探討氣象色譜法測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)研究

王曉津

【摘要】揮發(fā)性有機(jī)物，是污染環(huán)境空氣的最主要元兇，具有著極大的危害性。本文主要針對(duì)氣象色譜法測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)展開了探究，通過結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)氣象色譜法測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)作了系統(tǒng)的闡述和分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】氣相色譜法；環(huán)境空氣；揮發(fā)性有機(jī)物

0前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)空氣質(zhì)量的要求越來越高，這就使環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物測(cè)定的工作被重視?；诖耍疚木蜌庀笊V法測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1.方法原理

用不銹鋼罐搜集空氣，除去H2O和CO2以及樣品預(yù)冷濃縮后，快速注入色譜柱。樣品經(jīng)色譜分離后由質(zhì)譜檢測(cè)。此方法用于將環(huán)境空氣采入氣罐中分析。然而，在某些情況下，在氣罐中的氣體混合物組分將發(fā)生改變以至于不能代表被采集的樣品。例如樣品在低濕條件下某些VOCs將在氣罐壁上而損失掉。假如氣罐被加壓，高濕度的樣品中的水被濃縮可能導(dǎo)致水溶性化合物損失。因?yàn)闅夤薇砻婷娣e有限，所有的氣體都爭(zhēng)可提供的活性點(diǎn)。因此不能確定絕對(duì)存儲(chǔ)穩(wěn)定期限。幸運(yùn)的是在正常采集環(huán)境空氣的使用條件下，即使儲(chǔ)存30天罐中的大多數(shù)VOCs都接近它們?cè)嫉臐舛取?/p>

一種稱之為微型吹掃捕集的三級(jí)濃縮技術(shù)應(yīng)用于分析空氣中的非極性揮發(fā)性有機(jī)物。類似于分析水中揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃捕集，僅在規(guī)模上小一些。從罐中取出已知體積的氣體樣品，樣品在第一級(jí)冷阱中（內(nèi)裝玻璃微球，-150至-170℃）冷凝濃縮，之后冷阱被加熱到10-20℃（取樣過程中樣品中的一部分水蒸氣先變冰后變成水），保持此溫度同時(shí)通入高純氦氣。將其中的有機(jī)物傳遞到第二級(jí)冷阱（內(nèi)裝Tenax填料）中。此時(shí)第二級(jí)冷阱溫度為-30至-40℃。用氦氣將VOCs從第一級(jí)冷阱中吹到第二級(jí)冷阱中，并且攜帶的水分不足0.5μL。此氦氣也將CO2、O2等從二級(jí)冷阱中吹出。之后，為了迅速將VOC注入分析柱中，第二級(jí)冷阱被加熱至180℃并反吹將其中捕集的VOCs進(jìn)一步聚焦到第三級(jí)冷阱（一個(gè)小體積低溫捕集管-170℃）中。再將第三級(jí)冷阱加熱，載氣將其帶入氣相色譜柱分離。即可將VOCs解析到分析柱中進(jìn)行分析。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和設(shè)備

GC6890N氣相色譜儀；

MSD5973I質(zhì)譜儀；

HP-1毛細(xì)管柱：50m×0.32mm，1.05μm膜厚；

7100A預(yù)濃縮儀；

4600A氣體動(dòng)態(tài)稀釋儀；

3.1.00A氣罐清洗儀；

氣罐。

3.2 分析步驟

3.2.1 氣相色譜條件

色譜條件必須使苯和四氯化碳達(dá)到基線分離；

進(jìn)樣口溫度：150℃；

傳輸線溫度：150℃；

升溫程序：-50℃（2min）8℃/min200℃（保持直到所有目標(biāo)化合物流出）

柱流量：1.5mL/min；

氣相色譜與預(yù)濃縮儀連接方式：將氣相色譜毛細(xì)柱的一端接入氣體濃縮器的入口。

3.2.2 質(zhì)譜條件

掃描范圍：35—300amu；掃描速度：0.6—1s/scan；離子源：EI源；離子化能量：70eV；電子倍增器電壓：與調(diào)諧電壓一致；接口溫度：280℃。

3.2.3 預(yù)濃縮儀操作條件

閥溫：100℃捕獲流速：10mL/min

傳輸線溫度：100℃捕獲體積：40mL

加熱線溫度：100℃模塊2

內(nèi)標(biāo)沖洗時(shí)間：5s冷阱溫度：-30℃

捕獲流速：100mL/min解析溫度：180℃

模塊1解析時(shí)間：3.5min

冷阱溫度：-150℃烘烤溫度：190℃

預(yù)熱溫度：10℃烘烤時(shí)間：5min

解析溫度：10℃模塊3

烘烤溫度：150℃冷阱溫度：-160℃

烘烤時(shí)間：12min解析時(shí)間：2min

模塊到模塊2烘烤時(shí)間：4min

3.2.4 樣品采集及分析

氣體樣品被采入經(jīng)過特殊處理的鈍化不銹鋼氣罐中。在氣罐清洗儀上預(yù)先清潔好采樣罐（裝過高濃度樣品的采樣罐，用濕零空氣加壓并保持至少12h后用GC-MS分析，每種目標(biāo)化合物要小于0.2ppbv，（1ppbv苯相當(dāng)于0.0035mg/m3苯）并抽好真空（6—10Pa）。標(biāo)準(zhǔn)樣品的準(zhǔn)備：將標(biāo)氣鋼瓶及高純氮?dú)怃撈柯?lián)在氣體動(dòng)態(tài)稀釋儀上，在工作站上設(shè)好稀釋倍數(shù)（一般稀釋成10ppbv），打開鋼瓶閥門調(diào)好兩種氣體的流速并平衡幾分鐘后，取一預(yù)先清洗好并抽好真空的氣罐聯(lián)在氣體動(dòng)態(tài)稀釋儀上，打開氣罐閥門并使稀釋好的標(biāo)氣沖入氣罐中，待到氣罐達(dá)到一定壓力后，關(guān)閉氣罐閥門以及鋼瓶氣閥門。關(guān)閉氣體動(dòng)態(tài)稀釋儀。校準(zhǔn)曲線使用5個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)的濃度（體積分?jǐn)?shù)）分別為1，2，5，10和25ppbv。

采用直接采樣模式即安上微孔過濾采樣頭后，打開氣罐閥門，15—30s后關(guān)閉閥門，罐內(nèi)壓力接近大氣壓，也可采用加壓采樣模式。加壓采樣需要額外的泵提供正壓。如果進(jìn)行定時(shí)采樣時(shí)，應(yīng)先安裝好流速控制閥，打開罐閥，控制流量采樣。采樣完后，關(guān)好罐閥。采集完樣品后，將氣罐放在預(yù)濃縮儀自動(dòng)進(jìn)樣器上，在工作站上設(shè)好操作參數(shù)后即可分析。對(duì)于環(huán)境空氣一般進(jìn)樣體積為400mL。圖1為77種揮發(fā)性有機(jī)化合物的總離子流圖。

4.結(jié)語

綜上所述，揮發(fā)性有機(jī)物是如今空氣污染的主要危害之一，因此，在以保護(hù)環(huán)境為時(shí)代發(fā)展主題的今天，做好對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定有著十分重要的作用。而本文通過結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定作了系統(tǒng)的闡述和分析，以供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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