气相色谱质谱联用分析城市大气颗粒物中的有机成分

郑柳青 沈赛燕(浙江省环境保护科学设计研究院 浙江 杭州 310007)

前言：

随着社会经济的发展，我国的城市化进程不断加快，城市规模不断扩大，城市人口飞速增加，也是的城市大气污染的程度日益严重。在大气污染中，大气颗粒物是一种重要的污染物，会对人体健康以及城市局部环境、气候等产生重要的影响。最近几年，人们对于大气污染的研究主要倾向于PM10和PM2.5等细颗粒物，尤其是PM2.5中有机物的研究，可以帮助人们了解大气环境的质量状况，为城市大气污染的改善和治理提供必要的参考依据。

一、大气颗粒物概述

颗粒物又称尘，是存在于大气中的固体或者液体颗粒状物质，可以分为一次颗粒物和二次颗粒物，其中一次颗粒物主要是天然污染源以及人物污染源释放到大气中，造成直接污染的颗粒物，如土壤粒子、海盐颗粒等。二次污染物是由大气中某些污染气体组分(氮氧化物、二氧化硫等)之间，或者这些组分与大气中的正常组分(氧气、氮气等)之间通过各种化学反应生成的颗粒物，如硫酸盐等。大气颗粒物对于人体和环境的危害是十分巨大的，不仅会影响人体健康，还会对可见光进行散射，造成大气能见度的降低，甚至如果颗粒物含量较大，还会干扰太阳和地面的辐射，造成地区性乃至全球性的气候变化。

二、气相色谱质谱联用技术

气相色谱质谱联用，是指气相色谱法-质谱法的联合应用，简称气质联用，是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中对不同物质进行鉴别的方法，其在多个领域得到了广泛的应用，如药物检测、火灾调查、环境分析、未知样品测定等，同时，也可以用于识别物质中以前认为被识别前就已经蜕变了的痕量元素。在现代化计算机技术不断发展的影响下，气相色谱质谱联用仪被广泛地应用在水、空气、土壤等的环境检测中，分析其中的污染成分，从而为环境污染的治理工作提供良好的参考和借鉴。

三、实验与分析

针对国内某城市的大气污染情况，运用气相色谱质谱联用的方法，对大气颗粒物中的有机成分进行检测和分析，为大气污染的治理提供科学依据。

1.实验部分

(1)仪器与试剂的准备

采用的GC-MS联用仪(气相色谱质谱联用仪)，Turbo Mass-Auto system XL型；TH-16A型大气颗粒物智能采样仪；KQ-250B超声波清洗器；LABOROTA-4003旋转蒸发仪；QM-A石英纤维滤膜；BS/BT系列精密电子天平秤。试剂采用色谱级二氯甲烷、甲醇，以及二氧化硅干燥剂，采用去离子水作为实验用水。

(2)样品的采集

仪器准备完成后，需要对大气颗粒物进行样品的采集工作，采样区域选择该市某科研大楼附近，共分为三个采样阶段，第一阶段采用6张采样膜，采样时间10天，第二阶段采用12张采样膜，采用时间13天，第三阶段采用20张采样膜，采样时间90天。

采样完成后，在实验室环境中，将石英滤膜放入125mL的广口瓶中，加入50mL左右的容积，然后盖上盖子，使用超声提取5次，前3次采用二氯甲烷溶剂，后2次采用甲醇溶剂，每次提取时间为20m in。之后，将提取液合并，放入旋转蒸发仪，将其浓缩至5mL，之后使用高纯度的氮气，继续浓缩至1mL,使用0.45μm微孔滤膜进行过滤后，放入GC-MS联用仪进行分析。

2.结果与讨论

经过测试，在气相色谱分析中，进样35m in后，试样中的有机物就可以完全分离，因此将分析时间确定在35m in。同时，根据相似相溶的原理，采用80m SE-54色谱柱进行分析。为了保证分析结果，要保证进样口的温度为300℃。

运用GC-MS联用仪，对样品进行分析，在得到气相色谱图后，与仪器附带的质谱库进行对比，经适当放大、除噪音处理后，在谱库中进行检索。通过多次试验对比，该市在夏季的大气颗粒物中，存在19种有机物，包括12种烷烃、4种烯烃、1种醇类、1种酯类、1种酮类。而秋季大气颗粒物中有机物有21种，包括12种烷烃、5种烯烃、2种醇类、1种酯类、1种酮类。将两者进行对比分析，发现在秋季大气有机物中，烷烃的种类和数量发生了较大的变化，除夏季样品中存在的10种烷烃，还出现了多种新的种类，如戊烷等。而其他有机物也出现了一定的变化，只有有机酯类与有机酮类没有变化。而对冬季样品的分析中，同样出现了7种新的有机物，包括1种烷烃、2种烯烃、2种酮类、1种醇类以及1种酯类。经分析发现，冬季大气污染情况较为严重，除了冬季少风、空气流通缓慢外，还与该市燃煤取暖有直接的关系。

与国内同类实验相比，该实验得出的结论基本准确，可以为大气污染的治理提供科学合理的参考依据。

结语：总而言之，在当前经济飞速发展的影响下，我国的城市化进程不断加快，城市的大气污染程度也日益严重，采用气相色谱质谱联用的方法，对大气颗粒物中的有机成分进行分析，可以对大气有机物进行定性和定量，从而明确污染的原因，为大气污染的治理提供科学的参考依据，对城市大气环境进行改善，推动城市的可持续发展。

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