主题：【第十五届原创】热脱附-气相色谱法测定公共场所室内空气中 苯及苯系物

热脱附-气相色谱法测定公共场所室内空气中

苯及苯系物

引言：苯系物是苯及其衍生物的统称，是重要的化工原料、中间体和优良溶剂，广泛应用于工业生产各个部门，在环境中广泛存在。苯是强致癌物质，能诱发人的染色体发生畸变；甲苯、二甲苯等虽然毒性不如苯大，无致癌致畸性，但它们对中枢神经系统有麻醉作用，长期在苯系物浓度高的空气环境中工作，会引起头痛、眩晕、失眠、记忆力下降的症状^［1-2］。随着当前环境的不断恶化，我国对于环保方面也逐渐开始重视，特别对于公共场所的室内空气质量监测，其中苯及苯系物测定占据重要的地位^[3-6]。通常苯及苯系物的污染主要源于室外污染、装修污染以及自身污染三方面。苯系物的测定方法有溶剂解吸-气相色谱法、热解吸-气相色谱法、气相色谱质谱联用法、高效液相色谱法、离子迁移谱等^[7-18]。HJ 583-2010、GBZ/T 300.59- 2017、GBZ/T 300.66-2017、GBZ/T 300.103-2017 、GBZ/T 160.63-2007等卫生标准方法测定空气中苯及苯系物采用活性炭管采样，二硫化碳解吸的溶剂解吸或热解吸处理，误差较大，灵敏度低。此外，溶剂解吸引入了二硫化碳，对使用的有机溶剂纯度要求较高，也不能真实反映公共场所的空气中成分，同时使用二硫化碳可直接对实验人员的身体健康造成伤害，污染实验室环境和大气环境；而热解吸是将活性炭管中采集的有机物解吸至 100ml注射器中，再取1ml解吸气人工进样色谱分析，存在灵敏度较低、数据的重现性不好、解吸效率欠佳等问题。本文采用Tenax-TA解析管吸附采样，建立了热脱附-气相色谱氢火焰离子检测器测定公共场所空气中苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯的方法。该法操作简单，灵敏准确，自动化脱附进样，避免使用二硫化碳，不锈钢吸附管可重复使用等优点，适用于公共场所空气中低浓度苯及苯系物分离检测。

1 材料和方法

1.1实验原理  空气中苯及苯系物用不锈钢吸附管采样后，热脱附自动解吸，经DB–FFAP石英毛细管柱分离，氢焰离子化检测器检测，以保留时间定性，峰面积定量。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器 岛津GC-2010Plus 气相色谱仪,搭配氢焰离子化检测器; markesTD100- xr 全自动热脱附系统（英国 Markes 公司）, Agilent DB–FFAP 柱，石英毛细管柱（30m×0.32mm×0.25μm）；QC-2 采样器，Tanax-TA 吸附管。

1.2.2 试剂 甲醇中7种苯系物混标(VOC) GBW(E)082622 (苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯标准值：1.00mg/ml)

1.3　仪器工作条件

1.3.1　TD100- xr 全自动热脱附系统

操作条件：Tenax- TA 不锈钢吸附管脱附温度320℃，保持15min，冷阱脱附温度280℃，传输线温度120℃，高纯氮气流速40ml/min。

1.3.2　色谱条件

进样口温度150℃；检测器温度200℃；柱温  程序升温：40℃保持8.0min后10℃/min升温至100℃，100℃保持3min。

空气流量控制为400 mL/min、氢气流量 40.0 mL/min 、吹扫流量 3.0 mL/min 、尾吹流量 30.0 mL/min ，分流比设置：40∶1。

1.4标准曲线的配制

取适量的标准溶液，用甲醇稀释并定容到1.00 mL，配制质量浓度为 5、10、20、50、100μg/mL标准系列，分别取 1μL标准系列溶液，打入进活化后的Tenax不锈钢管，并以100 mL/min的流量通载气(氮气)5 min，取下后用聚四氟乙烯盖将两端密封，获得标准系列样品管。将标准系列样品管按要求连接热解析仪进行分析检测，根据分析结果绘制标准曲线。

