室内空气中总挥发性有机物（TVOC）检测方案(热解吸仪)

SSL-CA20-597Excellence in Science Excellence in ScienceGCMS-409 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.- Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 热脱附 -GCMS 法测定室内空气中总军发性有机物(TVOC) GCMS-409 摘要：本文利用岛津 TD-30R热脱附进样系统，结合 GCMS-QP2020 NX 气相色谱-质谱联用仪，建立了室内空气中总挥发性有机物((TVOC)的测定方法。结果表明，在25~1000 ng的质量范围内22种特征目标化合物标准曲线线性关系良好，相关系数R均在0.994以上。平行6次测定各组分峰面积RSD 均在9.0%以下。空气采样量为5L，22种特征目标化合物检出限在 0.002~0.031 ug/m³之间，定量限为0.008~0.102 ug/m³之间。该方法可以满足 GB/T 18883-2020《室内空气质量标准》(征求意见稿)附录F对室内空气中TVOC的检测要求。 关键词：热脱附进样系统气相色谱质谱联用仪室内空气 TVOC 挥发性有机物，常用 VOCs表示，根据世界卫生组织(WHO)的定义， VOCs 是在常温下沸点在50℃~260℃的各种有机化合物。这些物质按其化学结构可分为烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、酮类、醛类、胺类等。一般将在气相色谱非极性柱上保留时间在正己烷和正十六烷之间的已知与未知 VOCs 总称为总挥发性有机物，用 TVOC 表示。 近年来，人们的居住和办公条件不断改善，各种新型装饰装修材料，家具大量涌入室内，随之而来的室内空气 VOCs 问题也越来越受到人们的重视。室内的TVOC 主要是由建筑材料，室内装饰材料及生活和办公用品等散发出来。研究表明，即使室内空气中单个 VOC含量较低，但多种 VOCs的混合存在及其相互作用会造成危害强度增大，引起头晕、头痛、嗜睡、胸闷等症状，严重时可损伤肝脏和造血系统。 为加强对室内空气质量的监控，国家市场监督管理总局与中国国家标准化管理委员会联合发布了 GB/T18883-2020《室内空气质量标准》 (征求意见稿))，其附录F：室内空气中总挥发性有机物 (TVOC) 的测定列出了22种特征目标化合物及 TVOC 的完整检测方法。本文参照该方法，利用岛津TD-30R热脱附进样系统，结合 GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪，建立了室内空气中 TVOC 的测定方法。该方法满足前述标准对室内空气中 TVOC 的检测要求。 1.2分析条件 TD条件： 脱附温度：250C 热脱附流量：60mL/min 脱附时间：8min 聚焦管冷却温度：-20C GCMS条件 色谱柱：SH-Rxi-5Sil MS (30 m×0.25mm×0.25um) 柱温程序：40℃(15 min)_10℃ /min_320℃ (7 min) 流速控制方式：恒流方式 柱流速：0.8mL/min 进样方式：分流进样 分流比：20：1 聚焦管加热温度：260℃ 聚焦管脱附时间：3 min 阀温度：260℃ 传输线温度：260℃ 离子化方式：EI 离子源温度：240℃ 色谱质谱接口温度：300℃ 检测器电压：调谐电压+0.1kV 采集模式： Scan， 扫描范围40-300 amu 样品前处理 标准曲线溶液配制：将1000 ug/mL的含22种特征目标化合物标准溶液用甲醇配置成2.5、5、10、20、50、100ug/mL 的标准使用液备用。 室内空气采集：利用气体采样泵、Tenax TA 采样管，以100 mL/min 的抽速，采集空气50 min，然后将采样管于上述分析条件下分析(采样管在采样前需充分老化))o 结果与讨论 3.122种特征目标化合物标样色谱图 向 Tenax-TA 管中添加一定量的22种特征目标化合物混合标准溶液，该混合标品色谱图见图1，相关化合物信息见表1，部分化合物质量色谱图如图2所示。 图122种特征目标化合物标准品色谱图(添加质量：1000 ng) 表1222种特征目标化合物信息 No. 