便携式气相色谱法测定室内空气中的苯系物.pdf

第 2 2卷第 1 期 2 0 0 6年 2月 中国环境监测 E n v i ron me n t a l Mo n i t o rin g i n C h i n a Vo 1 ．2 2 No ． 1 F e b．2 0 0 6 便携式气相色谱法测定室内空气 中的苯 系物 胡迪峰 ，翁燕波，张 瑶，徐 运 宁波市环境监测中心站， 浙江宁波 3 1 5 0 1 2 摘 要 介绍 了 F F K M 3 0 1 便 携式气相 色谱仪 在 室 内空 气苯 系物现 场监 测 中的应 用 ， 通 过对便 携式 气相 色谱 仪柱 温、 压 力、 录抽时间和反吹时间等条件的讨论， 确定了最佳的方法设置 柱温6 0 C、 压力 1 2 p s i 、 泵抽时间2 0 s 、 反吹时间3 0 0 s ， 该方 法的检 出限为 1 0 p p b 苯 ， 精密度小 于6 ％ ， 与经典的气相 色谱 法进行 对 比试 验， 相 对偏 差 不超 过 2 O ％ ， 能够 满足 室内空 气苯系物 的监测要 求。 关键词 室内空气 ；苯系物 ； 便携 式气相 色谱 中图分类号 X 8 3 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 6 0 0 2 2 0 0 5 0 3 0 0 3 7 - 0 3 M o n i t o r i ng f o r Be n z e n e Hy dr o c a r bo n of I nd o o r Ai r wi t h Po r t ab l e GC H U D i f e n g ，e t a l N i n b o En v i ron me n t a l Mo n i t o ri n g C e n t r e ， N i n b o 3 1 5 0 1 2， C h i n a Ab s t r a c t Mo n i t o rin g o n t h e s p o t f o r b e n z e n e h y d r o c a r b o n o f i n d o o r a i r wi t h F F KM3 01 P o rta b l e GC wa s i n t rod u c e d．1 T h e me t h o d s e t t i n g o f P o rt a b l e GC w躯 d i s c u s s e d s u c h a s c o l u mn t e mp e r a t u r e ． p r e s s u r e 、 p u mp t i me a n d b a c k fl u s h t i me ． 1 Th e r e s u l t s h o w e d b e s t me t h o d s c o l u mn t e mp e r a t u r e 6 0 ． O ℃ 。 p r e s s u r e 1 2． 0 p s i ， p u mp t i me 2 0 s a n d b a c k fl u s h t i me 3 0 0 s ．T h e d e t e c t i o n l i mi t o f t h i s me t h o d w a s 1 0 p p b b e n z e n e a n d t h e p r e c i s i o n wa s l e s s t h a n 6％ ． Th e c o mp a ris o n t e s t s be t we e n Po r t a b l e GC a n d c l a s s i ca l GC s ho we d t h e d e v i a t i o n i s n o mo r e t h a n 2 0 ％ ，S O t h e me t h o d c o u l d s a t i s f y r e q u e s t f o r t h e b e n z e n e h y d r o c a r b o n m o n i t o ri n g o f i n d o o r a i r ． Ke y wo r dsI n d o o r a i r ；Be n z e n e h y d r o c arb o n；Po rta b l e GC 常规环境样 品中苯 系物的分析 ， 需要用吸附 管采样 ， 再带回实验室测定， 操作起来 比较费时 ， 而且成本高， 环节多。为 了能够更加经济 、 快捷地 对室内环境进行监测 ， 我们对室 内空气中苯系物 现场监测方 法进行了研究。结果表 明， 便携式气 相色谱法灵敏度高 、 成本低 、 操作简便 、 分析快捷 ， 能够满足室内空气苯系物的监测要求。 1 实验部分 1 ． 1 仪器 F F K M 3 0 1 便携式 气相色谱 仪 配备 P I D检测 器及有三根毛细管分析柱 A柱、 B柱 、 c柱。A柱 8 m 0 ． 