摘要：本應用報告說明了Mars-400 Plus便攜式氣相色譜-質譜聯用儀分析環境空氣中揮發性有機物的現場檢測方案。該方法采用手持式氣體采樣探頭、吸附熱解析模塊完成對TO-14A樣品氣體的富集和進樣，連續檢測6次，通過峰面積計算其重復性，RSD在18%以下。
關鍵詞：Mars-400 Plus，吸附熱解析，揮發性有機物（VOCs）
簡介
隨著工商業的快速發展，工業和城市生活產生了大量揮發性有機物（VOCs），其中大多數都對人體有危害。VOCs廣泛存在于環境和室內空氣中，一些國家已將揮發性有毒氣體的檢測作為衡量城市和室內環境空氣質量的指標之一，我國環保部門也意識到非常有必要建立高效靈敏的分析檢測方法。
環境空氣中的揮發性有機物存在以下特點：
（1）成分復雜多樣，各化合物的沸點、極性、毒性等存在差異。
（2）不同場所，揮發性有機物的濃度不同，對人體的危害不盡相同，需進行準確的定量分析。
（3）具有遷移性。
揮發性有機物的特點決定了檢測方法需具有精準的定性能力，能快速的提供實時數據，為制定應對措施提供及時有效的信息。
Mars-400
Plus利用低熱容氣相色譜柱和脈沖式內離子源三維離子阱質量分析器實現樣品的有效分離和準確的定性定量分析。該方法便捷、快速、可靠，能及時有效的提供分析結果，是現場分析環境空氣和室內空氣中VOCs的有效方案。
儀器配置
儀器：Mars-400 Plus便攜式氣相色譜-質譜聯用儀
色譜柱：DB-5ms LTM（5 m×0.1 mm×0.4 μm）
動態氣體稀釋儀：Model 4600，美國ENTECH公司
測量附件：手持式氣體采樣探頭
EPA TO-14A標準氣體：含39種揮發性有機物，底氣為高純氮氣，每種成分濃度為1 ppm，美國Spectra Gases公司
氣體樣品配制
通過動態氣體稀釋系統，配制濃度為10 ppb的EPA TO-14A標準氣體，通過手持式氣體采樣探頭，將氣體引入Mars-400 Plus進**質聯用分析。
分析方法
表1 色譜條件
|
項目
|
參數
|
|
LTM色譜柱升溫程序
|
45 ℃保持4 min，以30 ℃/min的速率升溫至70 ℃，然后以60 ℃/min的速率升溫至220 ℃，保持1.0
min
|
|
進樣口溫度
|
150 ℃
|
|
傳輸線溫度
|
150 ℃
|
|
柱流量
|
0.2 mL/min（恒流模式）
|
|
分流比
|
200:1
|
|
色譜狀態
|
采樣2.0 min，預解析0.1 min，解析0.5 min，正向吹掃4.0 min
|
表2 質譜條件
|
項目
|
參數
|
|
質譜掃描范圍
|
40-300 amu
|
|
數據采集模式
|
FullScan
|
|
氣質接口溫度
|
150 ℃
|
|
離子阱溫度
|
50 ℃
|
結果/討論
快速分離效果
由于采取了快速色譜技術，使得Mars-400 Plus的分析時間僅為常規色譜分析的1/5。圖1是含有10 ppb EPA TO-14A混合標氣的TIC圖，由于采用了LTM技術，色譜柱可實現快速加熱和冷卻，在環境溫度25 ℃時，色譜柱從220 ℃冷卻到50 ℃時只需要約2 min，進一步縮短了整個分析流程時間。
圖1
10 ppb TO-14A標準樣品的總離子流圖
定性分析結果
按照標準樣品的分析步驟，對濃度為10 ppb的EPA TO-14A標準氣體進**質聯用分析，得到的總離子流圖如圖1所示，定性結果如表3所示，39種混合物可檢出36種，分離效果很好。
表3 定性分析結果
|
序號
|
保留時間（min）
|
化合物
|
分子式
|
|
1
|
0.32
|
二氯二氟甲烷
|
CCl2F2
|
|
2
|
0.32
|
氯乙烯
|
C2H5Cl
|
|
3
|
0.40
|
溴甲烷
|
CH3Br
|
|
4
|
0.44
|
四氟二氯乙烷
|
C2Cl2F4
|
|
5
|
0.44
|
三氯氟甲烷
|
CCl3F
