探讨气象色谱法测定环境空气中挥发性有机物的实验研究

王晓津

【摘要】挥发性有机物，是污染环境空气的最主要元凶，具有着极大的危害性。本文主要针对气象色谱法测定环境空气中挥发性有机物的实验展开了探究，通过结合具体的实验研究，对气象色谱法测定环境空气中挥发性有机物的实验作了系统的阐述和分析，以期能为有关方面的需要提供参考和借鉴。

【关键词】气相色谱法；环境空气；挥发性有机物

0前言

随着经济的发展进步，人们对空气质量的要求越来越高，这就使环境空气中挥发性有机物测定的工作被重视。基于此，本文就气象色谱法测定环境空气中挥发性有机物的实验进行了探究，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1.方法原理

用不锈钢罐搜集空气，除去H2O和CO2以及样品预冷浓缩后，快速注入色谱柱。样品经色谱分离后由质谱检测。此方法用于将环境空气采入气罐中分析。然而，在某些情况下，在气罐中的气体混合物组分将发生改变以至于不能代表被采集的样品。例如样品在低湿条件下某些VOCs将在气罐壁上而损失掉。假如气罐被加压，高湿度的样品中的水被浓缩可能导致水溶性化合物损失。因为气罐表面面积有限，所有的气体都争可提供的活性点。因此不能确定绝对存储稳定期限。幸运的是在正常采集环境空气的使用条件下，即使储存30天罐中的大多数VOCs都接近它们原始的浓度。

一种称之为微型吹扫捕集的三级浓缩技术应用于分析空气中的非极性挥发性有机物。类似于分析水中挥发性有机物的吹扫捕集，仅在规模上小一些。从罐中取出已知体积的气体样品，样品在第一级冷阱中（内装玻璃微球，-150至-170℃）冷凝浓缩，之后冷阱被加热到10-20℃（取样过程中样品中的一部分水蒸气先变冰后变成水），保持此温度同时通入高纯氦气。将其中的有机物传递到第二级冷阱（内装Tenax填料）中。此时第二级冷阱温度为-30至-40℃。用氦气将VOCs从第一级冷阱中吹到第二级冷阱中，并且携带的水分不足0.5μL。此氦气也将CO2、O2等从二级冷阱中吹出。之后，为了迅速将VOC注入分析柱中，第二级冷阱被加热至180℃并反吹将其中捕集的VOCs进一步聚焦到第三级冷阱（一个小体积低温捕集管-170℃）中。再将第三级冷阱加热，载气将其带入气相色谱柱分离。即可将VOCs解析到分析柱中进行分析。

2.实验部分

2.1 仪器和设备

GC6890N气相色谱仪；

MSD5973I质谱仪；

HP-1毛细管柱：50m×0.32mm，1.05μm膜厚；

7100A预浓缩仪；

4600A气体动态稀释仪；

3.1.00A气罐清洗仪；

气罐。

3.2 分析步骤

3.2.1 气相色谱条件

色谱条件必须使苯和四氯化碳达到基线分离；

进样口温度：150℃；

传输线温度：150℃；

升温程序：-50℃（2min）8℃/min200℃（保持直到所有目标化合物流出）

柱流量：1.5mL/min；

气相色谱与预浓缩仪连接方式：将气相色谱毛细柱的一端接入气体浓缩器的入口。

3.2.2 质谱条件

扫描范围：35—300amu；扫描速度：0.6—1s/scan；离子源：EI源；离子化能量：70eV；电子倍增器电压：与调谐电压一致；接口温度：280℃。

3.2.3 预浓缩仪操作条件

阀温：100℃捕获流速：10mL/min

传输线温度：100℃捕获体积：40mL

加热线温度：100℃模块2

内标冲洗时间：5s冷阱温度：-30℃

捕获流速：100mL/min解析温度：180℃

模块1解析时间：3.5min

冷阱温度：-150℃烘烤温度：190℃

预热温度：10℃烘烤时间：5min

解析温度：10℃模块3

烘烤温度：150℃冷阱温度：-160℃

烘烤时间：12min解析时间：2min

模块到模块2烘烤时间：4min

3.2.4 样品采集及分析

气体样品被采入经过特殊处理的钝化不锈钢气罐中。在气罐清洗仪上预先清洁好采样罐（装过高浓度样品的采样罐，用湿零空气加压并保持至少12h后用GC-MS分析，每种目标化合物要小于0.2ppbv，（1ppbv苯相当于0.0035mg/m3苯）并抽好真空（6—10Pa）。标准样品的准备：将标气钢瓶及高纯氮气钢瓶联在气体动态稀释仪上，在工作站上设好稀释倍数（一般稀释成10ppbv），打开钢瓶阀门调好两种气体的流速并平衡几分钟后，取一预先清洗好并抽好真空的气罐联在气体动态稀释仪上，打开气罐阀门并使稀释好的标气冲入气罐中，待到气罐达到一定压力后，关闭气罐阀门以及钢瓶气阀门。关闭气体动态稀释仪。校准曲线使用5个点，各点的浓度（体积分数）分别为1，2，5，10和25ppbv。

采用直接采樣模式即安上微孔过滤采样头后，打开气罐阀门，15—30s后关闭阀门，罐内压力接近大气压，也可采用加压采样模式。加压采样需要额外的泵提供正压。如果进行定时采样时，应先安装好流速控制阀，打开罐阀，控制流量采样。采样完后，关好罐阀。采集完样品后，将气罐放在预浓缩仪自动进样器上，在工作站上设好操作参数后即可分析。对于环境空气一般进样体积为400mL。图1为77种挥发性有机化合物的总离子流图。

4.结语

综上所述，挥发性有机物是如今空气污染的主要危害之一，因此，在以保护环境为时代发展主题的今天，做好对挥发性有机物的测定有着十分重要的作用。而本文通过结合具体的实验对环境空气中挥发性有机物的测定作了系统的阐述和分析，以供参考借鉴。

参考文献

[1]卢真.室内空气中总挥发性有机物的热解吸气相色谱测定法[J].中国石油和化工标准与质量.2013（09）.

[2]叶剑峰、林琳、张寿荣、张晓松.气相色谱法测定室内空气中的挥发性有机物[J].分析实验室.2008（S1）.