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吹扫捕集技术在挥发性有机化合物分析中的应用(一)

发布时间:2019-05-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:729

1.水样品

利用吹扫捕集技术和高分辨气相色谱-质谱联用,分析ng·L-1浓度水平下海水样品中包括氯代烷烃和烯烃、单环芳烃和氯代单环芳烃在内27种挥发性有机化合物,对所有的挥发性有机化合物检测限范围为0.15~6.57ng·L-1 。应用吹扫捕集对环境水中苯酚进行提取和浓缩,基本不需要样品前处理步骤,当水样体积为5mL时,方法的检出限为0.0001mg·L-1;加标浓度在0.002mg·L-1时,平均回收率为92.43%,相对标准偏差为7.68%。

利用吹扫捕集技术-气相色谱法测定海水样品中的三卤代烷,吹扫流速和吹扫时间对吹扫效率影响不大,冷阱解吸温度从180℃到225℃吹扫效率降低10%~20%,方法的相对标准偏差小于10%,加标回收率在80%~120%之间,方法的检出限为0.02~0.07ug·L-1。测定海水中氟氯烃,CFC-11、CFC-113、CCl4的相对标准偏差为1.9%~4.1%,回收率为99.3%~101.0%,检测限分别为0.0145pmol·kg-1、0.0332pmol·kg-1、0.0198pmol/kg-1

选用长30cm、内径0.4mm的不锈钢管作为捕集管,装填0.66g 60/80目Tenax TA,吹扫捕集与气相色谱微池电子捕获检测器联用分析海水中氯仿四氯化碳三氯乙烯、二氯一溴甲烷、四氯乙烯、一氯二溴甲烷等6种挥发性卤代烃,检测限在0.003~0.369ng·L-1之间,相对标准偏差是1.8%~4.0%,加标回收率为98.1%~110.2%。测量海水样品中的苯系物,苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯及邻二甲苯的检出限分别为7.3ng·L-1、8.1ng·L-1、11.4ng·L-1、8.3ng·L-1、13.2ng·L-1、1ug·L-1,海水样品回收率为92.8%~100.9%。

研究海洋中N2O的时空分布,有利于揭示N2O在海洋中的产生机制及控制因素,为计算海洋与大气之间的N2O通量提供数据基础,进而了解氮的循环过程及其迁移转化机理。利用吹扫捕集与高分辨气相色谱法联用测定海水样品中一氧化二氮,检出限低于pmol·mL-1水平,较适合海水样品中的一氧化二氮分析。以0.83mL 1.02×10-1(体积分数)N2O为试样,分别考察0.5nm分子筛、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、Porapak Q、碳分子筛在不同温度下对N2O的捕集能力,不需使用冷阱的条件下,0.5nm分子筛可有效地捕集N2O。

硫化合物是造成环境恶臭污染的主要原因之一,其中二硫化碳(CS2)、甲硫醚(DMS)和二甲二硫醚(DMDS)等几种挥发性有机硫化合物,属于国内重点检测的恶臭气体。使用在线吹扫捕集-气相色谱-氢火焰离子化检测器测定海藻样品中的甲硫醚,方法的检出限在ng·L-1以下,相对误差较小。在GC-MS的测定技术上采用选择离子模式(SIM),可减少基体干扰物的影响,与全扫模式相比,可使目标化合物的仪器检出灵敏度得到显著提高,CS2、DMS和DMDS 3种挥发性硫化合物的方法检出限分别为3.75ng·L-1、11.33ng·L-1和2.10ng·L-1。采用外标法SIM模式对甲硫醚乙硫醚二甲二硫醚三种成分进行定量,方法的检出限分别为0.02ug·L-1、0.05ug·L-1和0.08ug·L-1

美国国家环保局对原有524.2方法3.0版本吹扫捕集-气相色谱-质谱进行修订,在原有59种挥发性有机化合物基础上新增加了24种极性更强、水溶性更大和在水基体中更难检测的挥发性有机化合物,检出限通常在1ug·L-1或更低。针对饮用水中常见的卤代烃、苯系物、卤乙烯等27种挥发性有机物进行吹扫捕集-气相色谱质谱联用测定研究,回收率范围为79.4%~138.9%,RSD为2.5%~7.6%,最低检出浓度范围为0.01~0.70ug·L-1

采用吹扫捕集法对水中12种挥发性卤代烃进行富集,经色谱分离后,质谱以选择离子模式进行检测:排除了非目标化合物的干扰,降低了基线噪声,提高了目标化合物的仪器检出灵敏度,从而降低了方法检出限。采用三种不同的冷阱和吹扫流速系统,气相色谱-质谱联用在线监测饮用水中的三卤代烷。通过控制总的吹扫气体积和进样温度减少水蒸气的干扰,整个分析时间少于5min。系统检出限分别为三氯甲烷低于10ng·L-1,一溴二氯甲烷低于25ng·L-1,一氯二溴甲烷低于40ng·L-1,三溴甲烷低于50ng·L-1

用吹扫捕集法作试样预处理,气相色谱-电子捕获检测器(ECD)测定多泥沙的黄河水样中挥发性卤代烃。为降低卤代烃在水溶液中的溶解度,采用饱和氯化钠溶液作为专用电解质,提高了方法的灵敏度,4种卤代烃检出限在0.01~0.20ug·L-1之间,加标回收率在95.0%~103.0%之间。测定水中的ug·L-1级和ng·L-1级的二卤代烷,CarbopackB/Barboxen 1000&1001填料与Tenax硅胶活性炭复合填料均为合适吸附材料。