3 2 ra m B L A N K F u s e d S i l i c a 、 B 柱 2 0 m 0 ． 3 2 m m1 ． 5 “ m S u p e l c o w a 1 0 P E G 、 C柱 1 ． 2 m 1． O mml ％ S P1 0 0 0 o n 6 0 ／ 8 0 Ca r b o p a c k B。 1 4 6 C动态气体 校准仪 美 国 T ． E． 热电子 公司； 仪器型号 1 4 6 C 。 1 ． 2 标准气体 钢瓶标气 苯 2 0 3 m g ／ m 3 、 甲苯 2 6 2 m g ／ m 、 对 一 二甲苯 2 8 7 m g ／ m 3 、 间 一二 甲苯 2 8 2 m g ／ m 、 邻 一二 甲苯 2 9 1 m g ／ m 3 。 收稿 日期 2 0 0 4 ． 0 4 2 0 作者简 介 胡迪峰 1 9 7 8 一 ， 男 ， 浙江宁波人 ， 工程师 配制标气 苯 2 ． 0 3 m g ／ m 、 甲苯 2 ． 3 8 m g ／ m 3 、 邻 二 甲苯 2 ． 7 3 m g ／ m 。 1 ． 3 色谱 条件 色谱柱 A柱 、 B柱 ， 柱 温 6 0 ， 0 q c， 检测器 P I D 1 0 ． 6 e v ， 泵抽时间 2 O ． O s ， 进样时间 5 ． O s ， 分析 时 间 1 2 5 0 ． 0 s ，反 吹 时 间 3 0 0 ． 0 s ， 载 气N ， 压 力 1 2． O p s i 。 1 ． 4 标准曲线的绘制 鉴于室内空 气中苯系物的浓度较低 ， 一般位 于 01 0 m g ／ m ， 根据 1 4 6 C动态气体校准仪配气要 求 ， 配制苯系物系列浓度如表 1 。 表 1 苯 系物 系列浓 度 mg ／ m 3 用便携式 G C对配 制的标准气体进行分 析， 得到结果见表 2 谱图如 图 1 。 2 结果与讨论 2 ． 1 柱温的选择 F F K M 3 0 1 便携式气相色谱仪要求柱温设置在 维普资讯 中 国环境监测 第2 2 卷第 1 期2 0 0 6年2 月 4 0 8 0 C， 8 0 ％为色谱柱吹洗设置， 以上述苯系物 标准气体为样品， 分别设置柱温4 0 ％、 5 0 ％、 6 0 2 、 7 0 c c 进行测试 其它 色谱 条件按照先前的设置不 变 ， 得到结果如表 3 。 2 ． 2 载气压力的选择 1 5 p s i 1 0 0 p s i 6 9 0 k p a 为色谱 柱吹洗 压力设 置 。以苯系物标 准气 体为样品 ， 分别设置载气压 力 5 p s i 、 8 p s i 、 1 0 p s i 、 1 2 p s i 其它 色谱条件按照先前 裹2 苯系物各浓度与峰面积的对应关系 的设置不变 进行试验 ， 得到结果如表 4 。 根据上表 ， 求得苯 系物三条标准曲线的相关 系数 为 R 苯 0 ． 9 9 9 8 、 R 甲 苯 0 ． 9 9 9 8 、 R _ 甲 苯 0． 9 9 8 6。 圈 1 苯 系物标 准气体测试谱 图 表 3 柱温对色谱分析的影响 从表 3可 以看出， 随着柱温的升高， 苯系物的 出峰时间逐渐提前 ， 邻二 甲苯在柱温 4 0 c I 、 5 0 ％ 时由于 出峰时 间大 于 1 2 5 0 s 未能 出峰。另外， 当 柱温小 于 5 0 ℃时 ， 苯 和甲苯 的峰型开始 变宽， 不 规则 ； 柱温在 6 0 ℃、 7 0 ％时， 苯系 物均 能正 常 出 峰 ， 峰型规则 ， 由于便携式气相色谱仪柱温升高会 导致柱子 固定液 流失增 加， 为了延长柱子 的使 用寿命 ， 柱温设置不宜过高， 而柱温设置过低 ， 分 析时 间大大增 加， 峰型不 规则， 因此柱 温设 定为 6 0 ℃较为合适。 表 4 载气 压力对 出峰时 间的影 响 根据表 4 ， 随着载气压力的增加 ， 苯系物的出 峰时 间逐渐提前 ， 当载气压力小于 l O p s i 时， 邻二 甲苯在分析时间内未能出峰。另外 ， 当载气压力 小于 l O p s i 时， 苯和甲苯的峰型开始变宽 ， 不规则。 可见 ， 载气压力设定为 1 2 p s i 既能保证峰型的完整 性 ， 又能缩短分析时间。 2 ． 3 泵 抽时 间的设 置 以苯系物标 准气 体为样品 ， 设置泵抽时间为 5 s 、 l O s 、 2 0 s 、 3 0 s 其它色谱条件按照先前的设置不 变 分别进行试验 ， 得到结果如表 5 。 表 5泵抽时 间对 色谱分析 的影 响 由表 5可知 ， 泵抽时间长短不影响苯系物的 出峰时间和峰面积大小 ， 但在谱图中可以看 出泵 抽时间对基线的稳定性有影响， 当泵抽 时问设 置 在 5 s 、 l O s 时， 基线不稳 ， 有大量的锯齿 型产生 ； 设 定在 2 0 s 、 3 0 s 时 ， 基线较为稳定 。原 因是泵抽 时 间设置过短 ， 对进样环 的吹洗不够充分 ， 可能会有 上次的分析残留 ， 在下次分析中随载气进入柱子， 从而影响基线的稳定性。