AMD9Pro GCMS:HJ734 热脱附气质法测定挥发性有机物
挥发性有机物(VOCs)作为大气光化学反应核心前体物,是臭氧与PM2.5生成的关键诱因,部分组分具有致癌、致畸风险,严重威胁生态环境与人体健康。随着我国 “双碳”目标推进及大气污染防治精细化管控深化,石化、化工、涂装、印刷等重点行业VOCs排放监管日趋严格。为规范固定污染源废气中VOCs监测,生态环境部发布HJ734-2014《固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》,成为VOCs监测的核心国标方法。该标准覆盖多种目标VOCs,对检出限、分离度与定性定量精度提出严格要求,亟需高性能分析仪器支撑方法落地。
我司AMD9Pro气质联用仪搭载高灵敏度惰性化EI离子源、S型弯曲预四极杆与分腔体检测器,检出限达飞克级,可精准捕捉低浓度VOCs信号。仪器抗污染能力强,长期运行稳定性优异,适配复杂废气样品分析,完全满足HJ 734-2014标准技术要求。产品采用模块化设计,使用维护简便,自主研发电控与软件系统保障数据可靠,为固定污染源 VOCs 监测提供高效、精准、稳定的全流程解决方案,助力企业合规排放与环境监测数据质量提升。

本方法依据HJ 734-2014标准,采用固相吸附热解吸气质联用法测定固定污染源废气VOCs,适用于固定污染源废气中多种VOCs的定性定量分析。
样品经填充专用吸附剂的采样管直接采集,或利用气袋采集后转移至吸附管,实现VOCs富集。将吸附管置于热脱附仪进行二级热脱附,脱附气体导入气质联用仪,经气相色谱柱高效分离后进入质谱检测器。质谱通过保留时间、质谱图及特征离子定性,内标法定量。
整机系统经过针对性优化,完全满足本次国标检测的各项技术要求,适配复杂工况样品检测,有效提升检测数据的稳定性与准确性。该方法流程规范、抗干扰性强、检测灵敏度高,能够满足固定污染源VOCs日常监测、执法检测及质控核查的各类应用需求。



2.1 热解吸条件
阀箱温度180℃;管线温度190℃;
传输线温度200℃;冷阱温度-15℃;
样品管干吹0.5min;捕集管干吹0.5min
一级解析时间7min;温度300℃
二级解析时间2min;温度320℃
2.2 气相色谱条件
进样方式:热解吸自动进样器;
进样口温度:250℃;
进样模式:分流进样,分流比20:1;
色谱柱: DB-1MS 30m×0.25mm×0.25μm;
载气控制模式:恒流模式,1mL/min;
柱箱升温程序:35℃(5min),6℃/min 升至
140℃(1min),15℃/min升至220℃(1min);
2.3 质谱条件
离子源温度:230℃; 传输线温度:230℃;
溶剂延迟:2min;
扫描模式:全扫描35-270amu;
电离方式:电子轰击电离源(EI);
电离能量:70eV。

以空白试剂水为溶剂,通过微量注射器定量移取标准使用液与替代物标准溶液,配制得到目标物与替代物质量浓度梯度为 5.00、10.0、20.0、50.0、100μg/L的校准标准系列,内标浓度均为20μg/L。
用气密性注射器分别量取1μL上述各浓度标准溶液,使用热解吸自带的配标工具进行氮气配标,后续按仪器操作规程进行分析。

4.1 方法建立
使用目标物、替代物、内标物质量浓度200μg/L的标液进行SCAN扫描以定性,定性结果如图1所示:

出峰顺序: 1.丙酮;2.异丙醇;3.正己烷;4.乙酸乙酯;5.内标物 1,2-二氯乙烷-d4;6.苯;7.六甲基二硅氧烷;8.3-戊酮;9.正庚烷;10.内标物甲苯-d8;11.甲苯;12.环戊酮;13.乳酸乙酯;14.乙酸丁酯;15.丙二醇单甲醚乙酸酯;16.乙苯;17.对、间二甲苯;18.2-庚酮;19.苯乙烯;20.邻二甲苯;21.苯甲醚;22.4-溴氟苯;23.苯甲醛;24.1-癸烯;25.2-壬酮;26.1-十二烯。
图1 VOCs定性结果
4.2方法线性
根据国标要求,取VOCs分别为5个浓度点的标准贮备液,目标物与替代物质量浓度梯度为 5.00、10.0、20.0、50.0、100μg/L的校准标准系列,其中内标质量浓度统一为20.0μg/L。配标时使用微量注射器按照浓度梯度依次给解析管中打入1μL的校准溶液,按照第2条中的测试条件从低浓度到高浓度依次进行SCAN扫描测试,测试结果如图2所示。

图2 VOCs标准曲线样品色谱图
目标物用最小二乘法校准曲线进行校准。即以目标物和相对应内标的响应值比为纵坐标,浓度比为横坐标,绘制校准曲线。其线性结果良好,具体结果如表1所示。
表1 VOCs线性结果

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1. |
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4. |
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5. 内标1 |
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9. |
10. 内标2 |
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4.3方法重复性
按照标准要求选取浓度5.00μg/L、50.0μg/L、100μg/L进样,连续进样6针考察方法重复性。重复性TIC总离子流如图3所示,其结果如表2所示。标准要求实验室内相对标准偏差分别为:5.00μg/L应在0%~30.1%之间、50.0μg/L应在0.7%~20.0%之间、100μg/L应在0.9%~20.8%之间,本方法重复性测试结果优异,皆满足国标要求。



图3 VOCs重复性TIC色谱图
表2 VOCs重复性结果

4.4 方法检出限
国标中要求本方法的检出限0.35-3.13ng之间,不同的目标物具体数值,均会在下表中列出。为考察仪器检出限,使用0.5ng的VOCs。所有物质均有效检出,如图4所示:

图4 仪器对0.5ng VOCs的检出限验证
0.5ngVOCs信噪比以及国标要求的检出限如表3所示,从结果可以看出整机检出限完全可以满足国标检出限要求。
表3 0.5ngVOCs信噪比结果以及国标检出限

4.5 准确度
该标准采用吸附管采样与热脱附气质联用测试,吸附、脱附过程易产生损失造成偏差,准确度以加标回收率量化,是方法验证与日常质控强制项目。标准要求对50ng、100ng进行加标分析测定,实验中打入50ng、100ng的目标物,并且使用氮气恒流吹扫500mL,测定结果见表4。


图5 方法加标回收率实验验证色谱图
表4 各组分加标回收率

本方法对土壤沉积物中VOCs的基质加标回收率良好,准确度与精密度满足标准要求,可用于实际样品的准确定量分析。
4.6实验室空白
本方法采用Tenax TA填料吸附管进行废气 VOCs 富集,依据标准质控规范要求,单组分目标物实验室空白含量不得高于 7 ng。为规避吸附管原料残留、制管过程污染带来的结果干扰,所有新购置成品吸附管与实验室自制填装吸附管,在投入样品采集前均需完成空白本底核查验证试验。验证结果如图6,具体数据在表5中列出。

图6 实验室空白解析管实验验证
表5 实验室空白测定含量

在HJ734-2014标准框架下,AMD9Pro GCMS搭配二级热解吸前处理技术,为废气中多种挥发性有机物检测构建了稳定高效的整套技术方案。AMD9Pro GCMS具有高选择性、高灵敏度、高稳定性、定量精准的产品特点,联合热脱附吸附管进样体系,采用固相吸附无溶剂前处理模式实现废气VOCs检测,能够支撑企业废气例行监测、排污核查、废气治理效果验收等工作。实测方法检出限、重复性、加标回收、空白管控等指标均满足国标规范,凸显设备在固定污染源VOCs监测领域的实用价值与应用优势,是实现污染源精细化管控要求的关键保障。
作者:李跃新



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