使用Online TD-GC分析空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物

簡(jiǎn)介
揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）已經(jīng)被公認(rèn)為主要的空氣污染源，相關(guān)部門將其作為一級(jí)污染和二級(jí)污染（例如：光化學(xué)煙霧）根源進(jìn)行管制。美國環(huán)境保護(hù)署根據(jù) 1990 年《清潔空氣法》（CAA）確定了 189 種有害空氣污染物，其中 51% 是揮發(fā)性有機(jī)化合物�！肚鍧嵖諝夥ā窞榭諝庵袚]發(fā)性有機(jī)化合物和臭氧污染的監(jiān)測(cè)提供了進(jìn)一步的法規(guī)和指導(dǎo)。美 國 環(huán) 境 保 護(hù) 署 的《臭 氧 前 體 物 取 樣 和 分 析 的 技 術(shù) 支 持 文 件》（EPA/600-R-98/161(1998)） 1 列出了 57 種臭氧前體物目標(biāo)分析物，而美國各州也提出了建立光化學(xué)評(píng)估監(jiān)測(cè)站（PAMS）的要求。
2017 年，美國環(huán)境保護(hù)署就所有光化學(xué)評(píng)估監(jiān)測(cè)站發(fā)布了指導(dǎo)意見 2，強(qiáng)烈建議這些站點(diǎn)通過氣相色譜法 3 分析 27 種主要化合物和 37 種可選化合物，以每小時(shí)為周期收集特定揮發(fā)性有機(jī)化合物的測(cè)量值。同年，中國也出臺(tái)相應(yīng)法規(guī)，要求相關(guān)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè) PAMS第一版指南中規(guī)定的 57 種揮發(fā)性有機(jī)化合物，13 種醛類和酮類化合物，以及 47 種鹵代烴化合物和含氧揮發(fā)性有機(jī)化合物。
珀金埃爾默 TurboMatrix™ 300 TD 是一款高效的熱脫附儀，專門用于 C2‒C12 碳?xì)浠�合物的自�?dòng)取樣和濃縮。當(dāng)與珀金埃爾默 Clarus® GC 聯(lián)用時(shí)，Turbomatrix™ 300 TD 可根據(jù)監(jiān)管要求，輕松準(zhǔn)確地分析環(huán)境空氣樣品中的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量。這套系統(tǒng)是臭氧前體物分析的黃金標(biāo)準(zhǔn)，具有重現(xiàn)性高、定量限低的優(yōu)點(diǎn)。
本文詳細(xì)介紹了利用珀金埃爾默 TurboMatrix Online 300 TD和 Clarus 580 GC 監(jiān)測(cè)多種揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法。本應(yīng)用報(bào)告顯示，監(jiān)測(cè)結(jié)果具有良好的再現(xiàn)性、線性和檢出限值。

實(shí)驗(yàn)
儀器
本實(shí)驗(yàn)中，我們使用珀金埃爾默 Clarus 580 Dual GC/FID 和TurboMatrix Online 300 TD，具 體 實(shí) 驗(yàn) 條 件 如 表 1 所 示。BP-1 色譜柱（50m×0.22mm×1.0μm）為主分析柱，直接與熱脫附傳輸管線相連。經(jīng)典的 Alumina PLOT 色譜柱則用于分離樣品中較輕的組分。較重的組分則采用中心切割技術(shù)進(jìn)行分離，通過熔融二氧化硅毛細(xì)限流管和 D-Swafer™ 工具包切換到火焰離子化檢測(cè)器（FID）進(jìn)行分析。系統(tǒng)原理圖見圖 1。
本研究采用增強(qiáng)型空氣監(jiān)測(cè)阱來濃縮目標(biāo)化合物。依據(jù)之前一份關(guān)于環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)的應(yīng)用報(bào)告 4，在兩個(gè)強(qiáng)效吸附劑的前面設(shè)置一個(gè)由弱吸附劑組成的小緩沖區(qū)，可以提高較重組分的精度和回收率。
標(biāo)準(zhǔn)氣體
校準(zhǔn)氣體混合物，PAMS 標(biāo)氣和 TO-15 標(biāo)氣皆購自 Linde Gas公司，并采用動(dòng)態(tài)稀釋裝置（Besser Technology 公司）進(jìn)行稀釋。

結(jié)果和討論
低碳通道和高碳通道校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的色譜圖如圖 2 和圖 3 所示，目標(biāo)化合物具有良好的峰形和基線分離。中心切割時(shí)間設(shè)定為 9.8 分鐘，因此，洗脫時(shí)間早于順 -1,2- 二氯乙烯的化合物被切換到 PLOT 色譜柱進(jìn)行進(jìn)一步分離，其他化合物則通過毛細(xì)限流管后進(jìn)行檢測(cè)。表 2-3 總結(jié)了濃度為報(bào)告限時(shí)的保留時(shí)間（RT）、方法動(dòng)態(tài)范圍和信噪比（S/N）結(jié)果。所有化合物的線性系數(shù)（r2）均在 0.996 以上，這表明此次分析在濃度介于 1-40 ppbc 之間具有可靠性。通過在規(guī)定濃度下分析 6個(gè)重復(fù)樣品，確定了保留時(shí)間的穩(wěn)定性、峰面積精度和信噪比。

總結(jié)
本 文 利 用 配 有 在 線 空 氣 取 樣 附 件 的 TurboMatrix300 TD 熱脫附儀收集、濃縮和脫附各種揮發(fā)性有機(jī)化合物，再通過配有 D-Swafer 的 Clarus 580 GC 分析樣品。增強(qiáng)型空氣監(jiān)測(cè)阱提高了較重組分的分析精 度 與 回 收 率。本 文 各 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 顯 示 了 PAMS 和TO-15 標(biāo)氣目標(biāo)化合物列表中的各個(gè)組分的分析結(jié)果良好，進(jìn)而體現(xiàn) Online TD-GC 系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)
1. PAMS TAD http://www.epa.gov/ttn/amtic/files/ambient/pams/newtad.pdf.
2. PAMS Required Quality Assurance Implementation Plan
https://www3.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/pams/PAMS%20Quality%20Assurance%20Implementation%20Plan_092716 V4.0.pdf.
3. https://www3.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/pams/targetlist.pdf.
4. National EPA policy VOC monitoring in the key cities-2018.pdf.
5. Miles Snow, 2018. Improvements to Ambient Air Monitoring(U.S. EPA PAMS) Using a Clarus 690 Gas Chromatograph.PerkinElmer Application note.