1.5 计算

按下式计算出空气中被测物质的浓度：



式中：C 一 空气中被测物质的浓度，mg／m³;

X₁—样品中被测物质的含量，μg；

X₀— 空白中被测物质的含量，μg；

V₀— 标准采样体积，L。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

为使苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯完全分离，达到出峰快，峰型好的效果，实验研究了不同色谱条件下，改变柱温控制程序、进样口温度和检测器温度对色谱峰分离效果的影响，通过对采样管和标准管中的苯系物进行测定，对柱温、检测室温度、汽化室温度和载气流量进行了优选。采用条件1.3.2  7种苯系物分离效果良好，峰形对称，保留时间和峰面积重现性好。标准图谱见图1苯系物标准色谱图。苯系物出峰顺序为：苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯。

图 1苯系物标准色谱图

2.2 标准曲线及检出限

将按1.4配制好的标准气体进样，按照1.3热脱附—气相色谱条件，测定各组分峰面积，经分析苯系物种7种化合物的工作曲线在给定的5.0—100μg/mL范围内线性较好，其相关系数均在0.999以上。以信噪比(S/N)为3 时对应的含量作方法的检出限(LOD)，见表1。

项目	回归方程	相关系数	检出限（μg/mL）
苯	Y=8365.7x+3213.6	0.9992	0.015
甲苯	Y=7321.5x- 11432	0.9994	0.050
乙苯	Y=3125.6x- 5211.3	0.9993	0.030
对二甲苯	Y=5632.6x- 4227.4	0.9995	0.030
间二甲苯	Y=5403.7x- 4257.7	0.9997	0.030
邻二甲苯	Y=2512.5x+6231.6	0.9998	0.030
苯乙烯	Y=3126.4x- 2768.8	0.9996	0.050

表 1 标准曲线及检出限

2.3 精密度与准确度

采用对空白样品进行加标回收实验来检验方法的准确性和精密度，向已活化好的空白管中分别加入质量浓度为10，50ug/mL 的混合标准工作溶液，分别对6个10ug/mL的标准混合溶液和6个50 ug/mL的标准混合溶液进行热脱附 - 气相色谱连续分析，结果见表2。最终得到7种苯系物的相对标准偏差范围为2.18％～4.01％，回收率范围为96.3％～100.2％，该方法在5.0—100μg/mL浓度范围内可以获得可靠满意的检测结果。

名称	加入量 ug/ml	测定值	回收率 %	RSD %
	10.0	9.83	98.3	3.21
苯	50.0	48.79	97.5	4.22
	10.0	9.65	96.6	3.28
甲苯	50.0	49.00	98.0	3.45
	10.0	9.63	96.3	2.27
乙苯	50.0	48.57	97.1	2.98
	10.0	9.72	97.2	3.18
对二甲苯	50.0	49.10	98.2	4.01
	10.0	9.63	96.3	3.27
间二甲苯	50.0	50.11	100.2	2.36
	10.0	9.38	93.8	2.18
邻二甲苯	50.0	49.16	98.3	2.43
	10.0	9.77	97.7	2.54
苯乙烯	50.0	48.92	97.8	3.16

表2 方法的回收率及RSD（n=6）

２.４ 样品的测定

采用上述检测分析方法，对某公共场所的30处房间进行了检测，结果在6处房间检测出含有甲苯，浓度在0.04—0.08mg/m³,其余未检出该7种苯系物。

3  结论

本文采用Tenax-TA解析管吸附采样，建立了热脱附-气相色谱法测定公共场所空气中苯系物的检测方法。7种苯系物化合物在5.0—100 ug/mL范围内线性良好，相关系数均在0.999以上，相对标准偏差范围为2.18％～4.01％，回收率范围为96.3％～100.2％，符合公共场所空气中苯系物苯含量低于 0.11 mg/m ³、甲苯含量低于0.20 mg/m ³以及二甲苯含量低于 0.20 mg/m ³的检测要求。且该方法操作简单，前处理过程无需使用二硫化碳，消除了二硫化碳中苯的干扰，在分析过程中对环境和操作者接近零污染，是一种值得推广的绿色环保的测定方法。

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