利用吹扫捕集-色谱-质谱联用对饮用水中的27种挥发性有机化合物同时进行富集分离、定性和定量检测,不同化合物的平均回收率为75.6%~111.0%,相对偏差为2.1%~9.2%,方法检出限为0.2~20.0ug·L-1。使用吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法同时测定饮水中二溴乙烷等10种卤代烃,水样经吹扫捕集、脱附后进样,毛细柱分离,质谱检测器内标法测定,在质量浓度0.01~0.6ug·L-1范围内,相关系数均大于0.999,检测限为0.008~0.02ug·L-1,平均回收率在95.3%~105.2%之间,RSD为1.5%~4.6%。采用吹扫捕集与GC-MS联用法测定饮用水中一氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯6种氯苯类化合物,分析周期短,可实现基线分离,检出限低,准确度和精密度高,不受水样基体干扰。

利用吹扫捕集-气相色谱-质谱法联用测定临近汽油存储区域的地下水中的MTBE和它的主要降解产物,如TBA、TBF和其他汽油添加剂等,方法对MTBE的检测限为0.001ug·L-1。地下水样品中MTBE的相对标准偏差小于3%,回收率在95%~101%之间。比较吹扫捕集和静态顶空两种不同的前处理方法与气相色谱火焰离子化检测器测定不同浓度范围的MTBE,吹扫捕集方法测定的浓度范围为2~80ug·L-1,检出限为2ug·L-1;静态顶空方法测定的浓度范围为60~1000ug·L-1,检出限为50ug·L-1。水相中加入NaCl或Na2SO4和加热样品至合适的温度可提高MTBE挥发度,采用吹扫捕集-气相色谱-火焰离子化检测器测定水样品中的MTBE,方法检出限为0.1ug·L-1,相对标准偏差小于4%。

采用三元混合吸附剂,吹扫捕集-气相色谱-质谱联用技术分析生活污水及饮用水中的挥发性有机物。活性炭对水有很强的亲和力,具有极强的表面活性,对极性化合物常产生不可逆吸附,同时解吸温度过高,可能会导致某些物质分解,Tenax虽然比表面积较小,但对含经基的化合物如水和脂肪酸的保留值低于对非极性和低沸点有机物的保留值,因此对水的吸附容量小,一般不会产生不可逆吸附和热分解现象,且热稳定性好,特别适合于非极性和中等极性的微量挥发性物质的浓缩,硅胶对水和脂肪酸等极性化合物均有较强的吸附能力,不需很高的热解吸温度,尤其对于Tenax不能有效保留的低沸点挥发性有机物如氯乙烯、CH2Cl2等,硅胶却能很好地捕集。Tenax、硅胶和活性炭组合非常适合水中微量多组分VOCs的捕集和热解吸。

采用吹扫捕集-气相色谱法测定生活饮用水中13种常见挥发性有机污染物,方法的最低检出浓度为0.041~1.08ug·L-1,平均加标回收率为8%~120%,适合于生活饮用水中苯系物、氯代烯烃等常见挥发性有机污染物的测定。吹扫捕集-气相色谱测定水中四氢呋喃,检出限可达到0.18ug·L-1级,相对标准偏差为0.9%~4.0%,加标回收率在77.2%~100.8%之间。

应用4-氨基安替比林比色法、液相色谱法、吹扫捕集-气相色谱质谱联用法(GC-MS)测定水和废水中的苯酚,三种方法的线性、精密度和准确度均较好,但4-氨基安替比林比色法水样前处理繁琐、操作复杂、干扰因素多且检出限较高,液相色谱法检出限有所降低,但前处理繁琐复杂,吹扫捕集-GC-MS法简便快捷,无须前处理且检出限最低。通过乙酸酐衍生化-吹扫捕集-气相色谱-质谱分析水中五氯酚,采用吹扫时间25min、样品池温度60℃、离子强度20%氯化钠以及衍生化试剂的量200uL等条件对水中的五氯酚有较好的捕集效果。

挥发性硫化物对水的气味影响很大,水中二甲基硫二甲基二硫的味道阂值分别为0.3ug·L-1和5ug·L-1。国内外首批确定的8种重点监测的恶臭物质中挥发性硫化物就占了两种,分别是二甲基硫和二甲基二硫。采用吹扫捕集技术作为样品前处理方法与气相色谱-火焰光度检测器法在线联用,测定北京周围河流水中的二甲基硫(DMS)、甲基乙基硫(EMS)、二甲基二硫(DMDS)。图5-4给出了标准样品和水样品测定的色谱图。在所采集的城市运河和周围河水中均检测到了二甲基硫和二甲基二硫,其浓度在10ug·L-1左右。


图5-4 城市河流中挥发性硫化物的分离色谱图
1-DMS;2-EMS;3-DMDS

硝基氯苯生产或使用过程中排放一定量含硝基氯苯的废水,吹扫捕集-GC-MS测定水样中硝基氯苯类化合物,适合于测定一硝基氯苯化合物,不能用于测定二硝基氯苯化合物,方法的最低检出限可达2ug·L-1。垃圾填埋的环保控制最主要的就是垃圾渗滤液,根据美国EPA8260B标准方法,采用吹扫捕集法进行渗滤液的挥发性有机化合物的分析,含有较高浓度的苯系物和卤代烃类,甲苯浓度最高达到1ug·L-1

相关链接:挥发性有机化合物的特点及其常用前处理技术

文章来源:《环境样品前处理技术》

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