PT/GC/MS在环境中挥发性有机物分析中的应用

杨　玲，蔡学建

(黄石环境监测站，湖北　黄石　435000)



PT/GC/MS在环境中挥发性有机物分析中的应用

杨玲，蔡学建

(黄石环境监测站，湖北黄石435000)

吹扫捕集/气相色谱质谱联用技术在环境样品的分析检测中得到越来越广泛的应用，该技术在挥发性有机物研究中的相关报道越来越多。文章罗列了近几年部分吹扫捕集-气质联用技术在环境水样和土壤样品中挥发性有机物分析中的应用，可得出吹扫捕集/气质联用技术在挥发性有机物分析中的优缺点，为更好的利用该技术为环境检测服务提供参考。

吹扫捕集；气相色谱-质谱；挥发性有机物

按照世界卫生组织的定义，沸点在50～260 ℃的化合物，室温下饱和蒸气压超过133.32 Pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物为挥发性有机物(VOCs)。VOCs具有高挥发性、类脂物可溶性，易被皮肤、粘膜等吸收，在环境中广泛存在。因此对环境中挥发性有机物的监测成为了我们日常环境分析工作中的重中之重。环境样品具有被测物组分复杂、浓度较低、干扰物多、同种元素以多相形式存在和易受环境影响而变化等特点，通常都要经过复杂的前处理后才能进行分析测定，目前国内外用于检测的前处理方法主要有静态顶空、吹扫捕集、固相微萃取、微波辅助萃取、超临界流体萃取、索式萃取等[1]。相对于其它前处理方法来说，吹扫捕集法克服了灵敏度低，提取效率低，取样量大等缺点；而气质联用能同时分析多种复杂化合物样品，灵敏度高，因此吹扫捕集-气质联用方法得到了广泛的应用。我们就近年来吹扫捕集/气质联用技术在环境中挥发性有机物分析中的应用作简单介绍。

