三个独特的部件：优异异惰性离子源，创新的三轴HED-EM检测器和行业唯一的可加热、整体石英质量分析器。 使用滤毒管和吸附剂管监测空气中的有毒物(美国环保署方法 T0-15/17)应用简介 为了满足日益增长的检测城市和室内空气中 ppb 级有机空气毒物的要求， 现在已经开发了无需冷冻剂的热脱附技术，该技术为吸附管和滤毒管提供了符合法规要求的自动分析平台。可采用的 GC/MS方法包括使用吸附管的美国环保署方法 TO-17 和使用滤毒管的美国环保署方法TO-15。 为了实现空气取样的最大灵活性——滤毒管、气囊和吸附剂管——安捷伦科技提供与方法TO-15和TO-17完全兼容的 TD 和GC/MS 产品。这些系统提供多达8个滤毒管或气囊的自动序列分析，以及手动 或自动管脱附分析。系统配置采用安捷伦世界领先的 GC/MS系统，该系统由安捷伦 7890A GC 系统和安捷伦 5975C 系列 GC/MSD组成。电冷聚焦(无需液体冷冻剂)、通用水管理和独特的高效捕集脱附，所有这些都最大限度地降低了分析成本，优化了正常工作时间，保证了无与伦比的分析性能、灵敏度和重现性。包含自动管脱附的的系统实现了整个周末的无人看管操作、自动重新收集重新分析、以及板上电子气囊读出/写入，以强化样品和管的可追溯性。 推荐的备件： 可提供的选件： 空气有毒物分析仪(ATA)启动工具包包含： 硅钢滤毒管 ·2个ATA/SG聚焦捕集管 TubeTAG 启动工具包 ·10个一包的经预处理/封盖的ATA 管 100个一包的经预处理/封盖的 ATA管 ·10个一包的 BTX标准管 (100 ng 水平) He 泄漏检测器 ·CapLok 工具 用于校准的气体标准品(1ppm) 安捷伦 J&W DB-624 色谱柱： 60mx0.32 mm 内径×1.8 pm UNITY 2日常维护工具包 1个或5个泵 图1. 不分流模式分析一升62组分标样的结果。优异的峰形保证了所有化合物 100 ppt 以下的检测限。插入放大图显示异丙醇的峰形 图2.0.1到 25 ppb 的线性绘图 表1.8个化合物显示的系统重现性涵盖了空气毒性化合物的范围(n=5) 化合物 %RSD 二氯二氟甲烷 2.8 异丙醇 4.0 二硫化碳 2.8 二氯乙烯 3.3 四氢呋喃 2.2 苯 1.9 氯乙烯 4.0 采用美国环保署方法TO-17 监测有害空气污染物应用简介 很多行业、城市和室内环境都要通过检测挥发性气体有毒物来衡量空气质量。有毒物的挥发性从氯代甲烷到六氯丁二烯不等，还包括极性以及非极性物质。已经有一些空气有毒物和相关应用的国家和国际标准方法。包括美国环保署方法TO-17，“采用吸附剂管主动取样测定室温空气挥发性有机化合物”。其他相关的标准包括欧盟 ISO 16017和ASTM D6196。 为了应对全球日益增长的测定空气有毒物的需求，安捷伦科技配置了无冷冻机操作和完全依从方法TO-17的 TD-GC/MS系统。有手动和自动型号，具有高通量的系统提供多达100个管的容量和重新收集进行重复分析的功能。所有系统具备通用水管理特征和安捷伦世界领先的 GC/MS系统，该系统由安捷伦7890A GC 系统和安捷伦 5975C系列 GC/MSD组成。 可选的电子管标记组件为高通量实验室和现场监测研究提供了更佳的可追溯性。 