化合物名称 英文名称 CAS号 保留时间 (min) 定量离子 (m/z) 定性离子 (m/z) 正己烷 n-Hexane 110-54-3 2.366 57 41、86 2 乙酸乙酯 Ethyl Acetate 141-78-6 2.469 43 61、45 3 三氯甲烷 Trichloromethane 67-66-3 2.568 83 47 4 苯 Benzene 71-43-2 2.967 78 77 5 四氯化碳 Carbon Tetrachloride 56-23-5 3.008 117 78 6 环己烷 Cyclohexane 110-82-7 3.009 84 56 7 正庚烷 Heptane 142-82-5 3.52 43 71 8 三氯乙烯 Trichloroethylene 79-01-6 3.526 60 95 9 甲基环己烷 Methylcyclohexane 108-87-2 4.042 83 55 10 甲苯 Toluene 108-88-3 5.16 91 92、65 11 正辛烷 Octane 111-65-9 6.482 85 43、57 12 四氯乙烯 Tetrachloroethylene 127-18-4 6.653 166 129 13 乙酸丁酯 Acetic acid， butyl ester 123-86-4 7.249 56 43 14 氯苯 Benzene，chloro- 108-90-7 8.861 77 112 15 乙苯 Ethylbenzene 100-41-4 9.944 91 106 16 间二甲苯 m-Xylene 108-38-3 10.672 91 106 17 对二甲苯 p-Xylene 106-42-3 10.774 91 106 18 苯乙烯 Styrene 100-42-5 12.562 104 103 19 邻二甲苯 o-Xylene 95-47-6 12.643 91 106 20 正壬烷 Nonane 111-84-2 14.043 43 57 21 1，4-二氯苯 1，4-Dichlorobenzene 106-46-7 20.195 146 111 22 正十六烷 n-Hexadecane 544-76-3 29.864 57 71 图22部分特征目标化合物质量色谱图(添加质量：25ng) 3.2标准曲线和检出限 在 Tenax TA 采样管中注入10 uL上述配置好的各标准溶液，以100 mL/min 的流量通氮气10 min， 密封采样管两端。制备成特征目标化合物含量分别为25、50、100、200、500、1000 ng的标准系列管，，于上述1.2分析条件下分析。以浓度为横坐标，以物质的响应值为纵坐标，建立标准曲线，部分组分的标准曲线如图3所示，以三倍基线噪音作为物质的检出限，十倍基线噪音作为物质的定量限，各物质的相关系数、检出限及定量限见表2。 Conc.(ng) Conc. (ng) Conc.(ng) 苯乙烯 邻二甲苯 正壬烷 图3部分特征目标化合物校准曲线 表2各特征目标化合物相关系数、检出限及定量限 No. 化合物名称 相关系数 检出限 定量限 (ug/m) (ug/m) 正己烷 0.9977 0.012 0.039 2 乙酸乙酯 0.9997 0.024 0.079 3 三氯甲烷 0.9995 0.009 0.031 4 苯 0.9999 0.004 0.013 5 四氯化碳 0.9979 0.017 0.057 6 环己烷 0.9998 0.018 0.061 7 正庚烷 0.9999 0.028 0.092 8 三氯乙烯 0.9980 0.031 0.102 9 甲基环己烷 0.9997 0.009 0.030 10 甲苯 0.9997 0.002 0.008 11 正辛烷 0.9997 0.008 0.025 12 四氯乙烯 0.9998 0.009 0.030 13 乙酸丁酯 0.9999 0.014 0.045 14 氯苯 0.9999 0.009 0.031 15 乙苯 0.9997 0.005 0.017 16 间二甲苯 0.9991 0.009 0.030 17 对二甲苯 0.9996 0.010 0.035 18 苯乙烯 0.9997 0.005 0.016 19 邻二甲苯 0.9998 0.008 0.025 20 正壬烷 0.9999 0.016 0.054 21 1，4-二氯苯 0.9998 0.003 0.009 22 正十六烷 0.9946 0.006 0.020 3.3重复性实验 在 100 mL/min 的氮气流量下，注入10uL标准溶液(浓度： 10 pg/mL)于 Tenax TA 采样管中，22种特征目标化合物质量均为 100 ng，平行处理6根采样管，进样分析后，得到峰面积重复性结果见表3。 表3 22种特征目标化合物峰面积重复性结果 No. 化合物名称 1 2 3 4 5 6 RSD((%) 1 正己烷 787476 793489 860424 769489 740598 756345 5.35 2 乙酸乙酯 1545227 1606242 1686733 1558369 1544317 1509255 4.00 3 三氯甲烷 885442 893410 997308 893542 937170 798430 7.27 4 苯 2460892 2538612 2692780 2453552 2468266 2448723 3.79 5 四氯化碳 421203 418784 487429 410915 431061 382589 8.13 6 环己烷 424161 416660 494681 409349 410704 386316 8.74 7 正庚烷 1110326 1129059 