摘要：本应用报告说明了Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪分析环境空气中挥发性有机物的现场检测方案。该方法采用手持式气体采样探头、吸附热解析模块完成对TO-14A样品气体的富集和进样，连续检测6次，通过峰面积计算其重复性，RSD在18%以下。
关键词：Mars-400 Plus，吸附热解析，挥发性有机物（VOCs）
简介
随着工商业的快速发展，工业和城市生活产生了大量挥发性有机物（VOCs），其中大多数都对人体有危害。VOCs广泛存在于环境和室内空气中，一些国家已将挥发性有毒气体的检测作为衡量城市和室内环境空气质量的指标之一，我国环保部门也意识到非常有必要建立高效灵敏的分析检测方法。
环境空气中的挥发性有机物存在以下特点：
（1）成分复杂多样，各化合物的沸点、极性、毒性等存在差异。
（2）不同场所，挥发性有机物的浓度不同，对人体的危害不尽相同，需进行准确的定量分析。
（3）具有迁移性。
挥发性有机物的特点决定了检测方法需具有精准的定性能力，能快速的提供实时数据，为制定应对措施提供及时有效的信息。
Mars-400
Plus利用低热容气相色谱柱和脉冲式内离子源三维离子阱质量分析器实现样品的有效分离和准确的定性定量分析。该方法便捷、快速、可靠，能及时有效的提供分析结果，是现场分析环境空气和室内空气中VOCs的有效方案。
仪器配置
仪器：Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪
色谱柱：DB-5ms LTM（5 m×0.1 mm×0.4 μm）
动态气体稀释仪：Model 4600，美国ENTECH公司
测量附件：手持式气体采样探头
EPA TO-14A标准气体：含39种挥发性有机物，底气为高纯氮气，每种成分浓度为1 ppm，美国Spectra Gases公司
气体样品配制
通过动态气体稀释系统，配制浓度为10 ppb的EPA TO-14A标准气体，通过手持式气体采样探头，将气体引入Mars-400 Plus进**质联用分析。
分析方法
表1 色谱条件
|
项目
|
参数
|
|
LTM色谱柱升温程序
|
45 ℃保持4 min，以30 ℃/min的速率升温至70 ℃，然后以60 ℃/min的速率升温至220 ℃，保持1.0
min
|
|
进样口温度
|
150 ℃
|
|
传输线温度
|
150 ℃
|
|
柱流量
|
0.2 mL/min（恒流模式）
|
|
分流比
|
200:1
|
|
色谱状态
|
采样2.0 min，预解析0.1 min，解析0.5 min，正向吹扫4.0 min
|
表2 质谱条件
|
项目
|
参数
|
|
质谱扫描范围
|
40-300 amu
|
|
数据采集模式
|
FullScan
|
|
气质接口温度
|
150 ℃
|
|
离子阱温度
|
50 ℃
|
结果/讨论
快速分离效果
由于采取了快速色谱技术，使得Mars-400 Plus的分析时间仅为常规色谱分析的1/5。图1是含有10 ppb EPA TO-14A混合标气的TIC图，由于采用了LTM技术，色谱柱可实现快速加热和冷却，在环境温度25 ℃时，色谱柱从220 ℃冷却到50 ℃时只需要约2 min，进一步缩短了整个分析流程时间。
图1
10 ppb TO-14A标准样品的总离子流图
定性分析结果
按照标准样品的分析步骤，对浓度为10 ppb的EPA TO-14A标准气体进**质联用分析，得到的总离子流图如图1所示，定性结果如表3所示，39种混合物可检出36种，分离效果很好。
表3 定性分析结果
|
序号
|
保留时间（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
|
顺-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
|
顺-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
|
间二甲苯
|
C8H10
|
|
26
|
2.19
|
对二甲苯
|
C8H10
|
|
27
|
2.29
|
苯乙烯
|
C8H8
|
|
28
|
2.29
|
邻二甲苯
|
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
|
标准样品的重复性
按照标准样品的分析步骤，对浓度为10 ppb的EPA
TO-14A标准气体进**质联用分析，连续进样6次，通过峰面积计算其重复性，结果见表4。从表4可以得到31种化合物的峰面积6次进样重复性，RSD在18%以下。
表4 标准物质的峰面积重复性（n=6）
|
序号
|
化合物
|
数据1
|
数据2
|
数据3
|
数据4
|
数据5
|
数据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
|
顺-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/
顺-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
|
间二甲苯/对二甲苯
|
18462
|
16404
|
16650
|
16677
|
17848
|
17944
|
4.95
|
|
19
|
苯乙烯/邻二甲苯
|
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
|
结论
清洁的空气是人类赖以生存的*基本条件，也是环境分析人员的主要目标。聚光科技的Mars-400 Plus便携式GC-MS将低热容气相色谱技术与离子阱质谱技术相结合，对39种EPA TO-14A混标中36种化合物进行精准鉴定，连续6次进样的重复性RSD在18%以内。
仪器携带方便，结合手持气体采样探头能进行现场检测，检测周期在5 min以内，节约采样或送样时间，及时快速地提供分析结果。方法在测定浓度范围内检测重复性高，满足现场分析要求。
该方法具有操作简单，分析速度快等优点，尤其适合于现场应急检测，同时也适用于污染源排查、职业**等领域空气中挥发性有机物的现场检测。
苏公网安备32050602013370