溶剂解析-气相色谱法同时测定空气中12种挥发性有机物

张晓淳　陈弘丽　李津津

(中山市环境监测站，广东中山　528400)



溶剂解析-气相色谱法同时测定空气中12种挥发性有机物

张晓淳陈弘丽李津津

(中山市环境监测站，广东中山528400)

摘要：建立了活性炭吸附/二硫化碳解析-气相色谱法同时测定环境空气中正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙腈、丙烯腈、苯、甲苯、乙苯、邻、间、对-二甲苯等12种挥发性有机物的方法。结果表明，该方法分离效能高，各组分线性回归相关系数R值均大于0.998，检出限MDL为0.005 ~ 0.05 mg/m3(采样体积为10 L时)，相对标准偏差RSD为1.8 % ~ 4.4%，实际样品回收率为74.8 % ~ 94.1 %，各指标符合分析要求。

关键词：解析法；气相色谱法；挥发性有机物

随着国家工业化进程的不断加快，环境中有机污染问题日益严重。挥发性有机物由于其高毒性和易挥发性，一直是环境空气监测最主要的指标之一。尤其是化工行业最常使用的一些有机溶剂，长期接触对人体的中枢神经等系统会造成严重危害。

目前国标方法对于苯类、腈类、酯类等有机溶剂的测定使用了不同的色谱柱和色谱条件进行分别测定[1]，当环境介质有多种挥发性有机物共存时，无法快速定性定量分析。虽针对几种常见有机溶剂的测定有所报道，但监测类别有所差异，且均无涵盖腈类物质[2-3]。本文针对工作场所中12种最常见的有机溶剂，涵盖了芳烃类、烷烃类、酯类、酮类和腈类等，采用活性炭吸附/二硫化碳解析-气相色谱法进行同时测定，方法各项指标满足监测要求。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

仪器：气相色谱仪(Varian 3800, FID)，EC-wax毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)。

试剂：苯系物标准样品(浓度：1 000 μg/mL，溶剂：CS2，国家环境保护部标准样品研究所)，正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙腈、丙烯腈、二硫化碳均为色谱纯。

1.2样品的采集与保存

将活性炭吸收管一端与采样器相连，按照吸收管指示方向以1.0 L/min的流量采集10 min。采样结束后立即将吸收管两端密封，避光密闭保存。样品运回实验室后立即分析，否则保存于-20℃冰箱中。空白样品除了不接采样器采集气体之外，其余操作与实际样品相同。

1.3仪器条件

进样口温度250 ℃；分流比10 ∶1；检测器温度250 ℃；恒流模式，载气流量0.9 mL/min；柱温45 ℃保持2.2 min，以30 ℃/min升温至65 ℃，保持4.2 min；进样量0.5 μL。

1.4实验方法

测定：将采集后的活性碳管中的活性碳移入5.0 mL具塞试管中，准确加入1.0 mL二硫化碳，密闭振荡1 min，室温下解析1 h以上，取0.5 μL进样。根据单标的实验谱图，得出目标组分的保留时间。以保留时间定性，外标法定量。

标准系列的配制：首先配制各组分的标准储备液0，然后按表1配制一定浓度梯度的标准系列1-5，分别取标准系列溶液0.5 μL注射到气相色谱仪中。

表1　各组分标准序列　 (μg/mL)

结果计算：ρ=(A-A0) * V /Vnd

ρ为气体中被测组分浓度(mg/m3)；A为由校准曲线计算的样品解吸液的浓度(μg/mL)；A0为由校准曲线计算的空白解吸液的浓度(μg/ml)；V为解吸液体积(mL)；Vnd为标准状态下的采样体积(L)。

2结果与讨论

2.1色谱柱的选择

色谱柱的极性大小一定程度上决定了各目标物的出峰顺序和分离效果。本实验比较了不同极性的毛细管柱对目标物的分离效果：DB-1，DB-5和EC-wax，发现极性柱EC-wax对12种目标物的分离效果最好，且峰形尖锐，无拖尾峰。7 min内全部出峰，分析效率较高(如图1所示)。

