氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析城市大氣顆粒物中的有機成分

鄭柳青 沈賽燕(浙江省環(huán)境保護科學(xué)設(shè)計研究院 浙江 杭州 310007)

前言：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化進程不斷加快，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口飛速增加，也是的城市大氣污染的程度日益嚴(yán)重。在大氣污染中，大氣顆粒物是一種重要的污染物，會對人體健康以及城市局部環(huán)境、氣候等產(chǎn)生重要的影響。最近幾年，人們對于大氣污染的研究主要傾向于PM10和PM2.5等細(xì)顆粒物，尤其是PM2.5中有機物的研究，可以幫助人們了解大氣環(huán)境的質(zhì)量狀況，為城市大氣污染的改善和治理提供必要的參考依據(jù)。

一、大氣顆粒物概述

顆粒物又稱塵，是存在于大氣中的固體或者液體顆粒狀物質(zhì)，可以分為一次顆粒物和二次顆粒物，其中一次顆粒物主要是天然污染源以及人物污染源釋放到大氣中，造成直接污染的顆粒物，如土壤粒子、海鹽顆粒等。二次污染物是由大氣中某些污染氣體組分(氮氧化物、二氧化硫等)之間，或者這些組分與大氣中的正常組分(氧氣、氮氣等)之間通過各種化學(xué)反應(yīng)生成的顆粒物，如硫酸鹽等。大氣顆粒物對于人體和環(huán)境的危害是十分巨大的，不僅會影響人體健康，還會對可見光進行散射，造成大氣能見度的降低，甚至如果顆粒物含量較大，還會干擾太陽和地面的輻射，造成地區(qū)性乃至全球性的氣候變化。

二、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用，是指氣相色譜法-質(zhì)譜法的聯(lián)合應(yīng)用，簡稱氣質(zhì)聯(lián)用，是一種結(jié)合氣相色譜和質(zhì)譜的特性，在試樣中對不同物質(zhì)進行鑒別的方法，其在多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如藥物檢測、火災(zāi)調(diào)查、環(huán)境分析、未知樣品測定等，同時，也可以用于識別物質(zhì)中以前認(rèn)為被識別前就已經(jīng)蛻變了的痕量元素。在現(xiàn)代化計算機技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀被廣泛地應(yīng)用在水、空氣、土壤等的環(huán)境檢測中，分析其中的污染成分，從而為環(huán)境污染的治理工作提供良好的參考和借鑒。

三、實驗與分析

針對國內(nèi)某城市的大氣污染情況，運用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法，對大氣顆粒物中的有機成分進行檢測和分析，為大氣污染的治理提供科學(xué)依據(jù)。

1.實驗部分

(1)儀器與試劑的準(zhǔn)備

采用的GC-MS聯(lián)用儀(氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀)，Turbo Mass-Auto system XL型；TH-16A型大氣顆粒物智能采樣儀；KQ-250B超聲波清洗器；LABOROTA-4003旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；QM-A石英纖維濾膜；BS/BT系列精密電子天平秤。試劑采用色譜級二氯甲烷、甲醇，以及二氧化硅干燥劑，采用去離子水作為實驗用水。

(2)樣品的采集

儀器準(zhǔn)備完成后，需要對大氣顆粒物進行樣品的采集工作，采樣區(qū)域選擇該市某科研大樓附近，共分為三個采樣階段，第一階段采用6張采樣膜，采樣時間10天，第二階段采用12張采樣膜，采用時間13天，第三階段采用20張采樣膜，采樣時間90天。

采樣完成后，在實驗室環(huán)境中，將石英濾膜放入125mL的廣口瓶中，加入50mL左右的容積，然后蓋上蓋子，使用超聲提取5次，前3次采用二氯甲烷溶劑，后2次采用甲醇溶劑，每次提取時間為20m in。之后，將提取液合并，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，將其濃縮至5mL，之后使用高純度的氮氣，繼續(xù)濃縮至1mL,使用0.45μm微孔濾膜進行過濾后，放入GC-MS聯(lián)用儀進行分析。

2.結(jié)果與討論

經(jīng)過測試，在氣相色譜分析中，進樣35m in后，試樣中的有機物就可以完全分離，因此將分析時間確定在35m in。同時，根據(jù)相似相溶的原理，采用80m SE-54色譜柱進行分析。為了保證分析結(jié)果，要保證進樣口的溫度為300℃。

運用GC-MS聯(lián)用儀，對樣品進行分析，在得到氣相色譜圖后，與儀器附帶的質(zhì)譜庫進行對比，經(jīng)適當(dāng)放大、除噪音處理后，在譜庫中進行檢索。通過多次試驗對比，該市在夏季的大氣顆粒物中，存在19種有機物，包括12種烷烴、4種烯烴、1種醇類、1種酯類、1種酮類。而秋季大氣顆粒物中有機物有21種，包括12種烷烴、5種烯烴、2種醇類、1種酯類、1種酮類。將兩者進行對比分析，發(fā)現(xiàn)在秋季大氣有機物中，烷烴的種類和數(shù)量發(fā)生了較大的變化，除夏季樣品中存在的10種烷烴，還出現(xiàn)了多種新的種類，如戊烷等。而其他有機物也出現(xiàn)了一定的變化，只有有機酯類與有機酮類沒有變化。而對冬季樣品的分析中，同樣出現(xiàn)了7種新的有機物，包括1種烷烴、2種烯烴、2種酮類、1種醇類以及1種酯類。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，冬季大氣污染情況較為嚴(yán)重，除了冬季少風(fēng)、空氣流通緩慢外，還與該市燃煤取暖有直接的關(guān)系。

與國內(nèi)同類實驗相比，該實驗得出的結(jié)論基本準(zhǔn)確，可以為大氣污染的治理提供科學(xué)合理的參考依據(jù)。

結(jié)語：總而言之，在當(dāng)前經(jīng)濟飛速發(fā)展的影響下，我國的城市化進程不斷加快，城市的大氣污染程度也日益嚴(yán)重，采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法，對大氣顆粒物中的有機成分進行分析，可以對大氣有機物進行定性和定量，從而明確污染的原因，為大氣污染的治理提供科學(xué)的參考依據(jù)，對城市大氣環(huán)境進行改善，推動城市的可持續(xù)發(fā)展。

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