摘要：本應(yīng)用報告說明了Mars-400 Plus便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物的現(xiàn)場檢測方案。該方法采用手持式氣體采樣探頭、吸附熱解析模塊完成對TO-14A樣品氣體的富集和進樣，連續(xù)檢測6次，通過峰面積計算其重復(fù)性，RSD在18%以下。
關(guān)鍵詞：Mars-400 Plus，吸附熱解析，揮發(fā)性有機物（VOCs）
簡介
隨著工商業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)和城市生活產(chǎn)生了大量揮發(fā)性有機物（VOCs），其中大多數(shù)都對人體有危害。VOCs廣泛存在于環(huán)境和室內(nèi)空氣中，一些國家已將揮發(fā)性有毒氣體的檢測作為衡量城市和室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量的指標(biāo)之一，我國環(huán)保部門也意識到非常有必要建立高效靈敏的分析檢測方法。
環(huán)境空氣中的揮發(fā)性有機物存在以下特點：
（1）成分復(fù)雜多樣，各化合物的沸點、極性、毒性等存在差異。
（2）不同場所，揮發(fā)性有機物的濃度不同，對人體的危害不盡相同，需進行準(zhǔn)確的定量分析。
（3）具有遷移性。
揮發(fā)性有機物的特點決定了檢測方法需具有精準(zhǔn)的定性能力，能快速的提供實時數(shù)據(jù)，為制定應(yīng)對措施提供及時有效的信息。
Mars-400
Plus利用低熱容氣相色譜柱和脈沖式內(nèi)離子源三維離子阱質(zhì)量分析器實現(xiàn)樣品的有效分離和準(zhǔn)確的定性定量分析。該方法便捷、快速、可靠，能及時有效的提供分析結(jié)果，是現(xiàn)場分析環(huán)境空氣和室內(nèi)空氣中VOCs的有效方案。
儀器配置
儀器：Mars-400 Plus便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀
色譜柱：DB-5ms LTM（5 m×0.1 mm×0.4 μm）
動態(tài)氣體稀釋儀：Model 4600，美國ENTECH公司
測量附件：手持式氣體采樣探頭
EPA TO-14A標(biāo)準(zhǔn)氣體：含39種揮發(fā)性有機物，底氣為高純氮氣，每種成分濃度為1 ppm，美國Spectra Gases公司
氣體樣品配制
通過動態(tài)氣體稀釋系統(tǒng)，配制濃度為10 ppb的EPA TO-14A標(biāo)準(zhǔn)氣體，通過手持式氣體采樣探頭，將氣體引入Mars-400 Plus進**質(zhì)聯(lián)用分析。
分析方法
表1 色譜條件
|
項目
|
參數(shù)
|
|
LTM色譜柱升溫程序
|
45 ℃保持4 min，以30 ℃/min的速率升溫至70 ℃，然后以60 ℃/min的速率升溫至220 ℃，保持1.0
min
|
|
進樣口溫度
|
150 ℃
|
|
傳輸線溫度
|
150 ℃
|
|
柱流量
|
0.2 mL/min（恒流模式）
|
|
分流比
|
200:1
|
|
色譜狀態(tài)
|
采樣2.0 min，預(yù)解析0.1 min，解析0.5 min，正向吹掃4.0 min
|
表2 質(zhì)譜條件
|
項目
|
參數(shù)
|
|
質(zhì)譜掃描范圍
|
40-300 amu
|
|
數(shù)據(jù)采集模式
|
FullScan
|
|
氣質(zhì)接口溫度
|
150 ℃
|
|
離子阱溫度
|
50 ℃
|
結(jié)果/討論
快速分離效果
由于采取了快速色譜技術(shù)，使得Mars-400 Plus的分析時間僅為常規(guī)色譜分析的1/5。圖1是含有10 ppb EPA TO-14A混合標(biāo)氣的TIC圖，由于采用了LTM技術(shù)，色譜柱可實現(xiàn)快速加熱和冷卻，在環(huán)境溫度25 ℃時，色譜柱從220 ℃冷卻到50 ℃時只需要約2 min，進一步縮短了整個分析流程時間。
圖1
10 ppb TO-14A標(biāo)準(zhǔn)樣品的總離子流圖
定性分析結(jié)果
按照標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析步驟，對濃度為10 ppb的EPA TO-14A標(biāo)準(zhǔn)氣體進**質(zhì)聯(lián)用分析，得到的總離子流圖如圖1所示，定性結(jié)果如表3所示，39種混合物可檢出36種，分離效果很好。
表3 定性分析結(jié)果
|
序號
|
保留時間（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
|
順-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
|
順-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
|
間二甲苯
|
C8H10
|
|
26
|
2.19
|
對二甲苯
|
C8H10
|
|
27
|
2.29
|
苯乙烯
|
C8H8
|
|
28
|
2.29
|
鄰二甲苯
|
C8H10
|
|
29
|
2.41
|
1,1,2,2-四氯乙烷
|
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
|
標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)性
按照標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析步驟，對濃度為10 ppb的EPA
TO-14A標(biāo)準(zhǔn)氣體進**質(zhì)聯(lián)用分析，連續(xù)進樣6次，通過峰面積計算其重復(fù)性，結(jié)果見表4。從表4可以得到31種化合物的峰面積6次進樣重復(fù)性，RSD在18%以下。
表4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰面積重復(fù)性（n=6）
|
序號
|
化合物
|
數(shù)據(jù)1
|
數(shù)據(jù)2
|
數(shù)據(jù)3
|
數(shù)據(jù)4
|
數(shù)據(jù)5
|
數(shù)據(jù)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
|
順-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/
順-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
|
間二甲苯/對二甲苯
|
18462
|
16404
|
16650
|
16677
|
17848
|
17944
|
4.95
|
|
19
|
苯乙烯/鄰二甲苯
|
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-**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
|
結(jié)論
清潔的空氣是人類賴以生存的*基本條件，也是環(huán)境分析人員的主要目標(biāo)。聚光科技的Mars-400 Plus便攜式GC-MS將低熱容氣相色譜技術(shù)與離子阱質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，對39種EPA TO-14A混標(biāo)中36種化合物進行精準(zhǔn)鑒定，連續(xù)6次進樣的重復(fù)性RSD在18%以內(nèi)。
儀器攜帶方便，結(jié)合手持氣體采樣探頭能進行現(xiàn)場檢測，檢測周期在5 min以內(nèi)，節(jié)約采樣或送樣時間，及時快速地提供分析結(jié)果。方法在測定濃度范圍內(nèi)檢測重復(fù)性高，滿足現(xiàn)場分析要求。
該方法具有操作簡單，分析速度快等優(yōu)點，尤其適合于現(xiàn)場應(yīng)急檢測，同時也適用于污染源排查、職業(yè)**等領(lǐng)域空氣中揮發(fā)性有機物的現(xiàn)場檢測。
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