空气中两种不同苯系物分析方法对比研究

曲晶明，杨华^*

（北京市理化分析测试中心，北京 100089）

苯系物（BTEX）是常见单环芳香烃的合称，包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯等，是因为人类生产、生活所排放的重要污染物质，具有较强的刺激性，能直接危害人类的呼吸系统、循环系统、神经系统等。除对人类健康产生直接的影响外，高浓度苯系物还会进行光化学反应产生光化学烟雾，产生二次污染危害环境。

国家标准规定的两种苯系物常规分析方法有以下两种：

① 二硫化碳解析-气相色谱法，以下简称溶剂解析法。此方法主要通过活性炭管采集空气中的样品，并用二硫化碳提取样品中的苯系物，最后使用气相色谱进行分析检测。

② 固体吸附热脱附-气相色谱法，以下简称热脱附法。苯系物样品通过Tenax管中的吸附剂吸附后，使用高温加热法将苯系物从吸附剂上脱附，并用载气将苯系物带到色谱柱中进行分离分析。

本文通过实验，对比两种方法对于空气中苯系物分析的差异。

1　实验部分

1.1　仪器和试剂

实验中所用仪器见表1。

1.2　样品采集和分析

两种不同吸附管同时进行采样。首先记录采样时的温度和大气压，打开吸附管的防护帽，与空气采样器入口连接，且采样管需垂直放置，开启大气采样仪以0.5L/min的速度抽取30L空气。采样后立即在两端套上防护帽，妥善保存，送实验室分析。采集室外空气样品作现场空白对照时，宜在上风处按相同方法采集等量的空气样品。

1.2.1　溶剂解析法分析步骤

将活性炭吸附管中活性炭取出，放入样品瓶内，加入1ml二硫化碳，振荡后静置一段时间，用微量进样器取1μl注入气相色谱。FID检测器温度200℃；高纯氮气作为载气；进样口温度200℃；柱流量1.00ml/min；尾吹流量30ml/min；进样方式为分流，分流比20 : 1；总流量24ml/min；吹扫流量3.0ml/min；氢气流量40ml/min，空气流量400ml/min。柱型号DB-5，柱长30m。

程序升温条件：初始温度50℃保留3min，以10℃/min速率升温至150℃保留2min，总时间15min。所有样品需进样两次。

1.2.2　热脱附法分析步骤

由于Tenax TA采样管采集样品无需前处理，直接进行热脱附步骤。

热脱附条件：阀温，225℃，传输线温度230℃，吸附管初始温度35℃，吸附管脱附温度260℃，吸附管脱附时间5min，捕集阱温度290℃，一级脱附流量10ml/min。

气相色谱质谱联用条件：

气相色谱条件：载气，高纯氦，柱流量1.0ml/min。升温程序：初始温度45℃，保留时间2min，8℃/min升温至120℃，保留时间5min，8℃/min升至200℃，保留时间8min，10℃/min升至250℃，保留时间8min，20℃/min升至310℃，保留时间2min。质谱条件：扫描方式为全扫描，EI离子源温度230℃，四极杆温度150℃，转接口温度280℃。

2　实验结果

2.1　标准曲线的绘制

将六种苯系物标准样品配制成两种不同浓度系列（见表2和表3），按照不同方法分别绘制标准曲线。根据3倍噪音面积对应的浓度值计算得出各物质的检出限。

溶剂解析法标准曲线（表4）：同分析步骤，以标准物质的浓度（μg/ml）为横坐标，测定色谱峰的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

热脱附法标准曲线（表5）：随机抽取5根已老化的空白Tenax TA吸附管，分别用微量注射器，按照表3注入1μl相应的标准溶液于空白Tenax TA吸附管内的吸附挡板孔内，配制成相应的标准曲线系列。用高纯氮气以100ml/min流速吹扫5min后，放入全自动特脱附仪中按照脱附条件进行操作，进样分析后以标准物质的含量（ng）为横坐标，测定色谱峰的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

2.2　溶剂解吸法与热脱附法的比较

两种不同方法分析结果见表6。

3　讨论

在采样流量、温度、湿度、大气压力相同的条件下，本实验研究的两种苯系物分析方法由于采样管内填充的吸附剂不同，Tenax TA 是一种多孔高分子聚合物，化学名为 2,6-二苯基对苯醚，对碳-6 以上的烃类具有良好的吸附性，但比活性炭对苯的吸附能力要弱，因此直接造成实验结果苯浓度的差异。溶剂解析法需要前处理步骤，将采样管内的活性炭溶于1ml二硫化碳中，从中取1μl进样，而不是将所有采样管吸附的样品进入仪器分析；热脱附法可以将全部的样品通过热脱附仪加热，进入气相色谱质谱联用仪分析，而且检出限高于气相色谱仪，可以测出许多低于气相色谱法中检出限的物质。苯系物作为室内空气以及环境空气污染物中重要的组成部分，其分析方法应根据实际情况进行选择，溶剂解析法和热脱附法各有优缺点，可相互补充，但不可相互替代。

参考文献

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基金项目：国家自然科学基金项目（21207007）、北京市自然科学基金项目（8132026）、北京市科技新星计划项目（Z121103002512035）

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