可见泵抽时间的设定要 达到一定的时间， 基线才会稳定 ， 而再增加泵抽时 间意义就不大 了， 设 为 2 0 s 较为合适 。 2 ． 4反 吹时 间的设 置 F F K M 3 0 1 便携式气相色谱仪的反吹过程是吹 洗 A柱上的残 留组分 ， 以保证下次分析不受本次 分析的影响。以苯系物标准气体 为样 品 ， 设 置反 吹时间为 2 0 0 s 、 2 5 0 s 、 3 0 0 s 、 3 5 0 s 其 它色谱条 件按 照先前的设置不变 分别进行试验 ， 同时对苯系物 在 A柱的出峰时 间进行试 验， 得 到结 果 如表 6 、 表 7 。 维普资讯 胡迪峰等 便携式 气相色谱法测定室 内空气中的苯系物 表 6 反吹时间对色谱分 析的影响 表 7 苯系物在 A柱 中的 出峰 时间 分析项 目 出峰时间 8 若 甲苯 邻二 甲苯 6 8． 8 1 0 2． 5 2 61 ． 3 根据表 6 ， 2 0 0 s 、 2 5 0 s 、 3 0 0 s 、 3 5 0 s 的反吹时间对 苯和甲苯的分析没有影响， 而对邻二甲苯产生较 大影响， 反吹时间在 2 5 0 s 时 ， 出峰面积将近减 小 一 半 ， 在 2 0 0 s 时 ， 邻二甲苯就不 出峰了 ， 其原 因是 邻二 甲苯在 A柱的出峰时间为 2 6 1 ． 3 s 表 7 ， 当 B 柱设置的反吹时间早于 2 6 1 ． 3 s 时 ， 邻二 甲苯还未 全部进入 B柱 ， 留在 A柱的部分就 被反吹掉 了。 可见 ， B柱反吹时间的设置必须 根据苯系物在 A 柱的出峰时问而定 ， 至少要大于最后 一个 出峰时 间， 而反吹时 间设置过迟 ， 相 当于缩短 了反吹过 程， 可能会影响对残留组分的吹洗效果 ， 故反吹时 间设为 3 0 0 s 较为合适。 2 ． 5 检 出 限 以苯为例 ， 3倍基线噪声标准作为仪器的检 出限 ， 为 1 0 p p b 。 2 ． 6 精 密度 用苯系物标准样 品连续六次进样 ， 测试结 果 如表 8 。 表 8 精密度试 验 3 便携式气相色谱法与经典的气相色法测 试 比较 在新装修 的 4户人家 1 一4 用便携式气 相色谱法与经典气相色谱法 同时进行监测 ， 经典 气相 色谱法用 吸附管 采样 ， 带 回实验 室用 台式 H P 6 8 9 0气相色谱仪分析 ， 在同一点位用便携式气 相色谱仪直接现场分析 ， 测试结果对比如表 9 。 从表 9可见 ， F F K M3 0 1 便携式气相色谱仪与 台式机存在一定 的偏差 ， 但 相 对偏差 在 2 0 ％之 内， 产生偏差可能存在的原因 第一 ， 经典气相色 谱法采样连续 5 0 ra i n ， 是 5 0 m i n的平均浓度 ， 而便 携式气相色谱法是直接进样分析 ， 是一个瞬时 浓 度 ； 第二 ， 经典气相色谱法带回实验室分析 ， 其 中 有一定的时间间隔 ， 容易受其他因素的影响 ， 而便 携式气相色谱 法采样现场分析 ， 反映当时 的真实 状 况 。 表 9 测试结果 比较 mg ／ m3 4 结论 1 便携式气相色谱法测定室 内空气 中的苯 系物的最佳方法设置为柱温 6 0 ℃ 、 压力 1 2 p s i 、 泵 抽 时间 2 0 s 、 反 吹 时 间 3 0 0 s 。该 方 法 的 检 出 限 为 1 0 p p b 苯 ， 精密度小于 6 ％。 2 用便携式气相色谱法与经典气相色谱 法 测定 室 内空气 中苯系物 ， 相对偏差在 2 0 ％之 内， 其主要是由于不 同的采样方法造成的。 3 用便携式气相色谱法对室 内空气 中的苯 系物进行现场监测 ， 操作简便 、 分析快捷 ， 检 出限 低 ， 灵敏度高， 能够满足室 内空气监测的要求。 参考文献 [ 1]袭著革． 室内空气污染与健康[ M] ． 北京 化学工业 出版社 。 2 0 0 3 ， 6 2 7 1 ． [ 2]张思 福 等 ．室 内空 气 现场 实 时监 测 的技 术 和仪 器 [ J ] ．中国环境卫生， 2 0 0 3 。 6 1 3 4 5 ． [ 3]袁华丽等 ． 室内空气 中挥 发性 有机 物采样 方 法进展 [ J ] ． 环境污染与防治 。 2 0 0 2 。 2 4 5 2 9 7 ． [ 4] 室内空气质量标准 国家质量监督检验检疫总局／ 国家环保 总局／ 卫生部 。 2 0 0 3 ． 3 ． [ 5]P E R K I N E L ME R V o y a g e r P O R T A B L E G C T R A N I N G I N S T RU C T I ON B O O K ． P E RK I N E L ME R S HA NGH AI FI RS T EC I NS TRUMENT Co． L t d。 1 9 9 9． 1 1． [ 6]R o y E 。 A l b e r t ．R i s k A s s e s s m e n t a n d I n d o o r A i r Q u a l i t y ， L e wi s P ub l i s h e r s ． 1 9 9 8， 2 22 41． 维普资讯