吹扫捕集—气相色谱—质谱联用法测定汽车内饰用纺织品中挥发性有机物

莫月香+杨欣卉+黄昊来

摘要：本文采用吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法对汽车内饰用纺织品中挥发性有机物（VOC）进行了分析。方法采用DB-624毛细管色谱柱分离，质谱检测器检测。色谱进样口温度260℃，分流比10：1，升温程序为初始温度40℃，保持4min，以8℃/min升温至90℃，保持20min，再以10℃/min升至150℃，之后以5℃/min升温至200℃，最后以3℃/min升温至215℃，以高纯氦气为载气，流速1.5mL/min。23种VOC能够完全分离，线性良好，线性相关系数r在0.9968～0.9997之间，最低检出限在0.005mg/m2～0.014mg/m2之间，相对标准偏差RSD值小于6.55%。采用该方法对10份汽车内饰纺织品样品进行了检测，操作简便、快捷，可以用于汽车内饰材料VOC检测。

关键词：挥发性有机物；热解吸；GC-MS；汽车内饰材料

汽车内空气质量的污染源是汽车内饰材料，这主要是由纺织品和皮革等汽车内饰材料在生产加工时残留的有机溶剂造成的，包括苯、甲醛、二甲苯等挥发性化合物，这种原因引起的污染在刚购买的新车中尤其突出。随着汽车工业的迅猛发展，人们停留在车内的时间越来越长，车内的环境质量将更大限度的影响着人们的健康，也因此越来越受到关注。

由于汽车内饰用纺织品释放的VOCs一般呈现痕量水平，采用适当的预富集方法和检测方法就显得尤为重要。目前对汽车内饰用纺织品中挥发性有机物的测试尚无统一的国际标准，其测试方法主要有三种：（1）直接顶空-GC/MS测定；（2）容器捕集，用Tenax柱固相吸附-热脱附-GC/MS测定；（3）固相微萃取-GC/MS测定。国内一般采用顶空-GC/MS，此方法适用于中等浓度的样品，不能满足痕量浓度样品的检测。而容器捕集，Tenax柱固相吸附-热脱附- GC/MS法采样过程容易污染，采样装置庞大，无法实现现场分析。固相微萃取- GC/MS法由于萃取头上固定的涂层只能萃取极性相近的目标物，同时涂层材料薄，易吸附饱和，也不适用于种类多达20余种挥发性有机物的同时测定。本文以汽车内饰用纺织品为研究对象，采用吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法，开展挥发性有机化合物（VOCs）的检测研究，并建立汽车内饰材料中挥发性化合物的检测方法。该法省时间便，适用于纺织品中痕量VOCs多组份的同时测定。

1 试验

1.1 主要仪器与试剂

气质联用仪（Agilent 6890N/5975B），DB-624毛细管色谱柱（60m×0.32mm×1.8 ?m），CDS 8000 CDS 样品浓缩仪（America），捕集肼（Tenax/硅胶/碳分子筛）。

标准物质（正己烷、氯乙烯、1，3-丁二烯、2-乙氧基乙醇、甲苯、己醛、4-乙烯基环己烯、N，N-二甲基甲酰胺、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、苯乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、环己酮、苯甲醛、辛醛、2-乙基己醇、十一烷、苯乙酮、4-苯基环己烯、壬醛、十三烷，纯度≥99.0%）；甲醇（分析纯）。

1.2 试验方法

根据CDS 8000的样品管的大小，截取样品大小为10 cm×3 cm， 装入样品管中（容积约为200mL），装载进吹扫捕集仪，经其浓缩后直接接入毛细管气相色谱分析。采用外标法定量。

1.3 测试条件

1.3.1 吹扫捕集条件

吹扫气体：高纯N2（纯度99.999%）；气体流量：60 mL/min；吹扫温度：80 ℃；吹扫时间：40 min；捕集肼热解吸温度：250 ℃；捕集肼解析时间：5 min。

1.3.2 气相色谱-质谱条件

色谱柱：DB-624（60m×0.32mm×1.8 ?m）；

升温程序：40℃（4min） 90℃（20min） 150℃ 200℃ 215℃；载气为高纯氦（99.9999%），柱流量：1.5mL/min； 进样模式：分流进样，分流比：10：1；进样口温度：260℃；

离子源电压70eV；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；全扫描模式；溶剂延迟6min；扫描范围：25～400amu。

2 结果与讨论

2.1 吹扫捕集条件的优化

本文采用正交试验设计对影响结果的五个主要因素进行了优化，设计了五因素四水平的正交试验方案L16（45），以考察个因素对捕集效果的影响，具体方案如表1所示。

根据各个物质的最佳组合找出出现频率较大的公共因素，结合影响物质的显著性影响因素和物质的峰响应大小综合考虑，最终确定吹扫捕集的最佳优化条件：吹扫气体：高纯N2（纯度99.999%）；气体流量：60 mL/min；吹扫温度：80 ℃；吹扫时间：40 min；捕集肼热解吸温度：250 ℃；捕集肼解析时间：5 min。

2.2 线性范围及检出限

配制5.00μg/mL、10.00μg/mL、20.00μg/mL、50.00μg/mL、100.00μg/mL、200.00μg/mL的23种物质的混合标准溶液，各取5μL注入采样管中，按“1.3”节的条件进行吹扫捕集和GC/MS分析。各种物质的线性方程、最小检测浓度见表2所示。由表2可知，选定的挥发性物质在该浓度范围内呈较好的线性关系，相关系数（r）多数在0.99以上，最小检测浓度在 0.005mg/m2～0.014mg/m2之间。

2.3 方法回收率和精密度

量取空白棉贴衬为10 cm×3 cm ，分别准确加入0.02mg/m2、0.08 mg/m2的标准混合溶液，迅速用锡纸封好，放置4小时后，直接放入吹扫捕集仪器的采样管中，按照“1.3”节的条件进行测定。通过GC/MS进行数据分析（见表3），加标量为0.02 mg/m2，回收率为85.3%～96.0%，RSD（n=6）在1.25%～5.96%之间；加标量为0.08 mg/m2，回收率为90.0%～99.5%，RSD（n=6）在2.25%～6.55%之间；方法的回收率相对较高，RSD值较小，可以实现纺织品中23种化合物的测定。

2.4 方法重现性

取5?L 20.0 ?g/mL的标准混合溶液7份，按照“1.3”节的条件进行测试；以正己烷等23种物质为目标化合物，分别对其进行重复测定（n=7），结果见表3，相对标准偏差在0.65%～9.07%之间，小于10%，满足检测的需要。

2.5 实际样品分析

应用本方法对10份汽车内饰纺织样品进行挥发性化合物测试，结果见表4。

结果表明，相同功能的不同样品挥发出来的有害物质含量差异很大，例如：同为绒面座椅套，座椅套1不含1，3-丁二烯，而座椅套3则含量很高。所以建立有效的挥发性有机物检测方法，对选择含有低毒汽车内部装材料很有意义。

3 结论

利用吹扫捕集技术采集浓缩纺织品中的挥发性物质，再经GC/MS检测，可以实现多类化合物的同时检测，在测定固体样品（如纺织品、皮革）方面具有简单、环保的优点，有较大的推广前景。