吹扫捕集法分析挥发性有机化合物：使用安捷伦 5975C 气质联用仪成功进行 VOC 分析

    摘要

    尽管吹扫捕集GC/MS 法测定挥发性有机化合物获得了广泛应用，但在需要的浓度范围和要求的检出限上进行一致性操作还是会出现各种问题。本应用报告介绍了一种测试方法，可以持续生成高质量的数据，并已经过多个测试点的应用和测试。报告中涉及到的细节包括硬件要求、P&T 和GC/MS 参数、挥发性有机物（VOC）的标准制备以及满足USEPA 调谐要求并能提高灵敏度和稳定性的新型自动调谐方法。在0.25 μg/L 到50 μg/L 的特定浓度范围（USEPA 524.2）内进行初始校正生成的VOC 平均相对响应因子的%RSD 小于20%。报告还同时出具了0.10 μg/L 的方法检出限和0.10 μg/L 到100 μg/L浓度范围内的平均相对响应因子的数据。注重方法的这些细节会有助于确保P&T 和GC/MS 分析VOC 获得近似的结果。

    前言

    近年来，土壤/固体/污泥样品VOC 分析的商业化使得有必要对这一技术的历史和演变过程中的里程碑事件进行回顾，因为其基本原则在当今仍然适用。

    这种分析技术的第一个里程碑由USEPA-辛辛那提的化学家Tom Bellar 设立，他于1974 年发明了一种被称为吹扫捕集（P&T）的样品提取技术，该技术用于提取水和土壤中的痕量挥发性有机化合物，将当时分析仪器的测定水平和样品制备技术提高了几个数量级，将检出浓度降低至ppb 水平。以Tom Bellar 的发明为基础，两位Tekmar 公司（辛辛那提，俄亥俄）的创始人Lothar Witt 和Jim Grote 与美国环保局合作，于1976 年开发了第一台商业化的P&T 装置。将P&T 与GC 联用，使用一台或者多台二维（2-d）检测器，如电解电导检测器（ELCD）或光离子化检测器（PID），可以达到痕量浓度的检测水平。同一时期，质谱也开始作为VOC 分析的检测器。因为使用二维检测器的检测水平更有优势，而且为了使大口径色谱柱获得好的色谱分离效果而设定的载气流量往往受到限制，很少有人应用气相色谱和质谱联用（GC/MS）进行三维（3-d）检测，这种状态一直持续到80 年代初期到中期。

    VOC 分析，以及GC 分析的另一个重大里程碑一般来说发生在70 年代中到末期，那时HP 公司的科学家R.D. Dandeneau 和E.H. Zerenner 在第三届Hindelang 研讨会（1979 年4 月29 日到5 月3 日）上推出了一种聚酰亚胺涂层的熔融石英毛细管色谱柱[1]。在他们的介绍中，对这种薄壁、柔韧、熔融石英的色谱柱的产品和使用进行了描述，其管线采用的是HP 公司生产的光纤产品。Dandeneau 和Zerenner 注意到管线的薄壁会产生裂纹导致破损，所以他们在拉制完成后迅速在外壁覆盖上一层涂层。最初，覆盖的是硅橡胶，后来改为聚酰亚胺[2]。熔融石英色谱柱的引入使分离科学领域发生了革命性的改变。很快色谱柱供应商开始为各种应用生产熔融石英毛细管色谱柱替代过时的其他类型色谱柱[

    结论

     虽然作为全球环境实验室的标准分析方法，GC/MS 和P&T 联用分析VOC 的方法一直进行着改进。越来越低浓度的检测要求促进了这一发展，因此新型先进的技术起着决定性的作用。色谱柱和GC 进样口的衬管技术如超高惰性[UI] 处理提供了高度的稳定性和持久性。MSD 调谐方面的改进提供了更高的灵敏度和稳定性。自从5971A MSD 问世以来，BFB 自动调谐是MSD 技术最显著的增强之一。BFB 自动调谐将灵敏度提高到了ppq 的水平，允许实验室在几个星期甚至更长的时间而不是几天内进行稳定的测试。P&T 技术的进步使准确度和精密度在比传统期望更宽的动态工作范围内提高到了前所未有的高度。

    但VOC 分析分析的基础仍需牢记。所有三台系统GC、MSD 和P&T 参数的正确设置对成功至关重要。随着技术的进步允许进行越来越低浓度的分析，继续遵循那些90 年代早期就已证明成熟稳健的良好实践势在必行。这种实践还将会一直引领VOC 的GC/MS 分析进入到21 世纪。