|
|
6
|
0.50
|
1,1-二氯乙烯
|
C2H2Cl2
|
|
7
|
0.53
|
二氯甲烷
|
CH2Cl2
|
|
8
|
0.64
|
1,1-二氯乙烷
|
C2H4Cl2
|
|
9
|
0.73
|
順-1,2-二氯乙烯
|
C2H2Cl2
|
|
10
|
0.80
|
三氯甲烷
|
CHCl3
|
|
11
|
0.90
|
1,1,1-三氯乙烷
|
C2H3Cl3
|
|
12
|
0.95
|
1,2-二氯乙烷
|
C2H4Cl2
|
|
13
|
0.99
|
苯
|
C6H6
|
|
14
|
0.99
|
四氯化碳
|
CCl4
|
|
15
|
1.20
|
三氯乙烯
|
C2HCl3
|
|
16
|
1.20
|
1,2-二氯丙烷
|
C3H6Cl2
|
|
17
|
1.44
|
順-1,3-二氯丙烯
|
C3H4Cl2
|
|
18
|
1.63
|
甲苯
|
C7H8
|
|
19
|
1.63
|
反-1,3二氯丙烯
|
C3H4Cl2
|
|
20
|
1.69
|
1,1,2-三氯乙烷
|
C2H3Cl3
|
|
21
|
1.86
|
四氯乙烯
|
C2Cl4
|
|
22
|
1.91
|
1,2-二溴乙烷
|
C2H4Br2
|
|
23
|
2.09
|
氯苯
|
C6H5Cl
|
|
24
|
2.15
|
乙苯
|
C8H10
|
|
25
|
2.19
|
間二甲苯
|
C8H10
|
|
26
|
2.19
|
對二甲苯
|
C8H10
|
|
27
|
2.29
|
苯乙烯
|
C8H8
|
|
28
|
2.29
|
鄰二甲苯
|
C8H10
|
|
29
|
2.41
|
1,1,2,2-四氯乙烷
|
C2H2Cl4
|
|
30
|
2.60
|
1,3,5-**基苯
|
C9H12
|
|
31
|
2.69
|
1,2,4-**基苯
|
C9H12
|
|
32
|
2.76
|
1,3-二氯苯
|
C6H4Cl2
|
|
33
|
2.78
|
1,4-二氯苯
|
C6H4Cl2
|
|
34
|
2.85
|
1,2-二氯苯
|
C6H4Cl2
|
|
35
|
3.31
|
1,2,4-三氯苯
|
C6H3Cl3
|
|
36
|
3.39
|
六氯丁二烯
|
C4Cl6
|
標準樣品的重復性
按照標準樣品的分析步驟，對濃度為10 ppb的EPA
TO-14A標準氣體進**質聯用分析，連續進樣6次，通過峰面積計算其重復性，結果見表4。從表4可以得到31種化合物的峰面積6次進樣重復性，RSD在18%以下。
表4 標準物質的峰面積重復性（n=6）
|
序號
|
化合物
|
數據1
|
數據2
|
數據3
|
數據4
|
數據5
|
數據6
|
RSD(%)
|
|
1
|
三氯氟甲烷
|
421
|
319
|
320
|
279
|
391
|
321
|
15.52
|
|
2
|
1,1-二氯乙烯
|
684
|
766
|
718
|
785
|
713
|
647
|
7.10
|
|
3
|
1,1-二氯乙烷
|
978
|
920
|
808
|
917
|
843
|
977
|
7.65
|
|
4
|
順-1,2-二氯乙烯
|
1535
|
1410
|
1373
|
1338
|
1515
|
1439
|
5.42
|
|
5
|
三氯甲烷
|
1868
|
1847
|
1852
|
1331
|
1875
|
1756
|
12.08
|
|
6
|
1,1,1-三氯乙烷
|
978
|
872
|
849
|
1081
|
1135
|
1092
|
12.06
|
|
7
|
1,2-二氯乙烷
|
1496
|
1793
|
1336
|
2027
|
2131
|
1905
|
17.35
|
|
8
|
苯/四氯化碳
|
4199
|
