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岛津GC双FID法在线监测环境空气中57种PAMS污染物

2020.2.19
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

使用双冷阱热解析仪进行样品不间断的采集与分析,并结合岛津中心切割技术进行检测。结果显示:所有化合物在2ng•mL-1的浓度下,峰面积RSD均小于6.64%(n=7),在2~10 ng/ml的浓度范围内线性相关系数均大于0.9950。本方案重现性好,分析时间短,可连续在线监测环境空气中PAMS污染物变化情况。

随着我国经济全球化及快速发展,环境问题尤其是大气污染问题日益严重。PAMS(Photochemical Assessment Monitoring Stations,简称 PAMS )污染物是一类经过复杂反应可形成臭氧的VOCs化合物,而臭氧由于其强烈的氧化性和刺激性,会对人体健康造成危害,主要表现在刺激深部呼吸道,损害中枢神经系统等。2018年初,环保部印发了《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》,其中监测城市包括4个直辖市,15个省会城市以及59个地级城市,监测项目范围主要有PAMS臭氧前体物、TO-15标准中的VOCs以及13种醛酮,共计117种化合物。新的监测方案要求59个地级市对于57种PAMS污染物和13种醛酮作为必检化合物。

本方法采用Markes公司的TT24-7  xr全在线VOCs采样系统,结合岛津GC-2010 Pro联用,实现环境空气中VOCs的全在线分析。TT24-7  xr采用双冷阱的设计,可以方便的实现零空隙的连续采样功能,一个冷阱在分析的同时另一个冷阱在采样,始终有一个冷阱在捕集样品,确保空气样品不间断的采集,不损失任何时刻的空气样品。

实验部分

仪器与材料

气相色谱仪(GC-2010 Pro,岛津);双冷阱大气预浓缩仪(TT24-7,MARKES)。

气相色谱仪的条件

GC分析条件:色谱柱1:SH-Rtx-1(60m×0.25mm×1µm);柱温程序:40℃(4min)以8℃•min-1上升至50℃(2min),再以10℃•min-1上升至150℃以15℃•min-1上升至190℃(18.5min);载气控制方式:恒压(160kpa);APC辅助压力:80KPa;进样方式:直接(Direct);阻尼柱:0.3m×0.18mmID;色谱柱2:Rt-Alumina BOND/Na2SO4 (30m×0.32mm×5µm);检测器FID1(连接阻尼柱)条件:FID温度:190℃;氢气流量:40mL•min-1;空气流量:400mL•min-1;尾吹流量:30mL•min-1;检测器FID2(连接色谱柱2)条件:FID温度:190℃;氢气流量:40mL•min-1;空气流量:400mL•min-1;尾吹流量:30mL•min-1

预浓缩仪条件

TT24-7 xr分析条件:采样流速:10mL•min-1;预吹扫:0.5min;采样时冷阱温度:-20℃;解析温度:300℃;冷阱解析时间:5min;升温速率:MAX;传输线温度:180℃

方法开发流程

将切割单元置于待机模式,标气进样即所有化合物经色谱柱1和阻尼柱全部流入FID1检测器;根据出峰情况设置切割时间为12.90min;二次进标气时,将仪器置于切割模式,此时乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和乙炔等22个组分经过色谱柱1后进入色谱柱2进行分离流入FID2进行检测,当分析时间为12.90min时,其余组分经过色谱柱1后进入阻尼柱流入FID1检测。

标准气体

PAMS标准气体(57种组分),浓度为20ng•mL-1,标准气体底气为高纯氮气。

测试结果

分离谱图

图1和图2为组分分离谱图,化合物信息请参见表1和表2。

标准曲线及重复性

对2ng•mL-1浓度的57种PAMS标气重复进样7次,测试色谱峰面积重复性;并以2、4、6、8和10ng•mL-1浓度为横轴,响应为纵轴建立标准曲线;重复性与相关系数请参见表1和表2,图3和图4所示为化合物校准曲线图(仅列出部分组分)。

结论

本方案采用岛津GC-2010 Pro气相色谱仪配置双FID检测器,结合TT24-7 xr全在线监测境空气中的57种PAMS污染物,该方案具有以下特点:1、灵敏度高,稳定性好,可以监测ng或数百ppt的环境污染物;2、真正实现全在线分析,两根冷阱交替工作,不遗漏任何时刻的空气样品,保证数据完整性,满足新标准的要求,快速得到各站点环境污染物数据的变化规律。


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