不用制冷剂，在线连续监测环境空气中的有机污染物从乙炔到三甲苯

摘要

本案例详细描述了一套热脱附系统用于在线监测空气中复杂混合物的有效性验证。这些气态混合物包括了空气中常见的易挥发和极易挥发的化合物（臭氧前体物）。

城市大气中存在的挥发性烃类被认为是导致地面臭氧生成的重要原因之一，而臭氧是城市大气烟雾的主要污染物之一。这些化合物的挥发性覆盖了从乙炔到三甲苯的挥发性范围，通常称为“臭氧前体物”。机动车尾气排放被认为是这些化合物的主要来源。最近欧美法规要求在所有大城市中心对这些目标化合物进行全天候监测，以建立和监测车流高峰期与高污染浓度相关性（关键化合物包括苯、甲苯、二甲苯和 1,3-丁二烯）。连续的实时监测对局部工业排放时段等情况提供信息，并可用于监测天气条件对污染物浓度的影响，例如风向，降水和逆温。

前言

UNITY 2 Air Server 是一套在线连续不间断监测大气中多种痕量挥发性有机物 (VOC) 的采样分析系统，并且运行费用低。系统中包括了全自动化，可控采样流量，以及无需制冷剂预浓缩技术等一系列特点。该系统与标准 GC 或者 GC/MS 相连，为实现野外观测全自动化，无需人工操作而专门设计的。

概括而言，样品气体在所控流量下，直接传输到电制冷并填充了吸附剂的聚焦管上。无需液体制冷剂。可选薄膜干燥装置可以有选择性地除去水分及小质量极性分子，从而大大降低其他物质的干扰，有助于 FID 的观测效果，省去对质谱的使用需求。

采样气流由聚焦管下游的质量流量控制器和泵控制，避免了气样污染。分析方法作为一个整体，所有采样参数由使用人员选择和系统软件监测。样品采集后，载气对气路干吹扫以防止气体残留并去除冷阱上的氧气。之后冷阱以 100 °C/min 的速度迅速升温，将所保留的分析物以高度集中的气带注入毛细色谱柱上。若用不分流模式，此注入可达最大灵敏度。冷阱在热脱附后，会再次冷却并稳定在吸附温度，在前一样品分析的同时，开始对下一样品进行采集。UNITY 2 Air Server 可在至少 3 个进样口（一般为采样、参考和空白所用）之间全自动化相互切换，以满足用户远程操作，对仪器进行定标和验证。

本案例详细描述了对一套热脱附系统用于在线监测欧洲有关规定的 27 种臭氧前体物以及附加的 1,2,4-三甲苯、1,3,5-三甲苯和异戊二烯（含在标气中）的有效性验证。所测 30 种物质见表 A1（附录）。建立此观测方法所需考虑的关键因素包括对连续自动无人操作的需要，因此解决的关键是无需制冷剂。还包括系统要每小时完成采样分析周期，而且最大限度将时间应用到采样。最后包括检测限要低于 0.5 ppb（最好为 0.1 ppb）。

结论

本文展示了一套可靠、半连续和无需制冷剂的采样和分析仪器，用来监测高难度、复杂的挥发性混合物。该结果表明 Markes 公司的 UNITY 2 Air Server 系统对于观测定量环境空气中的臭氧前体物是一个很好的选择。