臭氧前体物分析.docVIP

使用 TurboMatrix 热脱附气相 色谱系统进行臭氧前体物分析 作者 Ian Seeley Chromian Consulting Services Bethel, CT USA 及 Andrew Tipler, Ph.D. Zoe Grosser, Ph.D. 珀金埃尔默生命与 分析科学部 710 Bridgeport Avenue Shelton, CT 06484 USA 图 1. 臭氧未达标的区域 ()。 简介 在美国，1970年的清洁空气法赋予了环保署（EPA）维持空气清洁和保障公众健康的责任。环境空气常规监测的六项指标包括：SOx,NOx,PM10,Pb,CO和臭氧。在1990年修正的清洁空气法里，加入了空气中对臭氧生成有贡献的挥发性有机物（VOC）的监测。图1显示的是这些指标监测结果未能达标的城市地区。这些监测工作是通过光化学评估监测站（PAMS）来完成的。除了光化学评估监测站（PAMS）这个项目，在欧洲还有其他类似项目，如1992年臭氧指令和联合国欧洲经济局（UNECE）关于VOC排放控制协议。尽管光化学评估监测站（PAMS）在美国已经建立很多年，据最近美国国家环保局（EPA）最近发布消息，在过去10年里臭氧浓度仅降低了4%，仍然是一主要的健康关注因素。1 臭氧前体物中C2-C12挥发性有机物的分析在分析化学上是一个很重大的技术上的挑战。这些化合物在空气中浓度非常低，而且需要短时间间隔的监测以获得日变化的评估，这样就要求样品进入气相色谱（GC）前必须进行浓缩。虽然样品可以在野外采集后带回实验室分析，但是野外在线采集方式能最大程度降低样品周转时间，也能减少采样工具的使用，VOCs存在与否的数据与气象数据做到最大程度的吻合。 在野外，VOCs中低分子量的C2组分可在低温下经固体吸附剂捕集。这样引入一些列冷阱操作问题。在遥远的监测站，若通过液氮冷却方式降温维持仪器的运转将是一件非常困难而且花费极多的事情。 本文描述了PerkinElmer仪器公司与美国环保局（US EPA）合作开发的在野外在线自动监测C2-C12挥发性有机物而不需要液氮的方法。这套分析系统依靠必威体育精装版热脱附仪系统支持样品进样，即TurboMatrixTM TD。 系统要求 表1列出了54种（m-xylene和p-xylene合视为一个组分）U.S.EPA规定的臭氧前体物目标分析物。参见“Technical Assistance Document for Sampling and Analysis of Ozone Precursors”, EPA/ 600-R-98/601,Septemper 1998。U.S.EPA 网站上可以找到：/ttn/amtic/files /ambient/pams/ newtad.pdf 这些目标化合物在空气中浓度变化惊人，因此需进行特殊的样品采集和后续的色谱分析。此外，方法要求每个样品采集时间不能超过40min，以保证每个样品分析间隔时间为1小时。对无人操作来讲，从样品采集到获得分析数据总时间不超过1小时。 表 1. 臭氧前体物目标分析物。 乙烯 2,3-二甲基丁烷 正辛烷 乙炔 2-甲基戊烷 乙苯 乙烷 3-甲基戊烷 间二甲苯和对二甲苯 丙烯 正己烷 苯乙烯 丙烷 甲基环戊烷 邻二甲苯 异丁烷 2,4-二甲基戊烷 正壬烷 1-丁烯 苯 异丙苯 正丁烷 环己胺 正丙基苯 反-2-丁烯 2-甲基己烷 间乙基甲苯 顺-2-丁烯 2,3-二甲基戊烷 对乙基甲苯 异戊烷 3-甲基己烷 1,3,5-三甲基苯 1-戊烯 2,2,4-三甲基戊烷 邻乙基甲苯 正戊烷 正庚烷 1,2,4-三甲基苯 异戊二烯 甲基环己烷 正癸烷 反-2-戊烯 2,3,4-三甲基戊烷 1,2,3-三甲基苯 顺-2-戊烯 甲苯 间二乙基苯 2,2-二甲丁烷 2-甲基庚烷 对二乙基苯 环戊烷 3-甲基庚烷 正十一烷 系统概述 图2为PerkinElmer在线臭氧前体物检测系统示意图。带在线采样附件的TurboMatrix热脱附仪负责样品的采集，样品可以直接从环境空气在线采集，也可以从事先储存好的不锈钢罐（canister）中采集样品。热脱附（TD）将分析物从样品中提取出来转移到吸附冷阱中。捕集的分析物经加热从吸附阱中脱附出来，由一根可加热的传输线经载气带入Clarus 500气相色谱仪。气相色谱仪拥有两根色谱柱和一个中心切割装置，将目标组分按挥发性程度分割为两个部分分别在两根色谱柱上进行分离。挥发性较强的组分在PLOT柱上进行分离，另外的部分在BP-1色谱柱上进行分离。两根色谱柱配备的检测器均为氢火焰检测器（FID）。计算机上运行TotalChrom数据处理系统和TurboMatrix控制