4066
|
3696
|
4200
|
5011
|
4330
|
10.15
|
|
9
|
三氯乙烯
|
3670
|
3712
|
3815
|
3187
|
4093
|
3680
|
7.96
|
|
10
|
1,2二氯丙烷
|
3545
|
2928
|
2835
|
2176
|
3043
|
3231
|
15.51
|
|
11
|
反-1,2-二氯丙烯/
順-1,3-二氯丙烯
|
2582
|
2677
|
2543
|
2542
|
2918
|
2814
|
5.83
|
|
12
|
甲苯
|
8389
|
7424
|
7998
|
7502
|
8836
|
8337
|
6.79
|
|
13
|
1,1,2-三氯乙烷
|
4657
|
3886
|
4726
|
4499
|
5103
|
4844
|
8.92
|
|
14
|
四氯乙烯
|
8420
|
7622
|
7465
|
7486
|
8136
|
7974
|
4.95
|
|
15
|
1,2-二溴乙烷
|
6528
|
6355
|
6262
|
5994
|
6236
|
6645
|
3.63
|
|
16
|
氯苯
|
7079
|
6470
|
6356
|
6148
|
6958
|
7069
|
6.06
|
|
17
|
乙苯
|
8919
|
7823
|
7988
|
7883
|
8496
|
8612
|
5.44
|
|
18
|
間二甲苯/對二甲苯
|
18462
|
16404
|
16650
|
16677
|
17848
|
17944
|
4.95
|
|
19
|
苯乙烯/鄰二甲苯
|
17274
|
16063
|
16007
|
16351
|
17238
|
17220
|
3.69
|
|
20
|
1,1,2,2-四氯乙烷
|
8538
|
8809
|
8527
|
8498
|
8891
|
8979
|
2.42
|
|
21
|
1,2,4-**基苯
|
12282
|
11764
|
11477
|
11725
|
11940
|
11728
|
2.29
|
|
22
|
1,3,5-**基苯
|
11354
|
11071
|
11241
|
11266
|
11426
|
11439
|
1.22
|
|
23
|
1,3-二氯苯
|
10425
|
9946
|
10338
|
10375
|
10704
|
10487
|
2.39
|
|
24
|
1,4-二氯苯
|
10780
|
10276
|
10182
|
10488
|
10827
|
10242
|
2.69
|
|
25
|
1,2-二氯苯
|
9974
|
9589
|
8779
|
9726
|
10124
|
9915
|
4.98
|
|
26
|
1,2,4-三氯苯
|
8837
|
11266
|
11495
|
11848
|
10866
|
11495
|
9.96
|
|
27
|
六氯丁二烯
|
18227
|
19877
|
19370
|
19702
|
18649
|
19853
|
3.58
|
結論
清潔的空氣是人類賴以生存的*基本條件，也是環境分析人員的主要目標。聚光科技的Mars-400 Plus便攜式GC-MS將低熱容氣相色譜技術與離子阱質譜技術相結合，對39種EPA TO-14A混標中36種化合物進行精準鑒定，連續6次進樣的重復性RSD在18%以內。
儀器攜帶方便，結合手持氣體采樣探頭能進行現場檢測，檢測周期在5 min以內，節約采樣或送樣時間，及時快速地提供分析結果。方法在測定濃度范圍內檢測重復性高，滿足現場分析要求。
該方法具有操作簡單，分析速度快等優點，尤其適合于現場應急檢測，同時也適用于污染源排查、職業**等領域空氣中揮發性有機物的現場檢測。
蘇公網安備32050602013370