【质谱仪】顶空自动进样器，可检测饮用水中超微量的异味来源

原创 2016-06-13 科邁斯集團 

关键词：Headspace、顶空、purge and trap、吹气捕捉、VOC

        自来水中的异味有时是来自水厂添加的消毒剂(氯气或次氯酸钠)过量；若原水含氨氮或有机物过量时，经自来水厂添加消毒剂后，将生成氯胺或有机氯化合物，而造成水中异味；水库优养化，藻类大量繁殖，发生「藻华」，藻类加上放线菌，会释放各种臭味物质，闻起来就像淡水鱼的土臭味，也会令自来水有异味产生，常见土霉味物质为2-MIB与Geosmin。

土霉味广泛存于美、日、欧、澳、及中国等许多地区的自来水中，两种藻类代谢有机化合物geosmin (trans-1, 10-dimethyl-trans-9-decalol) 与MIB (2-methyl-isoborneol) 常是造成此类臭味的原因。虽然对人体健康尚无明显危害，但这两种化合物在超微量的情况下(低至每公升/奈克等级, ng/L) 即可令人闻到味道，造成民众对自来水感到观感不佳或不信任。

       在GC分析的前处理方法中，顶空法由于具有操作简单、维护方便等优势，因而得到广泛的应用。但是，顶空法与吹气捕捉法或SPME法相比，由于顶空法的灵敏度较差，而使其应用范围受到了一定的限制。为了解决灵敏度这个问题，JEOL公司推出了顶空法与吹气捕捉浓缩法相结合的机型，高灵敏度的trap mode顶空进样装置-“S-Trap HS”。“S-Trap HS”可以很简单地在trap mode与loop mode二种模式之间切换，以利进行不同之应用。

       以下将以水中霉味为例，说明trap mode顶空法高灵敏度的特点。由于霉味产生的物质 2-甲基异莰醇（2-MIB）和二甲萘烷醇（Geosmin）通常是极低的浓度含量10ppt左右，传统一般的顶空法是很难检测出来的。

        图一是2-MIB和Geosmin的SIM层析图(浓度1ppt，有盐析)，为了提高检测的灵敏度，loop mode顶空法的进样体积已从1ml （standard）增加到了 5ml（optional）。从图中可以明显看出，虽然loop mode顶空法也可以检测到1ppt，但是，trap mode顶空法具有更加灵敏、稳定的结果。

图一、1ppt的2-MIB (m/z 95)及Geosmin (m/z 112) SIM层析结果，trap与loop mode比较。

         图二是2-MIB和Geosmin分别在0、0.5、1、10ppt浓度下，用trap mode顶空法建立的定量曲线，并用0.5ppt浓度测定5次所求得检测下限的值，可以看出在低浓度范围建立的检量线具有极佳的线性。

图二、2-MIB与Geosmin 的检量线与定量下限值和线性。

        图三是浓度0.5ppt的2-MIB和Geosmin之SIM层析图。可以看出，使用trap mode顶空法可以在极低的浓度下准确定量。

图三、浓度0.5ppt的2-MIB (m/z 95)与Geosmin (m/z 112) 的SIM层析图。

        接下来要展现的，是透过trap mode顶空法连续测定1200个河水样品之灵敏度及稳定性的检测结果。1200个样品的检测过程当中，每测量50个样品，就会使用1ppt的标准样品来确认系统的灵敏度。1200个样品，历时2个月测定后，由图四可以看出峰面积值、S/N都基本维持稳定。而且，N=1200时的CV值在15%的范围内，表示trap mode顶空法具有良好的稳定性。

图四、“S-TrapHS”连续测定1200个样品时的灵敏度和稳定性。

        图五，以水中VOC 中的1,4-dioxane(5ppb)为例，比较trap mode顶空法与吹气捕捉二种方法的灵敏度。两种方法均采用无盐析，全扫描的方式测定。可以确认trap mode顶空法的灵敏度测试结果，毫不逊色于吹气捕捉法。

图五、水中VOC中的1,4-dioxane(5ppb)，trap mode顶空法与吹气捕捉法的比较。

       样品残留的记忆效应也是测试方法选用时需注意考虑极重要的一环。图六是在测定了10ppm的VOCs样品后，仪器中样品残留的记忆效应测试结果。由于trap mode顶空法使用了吸附剂，会有少量的样品残留记忆效应，但透过实验结果证实，这种记忆效应仅在千分之一以下。

图六、VOC10ppm样品残留记忆效应的测试结果。

图七、trapmode顶空法与吹气捕捉法在样品残留记忆效应上的比较。

        顶空自动进样器S-Trap装有化学捕集管，因此相较一般传统顶空设备可以浓缩几十倍或更多待测分析物于捕集管中，所以藉此可以预期有类似吹气捕捉法的灵敏度，且在此同时Trap mode亦能保有优异的稳定性，经长时间的定量分析结果也依旧拥有良好的再现性。更多材料分析、产业和环境及仪器信息，欢迎扫描微信公众号QRCode接收最新信息或上官网点阅。