样品体积：一般为1-5L， 条件为 ATA 管， 20-50 mL/min吸附管：320°C保持10min聚焦捕集管：25℃，以40℃/s 升温至320°℃ (3 min)分流比：不分流到10：1(取决于浓度)TD流路：140°C载气：氦气，恒压 10 psiGC柱温箱：35℃ (5 min)， 以5°C/min升温到230°℃MS温度：离子源230℃， 四极杆150℃， 传输管200℃35-300 m/z 12-甲基己烷 二甲苯2345 6789 2-甲基丁烷 环己烷 α-蒎烯 3-甲基己烷 环己酮 a-月桂烯 异丙醇(IPA) d-柠檬烯 2-甲基戊烷 1-甲基- 2- 丙 醇 苯酚 3-甲基戊烷 薄荷醇 己烷 2-苯氧乙醇 乙酸乙酯 二甲苯 图2.使用通用管采集的三个实际空气样品的不分流分析结果。插入的放大图显示出异丙醇的优异峰形。检测限：所有化合物均在0.1ppb (100ppt)以下 采用特殊的“土壤气体”吸附剂管评估土壤气体和蒸汽侵入应用简介 当调查燃料污染的场所时，土壤气体测量用于评估从蒸汽侵入到附近建筑物对人体健康的危险性，还用于鉴定燃料源以便降低危险和责任管理。一般都需要测定大部分有毒工业化合物(如，苯和萘)和表征总石油烃(TPH) 谱。 滤毒管和吸附管均用于土壤气体取样，然后用TD-GC/MS分析， 工作流程类似于美国环保署方法 TO-15或 TO-17。然而， 某些"中等蒸馏物"燃料(柴油、航空燃、煤油，等等)含有超出这些方法涵盖范围的组分。吸附管适用于高沸点组分(高达n-Cz6/30)，而且使得单次TD-GC/MS分析更容易完全回收，而滤毒管则被证明对与n-c以上的化合物有交叉干扰。这会有损分析结果，并导致高成本、费时的滤毒管清洗问题，或者使滤毒管不可逆的污染。 为了优化和简化这一应用，安捷伦提供疏水的“土壤气体”取样管，可带或不带电子标记，可用于上述两种空气有毒物分析仪。土壤空气管能够定量保留和回收各种有机污染物，包括轻质和中等蒸馏物燃料。 成本极小的工作效率和准确度 图1.煤油(JP-8)污染的土壤气体分析结果。红色是用吸附剂管取样，蓝色是用滤毒管取样。数据由美国加州 Air Toxics 公司提供 它们很容易重新用于后分析，无需额外的预处理。用于土壤气体取样的吸附管二次脱附显示在整个挥发性范围没有交叉污染。 推荐使用的备件： 可提供的选件包括： 土壤气体启动启工具包包括： TubeTAG 启动工具包 ·2个ATA/SG 聚焦捕集管 100个一包的经预处理/封盖的土壤气体管 ·10个一包的经预处理/封盖的土壤气体管 1个或5个泵 ·10个一包的 BTX标准管(100 ng 水平) He 泄漏检测器 · CapLok 工具 UNITY 2维护工具包 安捷伦 J&W DB-5ms色谱柱： 30mx0.25 mm 内径×0.25 pm 烟囱气体常常是有害的，复杂的基质既含有高浓度有机物蒸汽，也含有低浓度有机物蒸汽。高浓度组分一般采用烟囱配置的连续排放监测器(CEM)在线监测，但是，全世界的法规机构越来越关注低含量的有毒物或异味有机化合物的排放，这可能需要依从于操作许可的离线监测。 受欢迎，原因是它不采用有毒溶剂如 CS，，因而也没有有关的分析干扰。TD还能使痕量被分析物的灵敏度提高1000倍，同时又能监测超过100 ppm 的化合物。 挥发性极高的感兴趣的混合物，如氟利昂，可以采用整个空气/气体容器取样，但是，大部分烟囱监测是采用吸附剂管取样，然后用热脱附或溶剂萃取， 以及 GC/MS 进行分析。TD 在烟囱监监测中越来越 安捷伦 TD-GC/MS系统的 SecureTD-Q(重新收集进行重复分析)功能使得烟囱气测试方法从溶剂萃取向热脱附的转变更为容易。即使手动系统也可提供 SecureTD-Q作为标配，这一设备能够使单次或双次分流实现自动化。 