空氣中兩種不同苯系物分析方法對比研究

曲晶明，楊華^*

（北京市理化分析測試中心，北京 100089）

苯系物（BTEX）是常見單環芳香烴的合稱，包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯等，是因為人類生產、生活所排放的重要污染物質，具有較強的刺激性，能直接危害人類的呼吸系統、循環系統、神經系統等。除對人類健康產生直接的影響外，高濃度苯系物還會進行光化學反應產生光化學煙霧，產生二次污染危害環境。

國家標準規定的兩種苯系物常規分析方法有以下兩種：

① 二硫化碳解析-氣相色譜法，以下簡稱溶劑解析法。此方法主要通過活性炭管采集空氣中的樣品，并用二硫化碳提取樣品中的苯系物，最后使用氣相色譜進行分析檢測。

② 固體吸附熱脫附-氣相色譜法，以下簡稱熱脫附法。苯系物樣品通過Tenax管中的吸附劑吸附后，使用高溫加熱法將苯系物從吸附劑上脫附，并用載氣將苯系物帶到色譜柱中進行分離分析。

本文通過實驗，對比兩種方法對于空氣中苯系物分析的差異。

1　實驗部分

1.1　儀器和試劑

實驗中所用儀器見表1。

1.2　樣品采集和分析

兩種不同吸附管同時進行采樣。首先記錄采樣時的溫度和大氣壓，打開吸附管的防護帽，與空氣采樣器入口連接，且采樣管需垂直放置，開啟大氣采樣儀以0.5L/min的速度抽取30L空氣。采樣后立即在兩端套上防護帽，妥善保存，送實驗室分析。采集室外空氣樣品作現場空白對照時，宜在上風處按相同方法采集等量的空氣樣品。

1.2.1　溶劑解析法分析步驟

將活性炭吸附管中活性炭取出，放入樣品瓶內，加入1ml二硫化碳，振蕩后靜置一段時間，用微量進樣器取1μl注入氣相色譜。FID檢測器溫度200℃；高純氮氣作為載氣；進樣口溫度200℃；柱流量1.00ml/min；尾吹流量30ml/min；進樣方式為分流，分流比20 : 1；總流量24ml/min；吹掃流量3.0ml/min；氫氣流量40ml/min，空氣流量400ml/min。柱型號DB-5，柱長30m。

程序升溫條件：初始溫度50℃保留3min，以10℃/min速率升溫至150℃保留2min，總時間15min。所有樣品需進樣兩次。

1.2.2　熱脫附法分析步驟

由于Tenax TA采樣管采集樣品無需前處理，直接進行熱脫附步驟。

熱脫附條件：閥溫，225℃，傳輸線溫度230℃，吸附管初始溫度35℃，吸附管脫附溫度260℃，吸附管脫附時間5min，捕集阱溫度290℃，一級脫附流量10ml/min。

氣相色譜質譜聯用條件：

氣相色譜條件：載氣，高純氦，柱流量1.0ml/min。升溫程序：初始溫度45℃，保留時間2min，8℃/min升溫至120℃，保留時間5min，8℃/min升至200℃，保留時間8min，10℃/min升至250℃，保留時間8min，20℃/min升至310℃，保留時間2min。質譜條件：掃描方式為全掃描，EI離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，轉接口溫度280℃。

2　實驗結果

2.1　標準曲線的繪制

將六種苯系物標準樣品配制成兩種不同濃度系列（見表2和表3），按照不同方法分別繪制標準曲線。根據3倍噪音面積對應的濃度值計算得出各物質的檢出限。

溶劑解析法標準曲線（表4）：同分析步驟，以標準物質的濃度（μg/ml）為橫坐標，測定色譜峰的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

熱脫附法標準曲線（表5）：隨機抽取5根已老化的空白Tenax TA吸附管，分別用微量注射器，按照表3注入1μl相應的標準溶液于空白Tenax TA吸附管內的吸附擋板孔內，配制成相應的標準曲線系列。用高純氮氣以100ml/min流速吹掃5min后，放入全自動特脫附儀中按照脫附條件進行操作，進樣分析后以標準物質的含量（ng）為橫坐標，測定色譜峰的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

2.2　溶劑解吸法與熱脫附法的比較

兩種不同方法分析結果見表6。

3　討論

在采樣流量、溫度、濕度、大氣壓力相同的條件下，本實驗研究的兩種苯系物分析方法由于采樣管內填充的吸附劑不同，Tenax TA 是一種多孔高分子聚合物，化學名為 2,6-二苯基對苯醚，對碳-6 以上的烴類具有良好的吸附性，但比活性炭對苯的吸附能力要弱，因此直接造成實驗結果苯濃度的差異。溶劑解析法需要前處理步驟，將采樣管內的活性炭溶于1ml二硫化碳中，從中取1μl進樣，而不是將所有采樣管吸附的樣品進入儀器分析；熱脫附法可以將全部的樣品通過熱脫附儀加熱，進入氣相色譜質譜聯用儀分析，而且檢出限高于氣相色譜儀，可以測出許多低于氣相色譜法中檢出限的物質。苯系物作為室內空氣以及環境空氣污染物中重要的組成部分，其分析方法應根據實際情況進行選擇，溶劑解析法和熱脫附法各有優缺點，可相互補充，但不可相互替代。

參考文獻

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基金項目：國家自然科學基金項目（21207007）、北京市自然科學基金項目（8132026）、北京市科技新星計劃項目（Z121103002512035）

^*通信作者：楊華，E-mail: shufangyoung@163.com