熱脫附—?dú)庀嗌V法在線分析環(huán)境空氣中57種揮發(fā)性有機(jī)物

陳鳳　趙秋月　喬月珍　祁夢　李春燕　徐勇

【摘要】：建立了熱脫附一—?dú)庀嗌V在線分析環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的方法，對(duì)冷阱富集與解吸的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，樣品通過熱脫附儀采樣富集在電子制冷的冷阱中，再加熱從冷阱解吸出來，高碳C6-C12組分通過弱極性柱（甲基硅柱）可實(shí)現(xiàn)很好分離，低碳C2-C5組分先經(jīng)弱極性柱預(yù)分離，再通過Dean's Switch切換技術(shù)將其切入氧化鋁PLOT色譜柱上進(jìn)一步分離。對(duì)整個(gè)分析方法進(jìn)行了驗(yàn)證.57種VOCs 1.28-37.6?g/m3范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.995，能夠保證準(zhǔn)確定量。此外，方法穩(wěn)定可靠，精密度均小于5%，在600mL的進(jìn)樣量下，VOCs的最低檢出限在0.025-0.313?g/m3之間，完全滿足環(huán)境空氣VOCs的監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】： 熱脫附系統(tǒng)；氣相色譜；揮發(fā)性有機(jī)物；環(huán)境空氣

Abstract： In this study，we developed a new method based on a ThermalDesorption-GC System for the on-line analysis of 57 volatile organic compounds（VOCs） from ambient air. We optimized the relevant parameters of cold trap and desorption in thermal desorption （TD） systems.The sampleis drawn into the cooled trap， When the trap is heated， the compounds are desorbed from the cold trap and injected into the GC system. Themore-volatile fraction is separated on a Al2O3/Na2SO4 PLOT column whereas the less-volatile fraction （C6-C12）isseparated on a dimethyl siloxane column based on the Dean's Switch technology.It was found that this method has a good linearity in the concentration range of 1.28-37.6?g/m3，and the correlation coefficients（r） for all compounds are higher than 0.995. Moreover， the method is stable，Relative standard deviation lower than 5%，and therefore is suitable for extensive use. The detection limits of 57VOCs are bewteen 0.025-0.313?g/m3，which are sensitive enough for ambient air monitoring.

Keywords： thermal desorption （TD） systems，gas chromatography，volatile organic compounds. ambient air

揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）是對(duì)流層臭氧（O3） 和二次有機(jī)氣溶膠（SOA）的重要前體物 [1，2]，因此其光化學(xué)氧化過程對(duì)城市和區(qū)域大氣O3和灰霾等大氣復(fù)合污染的形成至關(guān)重要。此外，VOCs還會(huì)損害人體健康，除了刺激感覺器官外，還可能損害細(xì)胞內(nèi)部代謝，對(duì)人體產(chǎn)生諸多不良影響[3]，EPA制定的大氣有毒物質(zhì)名單中就有50多種屬于VOCs【4】。因此環(huán)境空氣中VOCs的監(jiān)測一直都是環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。

我國自2008年開始開展大氣中VOCs監(jiān)測方法的標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，之后針對(duì)環(huán)境空氣陸續(xù)出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)方法[5-9]，如《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測定 罐采樣/氣相色譜一質(zhì)譜法》（ HJ 759-2015）。但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室空氣監(jiān)測方法存在很大的局限性，比如，分析監(jiān)測的滯后，監(jiān)測樣品的數(shù)目的限制及在樣品的取樣、運(yùn)輸與儲(chǔ)存的過程中發(fā)生的樣品損失等使監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)偏差，因此會(huì)很難全面實(shí)時(shí)了解空氣污染的現(xiàn)狀，污染物的排放來源及重點(diǎn)工業(yè)區(qū)特征污染因子等，當(dāng)然也就不利于監(jiān)管部門及時(shí)制訂規(guī)范對(duì)污染物進(jìn)行有效防治，更不利于應(yīng)對(duì)突發(fā)污染事件時(shí)，及時(shí)采取相應(yīng)的管控措施。現(xiàn)在隨著人們對(duì)空氣質(zhì)量的渴求及政府部門日益嚴(yán)格的空氣環(huán)境監(jiān)管要求，在重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)工業(yè)區(qū)及重點(diǎn)污染源配套相關(guān)在線監(jiān)測系統(tǒng)加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測就顯得越發(fā)地迫在眉睫。

為了全面、準(zhǔn)確地對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行監(jiān)測，本研究采用熱脫附在線采樣，通過電子制冷濃縮——?dú)庀嗌V法分析，有效避免了離線分析的缺陷，為進(jìn)一步完善大氣環(huán)境VOCs標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測方法的體系提供技術(shù)支持.

1、實(shí)驗(yàn)部分（Experimental section）

1.1儀器與試劑

Clarus 580 氣相色譜（PerkinElmer公司，美國）；TurboMatrix 100TD（PerkinElmer公司，美國）自動(dòng)稀釋系統(tǒng)（Entech公司，美國）；蘇碼罐，15 L（Entech公司，美國）。

VOCs混合標(biāo)氣（PMAS）：56種組分（m-Xylene和p-Xylene合視為一種組分），濃度范圍20-50ppbc（1.28-37.6?g/m3）；VOCs混合標(biāo)氣（PMAS）：56種組分，濃度為1.0 ppm（1.16-7.60mg/m3，Lind公司，美國）；高純氦氣（99.999%）。endprint