1184272 1092878 1084731 1095514 3.30 8 三氯乙烯 220145 227606 238670 224970 221891 218030 3.29 9 甲基环己烷 682355 686710 805994 687355 684133 646637 7.83 10 甲苯 2443786 2577409 2667494 2498230 2443239 2646310 3.89 11 正辛烷 738959 780527 810100 749491 736761 796339 4.07 12 四氯乙烯 523497 559314 574540 536684 526882 574089 4.22 13 乙酸丁酯 760514 815320 843962 785375 765115 838594 4.54 14 氯苯 1023355 1096380 1129743 1046449 1030730 1160135 5.22 15 乙苯 2495645 2661290 2800263 2573533 2553767 2764619 4.62 16 间二甲苯 1950156 2065273 2096747 1994205 2080785 2133306 3.33 17 对二甲苯 2359733 2548251 2690802 2458242 2302935 2625042 6.06 18 苯乙烯 1602238 1706964 1761987 1640630 1608077 1776592 4.56 19 邻二甲苯 2197222 2294749 2380697 2256447 2214116 2376015 3.45 20 正壬烷 1315457 1358665 1431752 1326230 1302158 1475370 5.12 21 1，4-二氯苯 948922 1014670 1038723 961384 946445 1065998 5.11 22 正十六烷 1791995 1915812 1908343 1811132 1763463 1915851 3.78 3.4室内空气样品测试 采用 Tenax-TA 采样管采集某室内空气，采用前述测试方法进行测定，样品色谱图见图4，测试结果见表4。除这22种特征目标化合物之外的其他满足 TVOC 定义要求的 VOCs 以甲苯(以TIC定量)的交准曲线进行计算。按照 GB/T 18883-2020《室内空气质量标准》附录Ｆ的规定， TVOC 浓度应合并特征目标化合物和浓度大于2ug/m³的未校正化合物(以甲苯计)。 图4某室内空气样品色谱图 表4室内空气样品测试结果(ug/m) No. 化合物名称 测定结果 No. 化合物名称 测定结果 1 正己烷 19.22 13 乙酸丁酯 N.D. 2 乙酸乙酯 3.34 14 氯苯 N.D. 3 三氯甲烷 2.19 15 乙苯 1.99 4 苯 2.70 16 间二甲苯 5.69 5 四氯化碳 N.D. 17 对二甲苯 N.D. 6 环己烷 N.D. 18 苯乙烯 2.93 7 正庚烷 N.D. 19 邻二甲苯 1.95 8 三氯乙烯 N.D. 20 正壬烷 N.D. 9 甲基环己烷 N.D. 21 1，4-二氯苯 N.D. 10 甲苯 17.51 22 正十六烷 2.59 11 正辛烷 N.D. 23 未校正化合物 96 12 四氯乙烯 N.D. 24 TVOC总量 156 注：1)N.D.表示未检出 结论 本文利用岛津 TD-30R热脱附进样系统，结合 GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪，建立了室内空气中总挥发性有机物(TVOC) 的测定方法。结果表明，在25~1000 ng 的质量范围内22种特征目标化合物组分标准曲线线性关系良好，相关系数R均在0.994以上。平行6次测定各组分峰面积 RSD 均在9.0%以下。空气采样量为5L，22种特征目标化合物检出限在 0.002~0.031ug/m³之间，定量限为 0.008~0.102 ug/m³之间。使用此方法测试某室内空气 TVOC 值为 156 ug/m。该方法可以满足 GB/T 18883-2020《室内空气质量标准》(征求意见稿)附录F对室内空气中 TVOC 的检测要求。 岛津应用云 本文利用岛津TD-30R热脱附进样系统，结合GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪，建立了室内空气中总挥发性有机物（TVOC）的测定方法。结果表明，在25~1000 ng的质量范围内22种特征目标化合物标准曲线线性关系良好，相关系数R均在0.994以上。平行6次测定各组分峰面积RSD均在9.0%以下。空气采样量为5 L，22种特征目标化合物检出限在0.002~ 0.031 μg/m3之间，定量限为0.008~ 0.102 μg/m3之间。该方法可以满足GB/T 18883-2020 《室内空气质量标准》（征求意见稿）附录F对室内空气中TVOC的检测要求。