大气环境中有机污染物检测方案(气质联用仪)

中原经济区环境保护暨大气环境与气候学术会议论文集一190- 固相微萃取/便携式气质联用在大气分析中的应用 王斌 王增辉 Chuck Sadowski (1.北京普利泰科仪器有限公司；2.Torion Technologies Inc) 摘要：我们利用固相微萃取/便携气质联用监测手段，快速、准确地对甘肃省兰州市西固区某处的低空大气环境进行了实时的检测，发现：大气中存在大量的苯系物、烷烃、醇，以及少量的低分子酮类、酯类化合物。其中，每个样品利用固相微萃取富集时间5至10min之间，美国TORION公司的便携气质在检测过程中，每个样品在3min之内就能准确得到结果。由此，固相微萃取多点迅速采样和便携气质快速检测的结合，非常适合环境大气污染快速反应监测、食品中毒事件现场分析、安检安保的实时监测以及野外采样检测等领域的应用，此检测手段的推出，必将得到相关部门的关注。 关键词：固相微萃取 便携气质 大气环境监测 由于固相微萃取在富集、提取样品过程中无需任何前处理手段，近年来被广泛应用于环境、食品、动植物组织等领域样品的挥发性和半挥发性有机物提取中[-31，而便携式GC/MS作为一种新兴的检测工具，在当今中国环境监测领域被普遍采用。美国TORION公司生产的TRIDION-9便携GC/MS结合了固相微萃取提取、富集进样技术，而固相微萃取在挥发性和半挥发性样品检测范围内已得到广泛的应用。我们曾在甘肃兰州市西固区某处一定区域范围内利用固相微萃取提取、富集样品的技术，多点采集了低空大气中存在的有机物，结合美国TORION公司生产的TRIDION-9便携气质，现场实时定性检测了这些有机物。当前，此检测技术在突发性事件分析检测中显示出无可比拟的优势。 1实验部分 1.1实验设备 安装65Hm PDMS/DVB固相微萃取吸附头的进样手柄；；TRIDION-9便携气质联用主机，质谱的质量分析器为具有专利技术的环形离子阱；4L氦气钢瓶，以及钢瓶和便携气质连接头；220V外接电源线，电源有环境监测移动车提供； GPS定位仪。 1.2检测方法 1.2.1采集样品方式 带有65Hm的PDMS/DVB吸附头的固相微萃取进样手柄，直接吸附街面低空大气中有机物， SPME吸附头的吸附涂层长约1cm。分别在一定区域的四个精确位置进行采集样品，吸附时间分别为5min， 5min，10min， 10min 1.2.2气相色谱/质谱条件 载气为高纯氦气；；气相进样口温度，270℃；不分流进样5Sec，分流比10：：1；色谱柱型号MXT-5，规格5m×0.1mm×0.4um；升温程序：50℃保持10Sec， 2℃/Sec升温至270℃，保持10Sec，分析时间127Sec。质谱条件：灯丝电流 图1 便携式GC/MS检测到1号样品总离子流图 1.0uA；检测器电压1525mV，全扫描检测，扫描范围：40-500amu。 2 结果和讨论 2.1检测结果 1号样品：SPME吸附时间5min； GPS信息：北纬36.109358，东经103.654360；大气环境温度：：零下5℃. 表1 1号样品检测结果 样品编号 保留时间(Sec) 样品名称 1 17.38 Propane， 2-methoxy-2-methyl- 2 24.69 Benzene 3 30.03 Cyclohexanone 4 33.19 1-Hexanol， 2-ethyl- 5 34.26 Toluene 6 35.19 1-Undecanol 7 43.30 Octane， 1-chloro- 8 44.10 p- xylene 9 45.83 1-Octanol， 2-butyl- 10 46.36 Felbamate 11 54.74 2，2-Dimethyl-3-hydroxypropionaldehyde 12 66.04 Octanal， 7-methoxy-3，7-dimethyl- 13 84.78 7-Amino-4-methyl-2-quinolinol 2号样品：SPME吸附时间5min； GPS信息：北纬36.110850， 东经103.652599；大气环境温度：零下5℃。 