串联式光离子/火焰离子检测器

在1998年1月，马萨褚塞州的环境保护部公布了一个由于受到石油泄漏污染，分析土壤和地下水中的挥发性石油烃类物质（VPH）的新方法。方法最终修订本的执行日期为2004年7月1日。 马萨褚塞VPH方法采用吹扫捕集（P&T）进行物质的萃取和浓缩，采用气相色谱（GC）的柱子进行物质的分离并且由保留时间（RT）进行识别，然后由串联式光离子检测器（PID）/火焰离子检测器（FID）进行检测和定量。PID测量C9到C10的芳香族烃类物质和苯、甲苯、乙苯、二甲苯、甲基叔丁基醚和萘的浓度。FID测量两个脂肪族烃类物质范围，C5到C8和C9到C12的总浓度。 在土壤萃取过程中需要使用高浓度的甲醇，在某些时候将干扰分析，为这个方法带来一定的困难。这份应用文章描述了整个分析条件，以最小化甲醇的干扰，并且得到的数据满足这个高性能方法的所有质量控制判据。同时还包括完整的仪器操作参数，包括吹扫捕集样品浓缩仪、GC和串联式PID/FID，而且还包括来自实验室能力研究初始验证的所有结果。

烃类物质的检测，由于其内部结构在光化学反应中的活性起到重要的作用而倍受关注(1)。饱和的、小分子质量的烃（例如，甲烷和乙烷）不具有光化学活性。虽然如此，支链烷烃、烯烃和芳香化合物在大气光化学反应中却极为活跃。这个反应可以产生刺激的氧化剂（例如臭氧）、PAH和烟雾。 现在已经建立起来一套GC的检测方法，两个检测器分析来自色谱GC柱子的分离物质，然后比较每种分析物的相对响应值。这种评估响应比的技术在30多年前由Grant(2)提出并且由Driscoll(3)首先使用在PID/FID的应用中。对于很多类型的碳物质，其FID的相对响应是相同的（例如，芳香化合物、烯烃和支链烷烃）。因此，FID用于测量烃的相对浓度，而不需要考虑饱和程度。相反，PID对于不同饱和度的物质具有不同的响应。尤其是对于芳香化合物的灵敏度极高，但是对于烷烃的灵敏度却较低。 一种串联式检测器就是利用了PID和FID之间不同灵敏度的优势而开发出来的。这种组合检测器的优点在于，采用了一个独特的设计，使FID直接连接到PID，而不需要传输管线。而之前的PID/FID检测器系统需要在检测器之间连接分流器和/或传输管线(4,5)以实现互联。这个设计消除了需要非标准的接头和各自内部存在死体积的可能性。同时也避免了使用未加热的传输管线而存在冷却点的可能性。因为PID是一种非破坏性的检测器，串联操作是完全可能的。 烃类物质的检测通过评估归一化响应比而完成，PID的响应除以FID的响应，并且归一到一个内部参比物质，从而得到归一化响应比。

检测环境样品中烃类物质的重要性，在于其内在结构在光化学反应中的活性起到的作用。饱和的、小分子质量的烃（例如，甲烷和乙烷）不具有光化学活性。虽然如此，支链烷烃、烯烃和芳香化合物在大气光化学反应中却极为活跃。这个反应可以产生刺激的氧化剂（例如臭氧）、PAH和烟雾。 现在已经建立起来一套GC的检测方法，利用光离子化检测器（PID）和火焰离子化检测器（FID）识别GC柱子的分离物质，然后比较每种分析物的相对响应值。对于很多类型的碳物质，其FID的相对响应是相同的（例如，芳香化合物、烯烃和支链烷烃，对于相同质量的物质，所有的响应是一致的）。因此，FID用于测量烃的相对浓度，而不需要考虑其饱和程度。相反，PID对于不同饱和度的物质具有不同的响应。尤其是对于芳香化合物的灵敏度极高（大约比FID高10倍），但是对于烷烃的灵敏度却较低。 OI分析仪器公司的4450型PID/FID串联式检测器就是为了这种确认性检测而开发出来的。它发挥了PID和FID之间不同灵敏度的优势。4450型检测器采用了一个独特的设计，使FID直接连接到PID，而不需要传输管线，显示于图1。这个设计消除了需要非标准的接头和各自内部存在死体积的可能性。同时也避免了使用未加热的传输管线而存在冷却点的可能性。