系统配置包括：系列2 (ULTRA 50：50/ISDP) UNITY(CIA8)，配置7890A GC 和5975C GC/MS 推荐使用的备件： 可提供的选件包括： 10个一包的通用吸附管 (n-C，到n-Cg)，经预处理并封盖 100个一包的经预处理/封盖的通用管 CapLok 工具 TubeTAG 启动工具包 备用通用聚焦捕集管 He 泄漏检测器 安捷伦 J&W HP-5 ms色谱普： 30mx0.25 mm内径×0.25 pm UNITY 2维护工具包 膜厚 第二个 ULTRA 用于自动化重新收集两种分流物 取样和分析条件 100 到1500mL烟囱气的时间加权平均或 Grab取样(泵或大体积气体注射器) 管脱附： 300°C， 5 min聚焦捕集管： 25℃到300°℃ (5 min)，最大升温速率分流比： 50：1到5000：1(取决于浓度)TD流路： 180°C载气： 氦气，恒压10 psiGC柱温箱： 40℃ (5 min)，以10°C/min 升温至280℃ (5min)MS 温度： 离子源230°℃， 四极杆150°℃， 传输管200°℃30-450m/z 全扫描： 标准方法 早期的烟囱排放物TD 方法采用大的 ("VOST") 管取样。这些标准现在大都废止了，但是，对于演示原理它们还是有意义的。最近的法规指南，如英国环境署(UK EA) M2和最新开发的烟囱测试方法(如，prEN 13649) 采用标准的4英寸(6.4mm) 或6mm外径管，既可以使用热脱附，有可以使用溶剂萃取。 表1.图1所示三次重复分析的数据 测定的含量(ug) 化合物 第一次分析 第二次分析 第三次分析 MEK 580 583 580 苯 0.14 0.18 0.18 甲苯 94 91 93 乙苯 30 30 29 PGMEA 43 43 43 间、对-二甲苯 261 262 258 邻-二甲苯 13 13 13 DMS 28 28 28 1，2，3-三甲苯 43 44 42 工作场所健康与安全立法，比如欧洲化学品机构指南和美国职业安全与健康法案/有害交流标准，要求使用化学品的工业场所执行空气监测和/或工作场所人员暴露评估，以保证符合法规限定的容许量。职业卫生要求不引人注目地取样。因此，吸附剂管和小柱，扩散(被动)操作或用小的个人监测泵，是分析有机挥发物最常用的方法。 安捷伦的 TD-GC/MS产品在手动和自动配置上提供独特的重新收集功能，因而允许重复分析，克服了过去 TD系统传统的“一枪”局限性。吸附管电子标记选项增强了样品管的可追溯性，这对工作场所研究也是很有益处的。 吸入暴露： TD-GC/MS广泛用于工作场所/人员空气监测已有多年，采用的是相关标准方法，包括 ISO EN 16017、ASTM D6196、ENs838/1076 和 NIOSH 2549.近来限量标准的降低已经促使更多地采用热脱附，而越来越少用传统的活性炭管/CS2萃取方法。溶剂萃取有固有的局限性，包括灵敏度低(一般比 TD 方法低1000倍)、 呼吸测试：工作场所的化学品暴露途径可能包括皮肤吸附和呼吸，以及吸入。最近 TD-GC/MS 兼容的呼吸测试的发展作为非侵入方法替代了血液和尿液取样，第一次使大规模生物监测更容易实现。相关的应用包括暴露于溶剂的制鞋工人、使用脏的清洁设备的员工、以及暴露于麻醉剂的医务人员。 可变的或不完全萃取效率、不能重复使用的管、以及溶剂问题(比如毒性、废液处理成本和分析干扰物)。 