气相色谱法-电子捕获检测器测定工作场所空气中异氟烷和恩氟烷

于瑞祥

（上海市计量测试技术研究院，上海 201203）

异氟烷和恩氟烷是目前临床广泛使用的两种吸入性全身麻醉药，短时间内不会对机体健康产生影响，长时间、小剂量接触可能会造成体内毒性蓄积，危害健康，甚至会引起生殖系统、肝、肾等各种慢性疾病［1-6］。同时异氟烷和恩氟烷也是公认的温室气体，全球增温潜势（GWP）约为1 200，能够对臭氧层造成破坏［7-10］。目前，医院手术中用到的麻醉剂多采用排风系统不经处理直接排放到大气当中，成为环境中温室气体的重要来源之一。

目前，对异氟烷或恩氟烷的检测多采用氢火焰离子检测器-活性炭吸附气相色谱（GC-FID）法。张文等［11］采用GC-FID 法测定工作场所空气中恩氟烷，用活性炭吸附、1，2-二氯乙烷解吸等进行前处理，方法的检出限可达1.0 μg／mL，平均解吸效率为97.0%～103.8%，但该方法存在耗时长，解吸溶剂易造成二次污染等问题，同时，对于含有较多有机物的环境空气，FID 检测也存在较多的干扰。褚素霞 等［12］利用气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）对药物中异氟烷进行检测，异氟烷在0.1～1.2 mg／mL范围内与峰面积线性关系良好（r=0.999 9），平均回收率为99.90%～100.00%。

基于异氟烷和恩氟烷具有电负性的特点，笔者建立了气相色谱-电子捕获检测器法测定工作场所空气中异氟烷和恩氟烷的检测方法，优化了采样过程。该方法操作简单快速，检出限低，可为相关环境监测提供技术参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：6890 N 型，配电子捕获检测器，气体进样阀系统，美国安捷伦科技有限公司；

便携式气体采样泵：03L-D 型，采气速率3 L／min，大连德霖气体包装有限公司；

铝塑复合膜气体采样袋：体积为5 L，使用前进行抽真空处理，大连海德科技有限公司；

高纯空气：20%氧气+80%氮气，上海基量标准气体有限公司；

标准储备气体：异氟烷、恩氟烷含量均为100 mg／m3，使用时用高纯空气稀释到工作浓度，上海基量标准气体有限公司。

1.2 样品采集

按照GBZ 159-2004［13］采集样品。选取具有代表性的采样点，将气体采样泵置于采样点，开启气体采样泵预运行1 min，置换掉泵中原来的空气后，连接已抽真空的气体采样袋进行取样，采集样品空气至样品袋完全鼓起，关闭采样袋阀门，每个采样点平行采集2 袋。采集后的样品无需处理，48 h 内直接进气相色谱分析。

1.3 色谱条件

色谱柱：HP-INNOWAX 色谱柱（30 m×0.32 mm，20 μm，美国安捷伦科技有限公司）；进样口温度：80℃；柱温：40℃，保持5 min；载气：高纯氮气，纯度不小于99.999 %；流量：1.5 mL／min；定量环体积：1.0 mL；气体阀进样；进样方式：分流进样，分流比为10∶1；检测器：ECD，温度为350℃。

2 结果与讨论

2.1 采样方式的选择

目前，对空气中异氟烷、恩氟烷的采集多采用活性炭吸附，溶剂解析后进色谱柱分析，因此需要对活性炭的性能（穿透容量、平均采样效率和平均解吸效率等）进行考察，取样时间长，样品的回收率随活性炭的批次等可能存在差异，同时，解析过程用到的溶剂多存在毒性，容易造成二次污染。笔者采用铝塑复合膜气体采样袋采样，采样后无需处理直接进气相色谱仪进行分析，方法快速简单。

2.2 色谱柱的选择

根据待测物的性质及色谱柱特性，分别选取DB-1 色谱柱（30 m×0.32 mm，25 μm）和HPINNOWAX 色谱柱（30 m×0.32 mm，20 μm）进行分析测定。结果显示，采用DB-1色谱柱进行分析时，环境中的氧气与待测组分不能有效分离，对检测造成了干扰。采用HP-INNOWAX 色谱柱能够对两种待测组分进行有效分离，峰型良好，灵敏度较高，待测物附近无干扰，适用于待测物的分析，色谱图见图1。因此实验选取HP-INNOWAX 色谱柱进行分析。

