李冠霖
【摘 要】建立了一种应用气相谱-质谱法测定空气和废气中乙醇含量的分析方法;采用活性炭管吸附采样,异丙醇/二硫化碳混合解吸液解吸,经毛细管谱柱分离,以气相谱-质谱法测定乙醇的含量.该分析方法处理样品简便快速,无干扰,灵敏度高,检出限低,测定结果准确可靠,适用于环境空气和废气中乙醇的监测. 【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》
【年(卷),期】2018(028)001
【总页数】5页(P79-82,85)
【关键词】环境空气;气质联用仪;乙醇;活性炭管
【作 者】李冠霖
【作者单位】河南省政院检测研究院有限公司,河南郑州450000
【正文语种】中 文
【中图分类】X831
乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%～75%的乙醇作消毒剂等，乙醇在国防化工、医疗卫生、食品工业、工农业生产中都有广泛的应用。在化工工业生产和使用过程中常以蒸汽状态逸出到空气中，人体长期接触后可能会对身体健康造成一定的损害[1]。
目前，我国空气环境质量标准及废气排放标准中均没有规定乙醇的标准测定方法，很多学者尝试用GC来分析乙醇，期望利用GC的分离优势和灵敏度高且成本低的检测器（FID） 来进行乙醇的分析[2-6]。然而实际工作中发现，参照甲醇的测定方法[7-8]测定乙醇时，乙醇在气相谱上存在着峰型不好、易受溶剂和其他烃类物质干扰等缺点。为克服以上缺陷，建立了活性炭管吸附采集环境空气样品/溶剂解吸气相谱质谱法测定空气中乙醇的方法。采用活性炭管吸附采样，异丙醇/二硫化碳混合解吸液解吸，经毛细管谱柱分离，以
气相谱—质谱法测定乙醇的含量。本研究介绍了该方法的质谱条件确定过程，同时进行方法学研究。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
ThermoFisher公司ISQ型气相谱质谱联用仪（配EI离子源）；Al1310型自动进样器；TH110型空气采样器；溶剂解吸型活性炭采样管，内装200 mg/100 mg活性炭；2 ml样品瓶；10 ml磨口具塞比管；10μl微量注射器，使用前需用二硫化碳清洗；高纯氦气（99.999%）；其他实验室常用玻璃器皿和设备。
活性炭采样管实验所用到的乙醇、异丙醇和二硫化碳均为谱纯，上海安谱科学仪器有限公司。异丙醇/二硫化碳混合解吸液的配制：取98 ml二硫化碳，加入2 ml异丙醇，混匀。
1.2 谱/质谱分析条件
TR-5MS型毛细管谱柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），柱流量0.5 ml/min；质谱检测器为E
I离子源，扫描方式：全扫描；扫描范围：10～100 amu；扫描速率0.05 s；离子化能量：70 eV；传输线温度：250℃。程序升温：35℃保持3 min，然后以5℃/min升至80℃，保持2 min；分流进样：进样口温度150℃分流比为1∶30，进样量1μl。
1.3 实验步骤
1.3.1 标准溶液的配制
于25 ml容量瓶中，加入约5～10 ml二硫化碳，准确称量后，加入一定量乙醇，再准确称量；分别用解吸液稀释至刻度，由两次称量之差计算出浓度，为标准贮备液。
1.3.2 绘制标准曲线
取1.3.1步骤所配制的标准贮备液0.5～5 ml于10 ml具塞比管中，逐级稀释配制标准系列。
各瓶用二硫化碳稀释至刻度线，摇匀。按气相谱/质谱仪器条件，测定各标准溶液的保留时间，并提取质谱图在m/z=31处的峰面积，以峰面积对乙醇根浓度（μg/ml），绘制标准曲线。
1.3.3 样品的采集
当采集固定污染源废气中乙醇时，将管路连接好，具体连接方法参照《HJ 734—2014固定污染源废气中挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相谱—质谱法》 中的图1[9]；以0.5～1 L/min流量，采气10～30 L。
当采集环境空气样品时，在采样地点将活性炭采样管的两端用橡胶管与空气采样器连接，进气口垂直向上进行采样，保持采样流量为0.5 L/min， 采样30 L。
采样同时记录温度、风向、风速、大气压等气象参数。将打开两端封口的活性炭管带至采样地点，除不连接采样器外，其余操作同样品，作空白对照实验。采样结束后，取下采样管立即将两端套上塑料帽密封，标记号码后置于清洁容器内运输和保存。
图1 废气采样系统
1.3.4 样品处理
将采样管中采集好的的活性炭，倒入2 ml样品瓶中，加入1 ml异丙醇/二硫化碳混合解吸液
塞紧管塞轻轻振动，在室温下解吸30 min后取1.0μl样品消解液注入气相谱/质谱联用仪中进行分析，以保留时间和质谱图定性，在m/z=31处的峰面积定量。将样品谱峰面积减去空白峰面积值后用标准曲线计算试样中待测物的质量浓度，再根据标态采样体积、解吸液体积计算出环境空气或废气样品中乙醇的含量。
将现场空白采样管中的活性炭取出，按照样品处理相同的步骤处理后，测定空白试样保留时间和峰面积，计算样品浓度时必须减去空白。
1.3.4 计算
将采样体积换算成标准状况下的体积：
式中：V nd为标准状况下采样体积，L；V为采样体积，L；T为采样时流量计前的气样温度，K；P为采样时气样的气压，Pa；
计算乙醇的浓度：
式中：ρ为气体中被测组分浓度，mg/m3；W为由校准曲线计算的样品解吸液的浓度，μg/
ml；W0为由校准曲线计算的空白解吸液的浓度，μg/ml；V为解吸液体积，ml；V nd为标准状态下（101.325 kPa，0℃） 的采样体积，L。
2 结果与讨论
2.1 解吸液的选择
解吸液合适与否对于解吸效率和加标回收率的影响至关重要。本实验分别选择过纯二硫化碳、含有2%异丙醇的二硫化碳、含有5%（v/v）异丙醇的二硫化碳作为解吸液。经比对实验，发现使用纯二硫化碳作为解吸液时加标回收率仅为40%～50%，完全无法满足分析要求。使用含2%异丙醇的二硫化碳和含5%异丙醇的二硫化碳时乙醇的回收率均可达到85%以上，但异丙醇含量较高时溶剂峰影响较大。出于保护GC-MS灯丝的目的，经综合考虑，最终选择了含有2%异丙醇的二硫化碳作为解吸液[2]。
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