推荐使用的备件： 可提供的选件包括： 工作场所空气启动工具包(通用)包括： 10个/100个一包的经预/封盖的管，含有专用于目标被分析物 ·10个一包的经预处理/封盖的通用管 的吸附剂 ·10个一包的经预处理/封盖的 Tenax 管 TubeTAG 启动工具包 ·10个一包的扩散帽和 CapLok 工具 10个一包的生物挥发性有化合物呼吸气取样器 ·10个一包的标准管(BTX)——1 pg水平 UNITY 2维护工具包 ·备用通用聚焦捕集管 氦气泄漏检测器 安捷伦 J&W DB-5ms 色谱柱：60m×0.25 mm 内径× 0.25 pm膜厚 1个或5个泵 10L空气取样进入 Tenax管(或8小时扩散取样) 管脱附： 300°C， 5 min标准捕集管： -20℃到300℃ (5min)， 最大升温速率分流比： 50：1到500：1(取决于浓度)TD 流路： 160°C载气： 氦气，恒压20 psiGC柱温箱： 50℃ (5min)， 以10°C/min 升温到280°℃MS温度： 离子源230°℃， 四极杆150℃， 传输管200C30-450m/z 图1.工作场所空气中反应性胺的分析 取样和分析条件：呼吸 取样： 管脱附： 标准捕集管： TD流路： 载气： GC柱温箱： MS温度： 全扫描： Bio-VOCTM 生物 VOCTM 呼吸取样器和 Tenax 管250°C， 5 min-25℃到300℃ (3min)，最大升温速率150°C氦气，恒压20 psi40°℃(5 min)， 以10°C/min升温到 300°℃离子源230°℃， 四极杆150°C， 传输管 200°C30-450 m/z 图2. 制鞋工人呼吸的皮肤吸附溶剂，样品收集采用 Bio-VOC 呼吸取样器， 用TD-GC/MS分析 某系废弃物场所和工业安装场地或会产生有毒和/或有异味的有机蒸汽，这些气体可以影响工作和生活在就近地区的人们的健康和生活质量。相关法规包括关于废弃物堆积场的欧洲指南1999/31/EC 和美国环保署“残留风险”计划的控制主要炼冻厂周边苯浓度的活动。 在此情况下，吸附管提供了最通用、低成本和不引人注目的空气取样选择。周边监测最常采用长期扩散取样——允许以低的成本测定一到两周时间内关键污染物(比如，依据 ISO EN 16017、ASTM D6196 和EN 14662-4， 污染物有苯和萘)的平均浓度。 填埋场地空气条件的的际困难和具有挑战性的性质性括高浓度CO，、较高的温度、高湿度和污染的背景适合于方便的气囊取样。该过程的详细情况是使用低成本的真空泵或大的气体注射器通过惰性管吸入约100mL的填埋场气体样品。英国环保署 (UK EA) 关于监测真埋场气体的指南文件规定对于该应用采用通用的标准 TO-17、ISO EN 16017和 ASTM D6196。 安捷伦系统的通用性显然很适合于该领域，这些系统独家提供挥发性范围从C，到n-Cao的完全回收，以及适合于热不稳定、异味化合物的低温流路选项。 2400000 220001200000018000001600000·140000012000001000000800000600000400000 200000 图1.100mL含痕量目标被分析物的填埋场气体和鉴定的某些其他主要背景污染物 分析条件：炼油厂周边 1800000 1700000-1600000-1500000-1400000-1300000-1200000-1100000-1000000-900000-800000-700000-600000-500000-400000-300000-200000- 100000- fime-> 2 3 45 图2.炼油厂周边两周扩散监测。检测到的挥发性有机化合物(VOC)包括烷烃，加上芳香族苯、甲苯和二甲苯。这些数据来自BP 发达国家的人们在室内或汽车中的时间约占90%，要暴露于建筑产品、家具和汽车内部装饰品的排放物。