图1　12种目标物的标准色谱图

2.2线性回归方程的建立

用各目标组分的峰面积y对浓度x(μg/mL)进行线性回归，各组分工作曲线的R值均在0.998以上，其保留时间和线性方程详见表2。

表2　各目标组分的保留时间、线性方程、MDL、RSD、加标回收率和样品测定结果

a: 当采用体积为10 L时，b: ND为未检出

2.3方法检出限

连续分析7个接近于检出限(MDL)浓度的实验室空白加标样品，算出各组分浓度的标准差s，根据公式MDL=s×t(n-1,0.99)计算各组分的检出限。其中：t(6,0.99)=3.143(置信区间为99 %，自由度为6)。当采样量为10 L时， MDL在0.005 ~ 0.05之间，详见表2。

2.4准确度和精密度

在6支实验室空白吸附管中加入5 μL标准储备液，立即密封吸附管两端冷冻过夜保存，再按上述方法进行解析、测定，根据6支样品的结果计算各目标组分的回收率和相对标准偏差。结果表明，12种目标物的加标回收率为74.8 % ~ 94.1 %，RSD为1.8~4.4，详见表2。

2.5实际样品分析

采用本方法对某化验室所采集的实际样品进行分析。结果表明，正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、苯系物均有不同程度检出，这与该实验室常用这几种溶剂的实际相符，详见表2。

3结语

本文建立的活性炭吸附/二硫化碳解析-气相色谱法同时测定空气中12种常见挥发性有机物的方法不仅具有快速高效、操作简便的优点，而且线性关系良好、灵敏度高、检出限低、精密度和准确度好。检测类别涵盖了芳烃类、烷烃类、酯类、酮类和腈类等环境空气及工作场所最常见的有机溶剂，为监测环境空气质量、处理急性职业中毒等方面提供了技术支撑。

参 考 文 献

[1]空气和废气监测分析方法[M]. 4版. 北京:中国环境科学出版社, 2007:703.

[2]朱海豹, 钱亚玲, 唐红芳，等. 工作场所空气重19种挥发性有机物的溶剂解析-气相色谱测定法[M]. 中国卫生检验杂志, 2014, 24(18): 2592-2595.

[3]陈小丽, 梁春霞, 苏丹华，等. 工作场所空气中28种挥发性有机物的气相色谱快速测定法[J]. 职业与健康, 2011, 27(4): 768-770.

Simultaneous Determination of 12 Volatile Organic Compounds in Air by Solvent Desorption and Gas Chromatography

ZHANG XiaochunCHEN HongliLI Jinjin

(Zhongshan Environmental Monitoring Station, Zhongshan 528400, China)

AbstractThere has been developed the method for simultaneous determination of 12 kinds of volatile organic compounds including n-hexane, acetone, ethyl acetate, butyl acetate, acetonitrile, acrylonitrile, benzene, toluene, ethyl benzene, o-xylene, m-xylene and p-xylene by using activated carbon adsorption/carbon disulfide desorption-gas chromatography. The results show that the above 12 kinds of substances are well separated. The correlative coefficients are above 0.998. The method detection limits are 0.005~0.05 mg/m3. Relative standard deviations are 1.8 %~4.4 %. Recoveries of actual samples are 74.8%~94.1%. The linearity, precision and accuracy of the method all meet analysis requirement.

Key wordssolvent desorption; gas chromatography; volatile organic

文章编号：1009-0312(2016)01-0049-04

中图分类号：X832

文献标识码：A

作者简介：张晓淳(1986—)，男，广东汕头人，工程师，硕士，主要从事环境监测研究。

基金项目：中山市科技计划项目(2014A2FC329)。

收稿日期：2015-04-16