主题：【分享】捕集阱顶空-气质联用仪(HS-GCMS) 用于分析水中挥发性有机物（VOCs）项目的可行性探讨

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发表于：2022/12/14 13:59:24 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

简介

国标生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）中规定了水质检测指标共106项。其中含有25项挥发性有机化合物指标。该25项指标中的一部分使用顶空进样方式运行样品，另一部分使用传统的萃取方式提取待测组分实现样品检测，对于检测结果存在较大人为因素，又费时费力。因此，如何简化实验过程，同时保证检测灵敏度是诸多检测部门需要解决的问题。捕集阱顶空进样器是我公司颇具特色的一款前处理仪器，既简化操作步骤，又具备富集功能，在一定范围内有优异的线性和灵敏度，配合气质联用仪使用，在水质检测项目中，具备巨大的潜力。

另外，生活饮用水标准检验方法-有机物指标（GB/T 5750.8-2006）中除了给出常规检测方法外，另附了吹扫捕集-气质联用仪（PT-GCMS）同时测定多种挥发性有机物的方法。可见PT-GCMS已经成为公认的测定水中挥发性有机物项目的常规配置。鉴于捕集阱顶空进样器也具备提取和富集挥发性有机物的功能，因此PT-GCMS与捕集阱顶空-气质联用仪（HS-GCMS）的性能对比，也成为检测部门需要考察的指标之一。

根据以上需求，本文探讨了捕集阱顶空-气质联用仪（HS-GCMS）测试水中挥发性有机物项目的可行性；对比了PT-GCMS与HS-GCMS的性能指标，并给出对应仪器方法和结果讨论。

实验

1.标准品与试剂

标准品为外购8260C挥发性有机物混标（60种化合物）。以超纯水稀释上述标准品至所需浓度，分别取不同浓度的5 ml标准品上样实验。

2.仪器方法

本文使用PerkinElmer Clarus SQ8 GC-MS（EI源）与TurboMatix 40位捕集阱顶空进样器（空气监测阱）联用分析水中的挥发性有机物（VOCs）。顶空进样器、气相色谱仪及质谱仪的操作条件见表1所示。

表1.顶空进样器、气相色谱仪及质谱仪的操作条件

首先采用全扫描模式下进行VOCs的定性及保留时间的确定。然后，采用选择离子扫描模式（SIR）绘制标准工作曲线。

结果与讨论

1.依据上述条件，参照《环境监测分析方法标准制修订技术导则》（HJ 168-2010），得到生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）中规定的25种VOCs组分检测结果。对比国标的水质检测指标限值，得到结果如表2所示。

表2.HS-GCMS检出限与国标限值对比

国标GB 5749-2006中，检测指标共106项，其中挥发性有机物指标共25项，常规检测项目2项，非常规项目23项。由上表可见，使用HS-GCMS得到的结果中，除六氯丁二烯未能达到国标限值外，其他项目的检出限均大大低于国标限值。对于六氯丁二烯而言，可尝试提高样品量来实现更低的检出限结果。

若待测样品中组分含量并非如此极限值，则使用捕集阱顶空-气质联用系统，可以实现单针进样，一次得到所有组分含量，并满足参照国标的水质检测项目工作。

2.为对比PT-GCMS与HS-GCMS性能，对于HS-GCMS结果，参照HJ 168-2010计算60种VOCs组分的检出限，相对标准偏差（RSD）及回收率如表3所示。RSD采用浓度为10μg/L时的相对标准偏差。回收率是向超纯水中加入10ug/L标液，得到的回收率。参照国标的PT-GCMS结果来自两部分，组分1-6结果来自GB/T5750.8-2006，样品量为25ml；组分7-59结果来自《水质挥发性有机物的测定吹扫捕集、气相色谱—质谱法》（征求意见稿）样品量为5ml，RSD采用浓度为5或100μg/L时的相对标准偏差。回收率是向超纯水中加入5或20ug/L标准品得到的回收率。

2.1.间、对二甲苯保留时间接近，且特征离子相同，故作为一个组分计算总量。

2.2.在检出限指标上，PT结果优于HS。对于样品量均为5 ml的组分7-59，PT检出限为0.22-0.54ug/L，HS检出限为0.37-1.07ug/L。

原因一，PT采用动态顶空进样方式，使用惰性气体鼓泡带出VOCs；而HS采用静态顶空方式，使气液两相中VOCs浓度达到平衡进样。因而导致提取VOCs量的不同。原因二，PT的捕集阱比HS的阱更大，吸附剂更多，且吸附剂种类不同。也导致了PT的检出限低于HS。

对于组分1-6，因为国标中样品量大于HS-GCMS实验的样品量，因此PT结果的检出限明显低于HS结果的检出限。两者并无可比性。

3.平行性指标，来自相同浓度标准品六次进样结果的相对标准偏差。PT结果的相对标准偏差为0.4-19%（5ug/L）或0.2–14%（100ug/L），HS为2-5%（10ug/L)，均满足国标规定的相对标准偏差小于20%的要求，且HS结果好于PT。

4.回收率指标中，PT回收率为84.7-108%（5ug/L）或91.6–111%（20 ug/L），HS为87.7-119.6%（10 ug/L)，均满足国标回收率在80-120%之间的要求。

表3.PT与HS对比结果

5.关于工作效率，采用具有自动进样功能，且定量环体积为5 ml的PT，需配制样品15-20 ml，以保证采样平行性；而手动进样的PT，每次配制样品后，需要人工进样5 ml，整个过程需要大量人为参与。若采用HS进样，配制样品量仅为5 ml，且后续进样过程可以自动控制，无需人为参与。因此对于样品量较大的状况，则可实现过夜工作，大大提高工作效率。

6.关于系统清洁，PT每个样品均要在鼓泡管内完成待测组分的提取，提取完成后，引入超纯水清洗鼓泡管，再烘干。而HS每个样品分别放置于各自样品瓶中，进样后，进样针接触的样品气体会被HS内惰性气体及时清洁。因而，若多个样品浓度高低不等，或样品基质较复杂，对于PT则更需要考虑样品间是否交叉污染问题。

结论

在实验方法上，捕集阱顶空-气质联用系统可以实现单次进样，同时完成多种组分的同时检测。

实验结果表明，捕集阱顶空-气质联用系统可以实现一次实验完成生活饮用水卫生标准中大部分挥发性项目的检测。若待测样品中组分含量并非是极限低值，则捕集阱顶空-气质联用系统，可以覆盖全部25种检测项目。

通过对比检出限，平行性，回收率并综合实验过程其他因素的考量，捕集阱顶空-气质联用系统对于含量在检出限以上的组分，可以实现简单、快速、便捷的检测。检出限在0.2-0.5ug/L的组分，使用吹扫捕集-气质联用系统，可以得到更加准确的结果