1　水样品中挥发性有机化合物的应用

水中有机污染物浓度较低，要经过富集才能用气相色谱-质谱联用仪测定。在我国用于测定环境水样中挥发性有机化合物(VOCs)多采用静态顶空-气相色谱法[2-3]，但静态顶空-气相色谱法的灵敏度低，不能满足微量测定要求。随着吹扫捕集/气相色谱-质谱联用仪的日益普及，其MS在定性方面的优势可弥补GC法的不足，吹扫捕集具有浓缩倍数高、可测定范围宽、无溶剂污染等优点，其检测限在μg/L数量级，能有效地检测水中的VOCs[4-5]。许瑛华等[6]采用吹扫捕集气相色谱-质谱联用技术快速测定生活饮用水中多组分微量VOCs，对解吸时间、烘焙流速、烘焙时间、捕集阱填充材料和比例及色谱条件进行优化，方法的最低检出浓度为0.01～0.5 μg/L，线性范围为0.5～100 μg/L，加标回收率在90%～110%之间。彭敏等[7]采用吹扫捕集-气相色谱质谱联用法测定水中6种氯苯类化合物，标准曲线相关系数为0.9991～0.9998，加标回收率为93.0%～97.5%，检出限为0.007～0.05 μg/L，RSD为2.45%～4.36%。刘金巍等[8]用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定水中的挥发性卤代烃和苯系物，通过对色谱条件和吹扫捕集条件的优化，将苯乙烯和邻二甲苯分离开，方法的平均回收率为90%～105%，精密度为1.8%～4.3%，检出限为0.017～0.194 μg/L。王芳等[9]利用Tekmar 3100型吹扫捕集仪，Agilent 6890-5973型气质联用仪，HP-5型色谱柱，吹扫温度30 ℃，吹扫时间10 min，脱附温度200 ℃，脱附时间2 min，高纯氮气吹扫压力为27.5 kPa，质谱扫描范围m/z 45～450分析饮用水中12种有机化合物，检测限达0.04～0.15 μg/L，RSD范围在1.5%～6.4%。黄毅等[10]用吹扫捕集-气质联用法检测地下水中卤代烃、苯系物、氯苯等25种挥发性有机物，对吹扫捕集条件和气相色谱-质谱分析条件进行优化后，各组分标准曲线的线性方程相关系数均在0.9995以上，检测限为0.1～0.4 μg/L。标准样品测定值相对标准偏差为1.73%～5.53%(n=7)，回收率为88.8%～112.0%。陈小辉等[11]采用VOC分析专用柱DB-VRX，采用吹扫捕集-气质联用法对地表水和生活饮用水中54种挥发性有机物进行快速定性和定量，采用内标法定量，各有机化合物分离效果好，加标回收率在93%～110%之间。郑能雄等[12]采用吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法测定水中62种挥发性有机物，通过对吹扫流速、吹扫时间、吹扫温度及解吸条件等吹扫捕集条件的优化，以及柱温、载气流量等色谱条件的优化，建立的方法能同时对62种挥发性有机物进行定性定量分析，样品加标回收率在88.7%～112.4%之间。李义等[13]用吹扫捕集-气相色谱质谱法同时测定地下水中20多种挥发性有机物，对气相色谱条件、质谱条件及吹扫捕集条件进行优化后，方法检出限为0.03～0.28 μg/L，精密度为2.21%～5.31%，基体加标回收率为88.8%～111.0%。李丽君等[14]采用吹扫捕集-气质联用同时检测水中25种挥发性有机物，得出25种挥发性有机物的浓度在0.40～20.0 μg/L的范围内呈线性关系，各化合物的最低检测限在0.01～0.2 μg/L之间，回收率在90.8%～107%之间，25种化合物在18 min内同时检出，缩短了分析时间，提高了方法的灵敏度。李国媛[15]用吹扫捕集-气质联用法测定地表水环境质量标准要求必须检测的27种挥发性有机物，采用全扫描及选择离子扫描方式，用内标法定量，提高了定性、定量分析的准确性。各目标物的方法检出限为0.04～2.8 μg/L，加标回收率82.7%～108%，RSD范围为1.42%～8.68%。秦明友等[16]采用吹扫捕集-气质联用法测定水中吡啶、丙烯腈、四乙基铅和松节油，对吹扫时间、pH值等条件进行优化，方法的加标回收率在80.0%～119.3%之间，相对标准偏差在1.1%～6.2%之间，方法具有较好的线性和精密度。刘树萍[17]用吹扫捕集-气质联用法测定水中16种苯系物和氯苯类挥发性有机物，方法的相关系数为0.990～0.999，相对标准偏差均小于6%，样品的加标回收率为95.5%～113.4%。周华等[18]利用吹扫捕集-气质联用技术，用DB-624毛细管色谱柱分离，对吹扫捕集条件(吹扫时间、吹扫流量、解吸温度、解吸时间、烘焙时间等)、进样口方式、色谱条件、质谱采集方式等进行优化，并分析实际水样，得到55种挥发性有机物的检出限为0.004～0.04 μg/L，相对标准偏差范围在5%～12%，加标回收率为92%～111%。黄旭锋等[19]采用吹扫捕集与快速气相色谱-飞行时间质谱联用法同时测定水中54种挥发性有机物，通过常规GC和快速GC的色谱条件的对比以及Q-MS和TOF-MS的质谱条件的对比研究，对DHS捕集阱温度对分析结果的影响分析，得出采用吹扫捕集与快速气相色谱-飞行时间质谱联用法可将分析时间从常规的31 min缩短至13 min，且灵敏度和一定程度的分辨率不受影响，检出限能达到0.53～278 ng/L，DHS中捕集阱的低温制冷功能能提高极易挥发组分和一些较低挥发性组分的灵敏度。许家慧等[20]用HP-VOC毛细管色谱柱，采用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定水中的乙醛、丙烯醛、丙烯腈和吡啶，通过各条件的优化，得到乙醛和吡啶在质量浓度为0.025～0.60 mg/L之间校准曲线呈线性关系，丙烯醛和丙烯腈在质量浓度在0.0025～0.10 mg/L之间校准曲线呈线性关系，相关系数均大于0.995，乙醛、丙烯腈、吡啶和丙烯醛的方法检出限分别为0.0016，0.0005，0.0021和0.0013 mg/L。加标回收率为87.8%～114.3%，相对标准偏差(n=6)为2.51%～10.4%。