因此，室内和汽车内的空气质量是人们健康舒适的关键指标，特别是对于大部分易受影响的社会成员。 室内空气质量(IAQ) 最近成为人们更加关注的焦点，因为不断增加的能源利用有效性(比如，新的建筑能源性能EC指南)的压力导致了较低的室内空气交换速率。不充分的排风可能使化学物质(如，来自建筑或清洁产品)在室内环境聚集，引起极端情况下的“不良建筑综合症”。类似的情况也影响着汽车内的空气质量。 TD 广泛用于室内空气监测和相关应用，如材料排放测试和失踪气流通测试。IAQ取样一般采用泵入的吸附管，依据是 ISO 16000-6、ISOEN 16017 或者 ASTM D6196。扩散取样为室内人员暴露评估提供理想的方法。 安捷伦的系统提供一流的系统灵敏度和挥发及半挥发有机物同时分析的功能，所以特别适合于IAQ应用。种类齐全的辅助产品部件完善了安捷伦的分析系统。产品包括低成本排放筛选工具和创新的数据挖掘软件，这些强化了复杂色谱图上痕量有毒成分的鉴定。 配置要求 1甲基环己烷 12. C2345678 N，N-DMF 13. C11/12异构体 甲苯 14.C2 乙苯 15. C13 间、对-二甲苯 16.2-(2-丁氧基-乙氧基)乙醇 苯乙烯 17.正十二烷 邻-二甲苯 18.甲硅烷基酯 正壬烷 19. n-C 9.三甲苯 20. 可巴烯 10.正癸烷 21. n-C4 11.二甲基苄胺 图1. 来自小汽车内的2L空气， 显示复杂的 VOC组成和高的总 VOC 含量 取样和分析条件：扩散取样用于室内空气质量研究 图2.2.该屋内差的室内空气质量和高的个人暴露水平最终归结为内部停车场停放柴油车导致 www.agilent.com/chem/cn 安捷伦科技公司对本资料中所包含的错误，以及由于使用本资料所引起的相关损失不承担责任。 本书中的信息、说明和性能指标如有变更，恕不另行通知。 C安捷伦科技公司版权所有，2009中国印刷 5990-3782CHCN Agilent Technologies Agilent Technologies 工作场所健康与安全立法，比如欧洲化学品机构指南和美国职业安全与健康法案/有害交流标准，要求使用化学品的工业场所执行空气监测和/或工作场所人员暴露评估，以保证符合法规限定的容许量。职业卫生要求不引人注目地取样。因此，吸附剂管和小柱，扩散（被动）操作或用小的个人监测泵，是分析有机挥发物最常用的方法。吸入暴露：TD-GC/MS 广泛用于工作场所/人员空气监测已有多年，采用的是相关标准方法，包括ISO EN 16017、ASTM D6196、ENs 838/1076 和NIOSH 2549。近来限量标准的降低已经促使更多地采用热脱附，而越来越少用传统的活性炭管/CS2 萃取方法。溶剂萃取有固有的局限性，包括灵敏度低（一般比TD 方法低1000 倍）、可变的或不完全萃取效率、不能重复使用的管、以及溶剂问题（比如毒性、废液处理成本和分析干扰物）。安捷伦的TD-GC/MS 产品在手动和自动配置上提供独特的重新收集功能，因而允许重复分析，克服了过去TD 系统传统的“一枪”局限性。吸附管电子标记选项增强了样品管的可追溯性，这对工作场所研究也是很有益处的。呼吸测试：工作场所的化学品暴露途径可能包括皮肤吸附和呼吸，以及吸入。最近TD-GC/MS 兼容的呼吸测试的发展作为非侵入方法替代了血液和尿液取样，第一次使大规模生物监测更容易实现。相关的应用包括暴露于溶剂的制鞋工人、使用脏的清洁设备的员工、以及暴露于麻醉剂的医务人员。扫描下方二维码，关注“安捷伦视界”微信公众号，获取更多解决方案资讯。