图2便携式GC/MS检测到2号样品总离子流图 表22号样品检测结果 样品编号 保留时间 (Sec) 样品名称 24.23 Benzene 2 34.03 l， 3，5-Cycloheptatriene 3 36.28 2，4，6，8-Tetramethyl-1-undecene 4 43.19 Ethylbenzene 5 43.99 Benzene， 1，3-dimethyl- 6 46.11 Styrene 3号样品：SPME吸附时间10min； GPS信息：北纬36.110353，东经103.653213；大气环境温度：零下5℃ 图3便携式GC/MS检测到3号样品总离子流图 表3 3号样品检测结果 样品编号 保留时间(Sec) 样品名称 24.52 Benzene 2 34.41 Toluene 3 36.67 Hexane， 2，3，4-trimethyl- 4 43.59 Ethanol，2，2'-(nitrosoimino)bis- 5 44.24 Ethylbenzene 6 46.08 2，2-Dimethyl-1，3-butanediol 7 46.47 Felbamate 8 52.99 Ethanol.， 2-(2-ethoxyethoxy)- 9 55.12 1，3-Propanediol， 2-(hydroxymethyl)-2-methyl- 10 55.92 Tetramethyl orthocarbonate 11 63.64 3-Pentanol， 2，4-dimethyl- 12 71.61 3-Hexanol， 2，2-dimethyl- 13 73.34 5，6-Dihydro-5-methyluracil 14 79.06 Propane， 2-methoxy-2-methyl- ( 4号样品：SPME吸附时间10min； GPS信息： 北 纬36.110721，东经103.6561 4 2；大气环境温度： ：零下5℃ ) Scan-567 RT-67.8820 (Sec) Abun-2.742 SInten=0.00 图4便携式GC/MS检测到4号样品总离子流图 表4 4号样品检测结果 样品编号 保留时间(Sec) 样品名称 32.22 Toluene 2 34.96 Decane 3 39.48 1-Hexadecanol 4 42.98 Ethylbenzene 5 43.14 o-Xylene 6 45.49 Styrene 7 45.18 Tridecane 8 52.31 Benzene， 1-ethyl-2-methyl- 9 54.49 Tridecane 10 55.22 Benzene， 1-ethyl-3-methyl- 11 55.38 Benzene， 11-ethyl-4-methyl- 12 58.36 Limonene 13 60.82 Benzene， 1，2-diethyl- 14 63.09 // 15 73.06 Naphthalene 16 81.76 Naphthalene， 1-methyl- 17 83.28 Naphthalene， ，42-methyl- 其中， “//”为未确认化合物 2.2总结与讨论 经过固相微萃取/便携气质检测发现：此区域低空大气环境中存在大量的苯系物、醇，，以及少量的酮、酯类化合物。长期生活在此大气环境中的居民，其健康程度值得关注。 固相微萃取/便携气质检测技术从采集样品、仪器开机运行样品、到数据分析整个过程只需20min左右，其中在样品采集过程中我们用SPME直接在大气环境中吸附，不存在样品前处理、仪器长时间抽真空、升温等一系列耗时的工作。美国Torion公司的便携GC/MS连接上载气、接通电源后，从开机到系统运行、开始检测样品只需3min到5min。另外，美国Torion公司的便携气质配备有专用电池和便于携带的载气钢瓶，且耗材耐用、价格低廉。 SPME/便携GC/MS的应用领域非常广泛，非常适合在环境快速反应监测、食品安全、实验室野外样品筛选、公安刑侦、安检安保等领域应用。 ( 参考文献 ) ( [1]杨宇川，何小波，辉永庆等. 固相微萃取-标准加入法检测空气中的苯系物(J).分析实验室，2009年，第28 卷第7期：46-49 ) ( [2]王艳丽，魏恩棋.固相微萃取在空气有机污染物监测的应用(J).环境科学与管理，2011年，第36卷第8期： 137-139 ) ( [3]陈志杰，杨振东，顾振新.顶空固相微萃取气质联用检测灵芝菌丝体挥发性风味物质(J).食品研究与开发，2010年，第31卷第2期： 132-135 )