2　土壤及固体废物中挥发性有机化合物的应用

挥发性有机物是土壤中的重要污染物之一，它具有挥发性、毒害性、隐蔽性和多样性的特点。国内外对土壤中的挥发性有机物研究较少，传统的前处理方法如索式萃取等存在过程复杂、有机溶剂有毒等缺点，目前顶空和吹扫捕集与气相色谱质谱联用是常用的方法。刘慧等[21]用吹扫捕集-气质联用方法对北京市近郊四个典型地区的土壤中VOCs进行分析，检出苯系物、挥发性氯代烃和正构烷烃等11个目标挥发性有机物和49个非目标化合物，其中包括7种EPA优先控制有机物。贾静等[22]采用吹扫捕集-气质联用技术测定土壤中33种VOCs，通过对模拟样品的基体选择、吹扫捕集条件及色谱条件等实验条件进行考察，优化后方法检出限为0.20～0.60 μg/kg，精密度(RSD，n=7)可达2.78%～9.89%，基体加标回收率为81.5%～115.2%。张慧等[23]研究了吹扫捕集-气质联用法测定污染土壤中苯系物的方法，得到最佳吹扫条件为吹扫时间11 min，解吸温度190 ℃，解吸时间0.5 min,平均加标回收率为99.0%～103.9%，相对标准偏差为10.3%～17.5%，苯系物的检出限为1.6～2.8 μg/kg，定量限为5.4～9.6 μg/kg。金辉等[24]将土壤样品经甲醇萃取后进行吹扫捕集，引入到气相色谱-质谱仪中进行检测，对标准样品及实际样品的测定中，标准样品的相对标准偏差范围在2.2%～19.0%之间，实际样品平行样的标准偏差在0.0%～3.4% 之间，样品加标回收率在60%～121%之间(二氯乙烯、二氯甲烷除外)。颜焱等[25]采用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定固体废物中35种挥发性卤代烃，对吹扫时间、吹扫流速、吹扫温度、脱附时间和温度等吹扫捕集条件及色谱条件进行优化，各挥发性卤代烃得到了较好的分离，检出限为0.1～0.4 μg/kg，样品加标回收率为72.1%～118%。

3　结　语

吹扫捕集法对样品的前处理无需使用有机溶剂，对环境不造成二次污染，而且取样量少、富集效率高、受基体干扰小、容易实现在线检测，它与气质联用在环境样品的分析中起着越来越重要的作用。但吹扫捕集法易形成泡沫，使仪器超载。此外伴随有水蒸气的吹出，不利于下一步的吸附，给非极性气相色谱分离柱的分离也带来困难，并且水对火焰类检测器也具有淬火作用，因此，怎样更好的利用吹扫捕集技术，扬长避短，将是我们以后的研究方向。

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Application of PT/GC/MS in the Environment Analysis of Volatile Organic Compounds

YANGLing,CAIXue-jian

(Huangshi Environmental Monitoring Station, Hubei Huangshi 435000, China)

Purge and trap gas chromatography/mass spectrometry is widely applied in analysis of environmental samples, the report of the technology in the study of volatile organic compound becomes more and more common. The application of the PT/GC/MS in the analysis of volatile organic compounds in the environment water samples and soil samples in the recent years was cited, the advantages and disadvantages of the technology were drawn, to provide a reference for the environmental testing services for better use of the technology.

purge and trap; GC/MS; volatile organic compounds

杨玲(1984-)，女，工程师，主要从事环境分析检测。

X132

A

1001-9677(2016)07-0036-03