图1 异氟烷和恩氟烷的气相色谱图

2.3 检测器的选择

GBZ／T 300.96-2018［14］及相关文献［11，15-16］对异氟烷和恩氟烷的检测采用气相色谱-氢火焰离子检测器（GC-FID）法，该方法灵敏度相对较低，若环境中有其它挥发性有机物时容易对检测结果造成干扰。基于异氟烷和恩氟烷含有电负性的氟元素和氯元素，笔者采用气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）进行检测。试验发现，空气中的氧气同样存在电负性，在色谱中表现为出峰，但出峰时间早于2 min，不会对待测组分造成干扰，色谱图见图1。采用ECD 检测时异氟烷和恩氟烷响应良好，检出限分别为0.000 5 和0.002 0 mg／m3，可以对环境空气中痕量异氟烷和恩氟烷进行检测。

2.4 检测器温度的确定

由于ECD 检测器对温度较为敏感，试验考察了不同检测器温度下异氟烷和恩氟烷的响应。结果显示，在200～400℃范围内，随着温度的升高，检测器的灵敏度也相应得到提高，考虑到样品检测限和检测器温度耐受性，试验选取350℃做为检测器温度。

2.5 线性关系与检出限

取标准储备气，分别用高纯空气进行稀释，得到质量浓度分别为0.05,0.10,0.50,1.00,5.00 mg／m3的系列标准气体，按1.3 色谱条件进行测定，以待测物的质量浓度（X）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标进行线性回归，计算得线性方程与相关系数。根据10 倍信噪比计算定量限，3 倍信噪比计算检测限。线性关系、相关系数、定量限和检出限结果见表1。由表1 可知，氟烷和恩氟烷的质量浓度在0.05～5.00 mg／m3的范围内与色谱峰面积线性关系良好，检出限分别为0.000 5，0.0020 mg／m3。

表1 线性关系、检出限与定量限

2.6 精密度试验

用高纯空气将标准储备气稀释为0.10，0.50，1.00 mg／m3三个浓度水平，按照1.3 色谱条件连续进样测定6 次，测定结果见表2。由表2 可知，异氟烷和恩氟烷在三个浓度水平下的相对标准偏差均小于2.0%，表明仪器的精密度良好。

表2 精密度试验结果

2.7 回收试验

取空白空气作为本底进行加标回收试验，取低、中、高三个浓度水平，每个浓度水平下测定3 次，取平均值作为测定值，结果列于表3。

表3 回收率试验结果(n=3)

由表3 可知，三个水平下异氟烷的加标回收率为99.0%～100.4%，恩氟烷的加标回收率为98.8%～101.0%，表明方法具有良好的准确性。

2.8 稳定性试验

将2.6 中的三浓度水平的标准气分别放置0，4，8，12，24，48 h 进行测定，取3 次测定平均值作为检测结果，结果列于表4。由表4 可知，异氟烷和恩氟烷在三个浓度水平下的相对标准偏差小于1.0%，表明采用铝塑复合膜气体采样袋采集的样品在48 h内稳定，使用铝塑复合膜气体采样袋采集样品具有可行性。

表4 稳定性试验结果

2.9 实际样品分析

根据方法在本单位附近采集空气样品10 份，异氟烷和恩氟烷均未检出；在某医院手术室及周边采集空气样品各10 份，测得手术室中异氟烷的浓度为0～4.7 mg／m3，恩氟烷的浓度为0～3.1 mg／m3，手术室周边异氟烷的浓度为0～0.5 mg／m3，恩氟烷的浓度为0～0.2 mg／m3。说明医院在使用麻醉气体时存在环境排放的风险，值得进一步关注。

3 结语

建立了气相色谱法-电子捕获检测器测定工作场所中痕量异氟烷和恩氟烷的方法。该方法检出限低，线性范围宽，线性相关性好，精密度良好。能够满足环境空气中痕量异氟烷和恩氟烷的检测要求。采用铝塑复合膜气体采样袋采样后直接进样，方法快速简单，重复性好，省去活性炭吸附解吸等步骤，避免解吸溶剂毒性可能造成的二次污染。