溶劑解吸法測(cè)定空氣中的8種苯系物

蔣 凱， 盛 夏， 薛曉康

(1.上海化學(xué)品公共安全工程技術(shù)研究中心，上海 200062；2.上海化工研究院有限公司，上海 200062)

苯系物，即苯及衍生物的總稱，廣義上的苯系物包括全部芳香族化合物，其絕對(duì)數(shù)量高達(dá)千萬(wàn)種以上；狹義上的特指包括BTEX[即，苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙基苯(ethylbenzene)、二甲基苯(xylene)]在內(nèi)的在人類生產(chǎn)生活環(huán)境中有一定分布并對(duì)人體造成危害的含苯環(huán)化合物。

目前，苯系物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì)。且部分苯系物，具有易揮發(fā)、易燃等特性，人在短時(shí)間內(nèi)吸入高濃度的甲苯等苯系物，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)麻醉，輕者頭暈、頭疼、惡心、乏力，嚴(yán)重者可致昏迷以致呼吸、循環(huán)衰竭而死亡[1]。苯系物主要來(lái)源于工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣以及室內(nèi)污染等。化工廠排放超標(biāo)的廢氣、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的意外泄漏及室內(nèi)使用涂料、油漆、膠黏劑等裝修過(guò)程中均會(huì)導(dǎo)致苯系物的污染。

測(cè)定環(huán)境空氣中苯系物的方法，目前主要有兩種，分別是熱解吸法和溶劑解吸法。前者主要通過(guò)Tenax吸附管進(jìn)行富集，再通過(guò)熱脫附的方法進(jìn)行檢測(cè)分析；后者主要是通過(guò)活性炭采樣管進(jìn)行富集目標(biāo)物，再通過(guò)二硫化碳解吸，進(jìn)而進(jìn)行檢測(cè)分析[2-5]。

鑒于熱解吸法前期需要花費(fèi)大量的時(shí)間，進(jìn)行Tenax管的老化，需要特定的儀器設(shè)備支持，且苯系物殘留問(wèn)題嚴(yán)重；而溶劑解吸法對(duì)設(shè)備要求不高，且操作簡(jiǎn)便，無(wú)需前期的老化處理，本底影響較小，故而本文主要對(duì)溶劑解吸法進(jìn)行討論。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

Agilent 7890B氣相色譜儀(帶FID檢測(cè)器),美國(guó)安捷倫公司；嶗應(yīng)3072型智能雙路煙氣采樣器，青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所；活性炭采樣管；

純化二硫化碳(CNW Technologies), 德國(guó)；8種苯系物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 00 mg/L，純度均大于99% ，O2si smart solutions)，美國(guó)。

1.2 氣相色譜條件

色譜柱：DM-WAX毛細(xì)管柱，30 m×250 μm×0.25 μm；載氣：氮?dú)猓恢錅囟龋?0 ℃保持5 min，以10 ℃/min升至100 ℃保持1 min，再以40 ℃/min升至200 ℃保持1 min；柱流量：1.2 mL/min；進(jìn)樣口溫度：240 ℃；分流比：20∶1;檢測(cè)器溫度：240 ℃；氫氣流量30 mL/min；空氣流量：400 mL/min；尾吹氣流量25 mL/min。

1.3 樣品的采集、保存及提取

1.3.1 樣品的采集

調(diào)整煙氣采樣器流量至0.5 L/min，保持該流量60 min。采樣結(jié)束，使用配備的密封橡膠圈封住頭尾開口處。

1.3.2 樣品的保存

樣品吸附管需要避光密封儲(chǔ)存，室溫條件下，在7 h內(nèi)測(cè)定；否則，應(yīng)儲(chǔ)存于-20 ℃冰箱中，儲(chǔ)存期限為24 h。檢測(cè)分析前，待測(cè)吸附管需恢復(fù)至室溫。

1.3.3 樣品的提取

將活性炭采樣管中的活性炭取出，再加入1.00 mL二硫化碳，蓋上蓋子密封后，用手振動(dòng)1 min，在室溫下靜置解吸1 h后，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜分離結(jié)果

由圖1可知，8種苯系物均有較好的分離，且方法分析時(shí)長(zhǎng)僅13.5 min。相比于HP-5等弱極性色譜柱，該色譜柱可完全分離8種苯系物，尤其是3種二甲苯類的異構(gòu)體。

1-苯；2-甲苯；3-乙苯；4-對(duì)二甲苯；5-間二甲苯；6-異丙基苯；7-鄰二甲苯；8-苯乙烯

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和方法檢出限

將8種苯系物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋，得到質(zhì)量濃度為0.5、1.0、10、20、50 μg/mL，即16.7、33.3、333.3、666.7、1 666.7 μg/m3(以30 L的采樣體積計(jì))的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。如表1所示，8種苯系物的線性相關(guān)系數(shù)在0.999 6～0.999 9，線性關(guān)系非常好，其中，表1中所示的線性方程是以標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(μg/mL)為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)擬合得到的。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線最低濃度點(diǎn)進(jìn)行7次平行測(cè)定，用以計(jì)算各個(gè)苯系物的最低檢出限。公式如式(1)。

MDL=S×t(n-1,0.99)

(1)

式中：S為平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；t(n-1，0.99)為置信度為99%、自由度為n-1時(shí)的t值，在此t(6，0.99)=3.143；n為重復(fù)分析樣品的次數(shù)。

2.3 回收率與精密度

采用對(duì)空白樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和精密度，按照上述樣品處理步驟分別對(duì)6個(gè)0.5 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液和6個(gè)20 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液進(jìn)行連續(xù)分析，結(jié)果見表2。最終得到8種苯系物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為0.79%～4.01%，回收率范圍為99.8%～107.0%，表明該方法在對(duì)應(yīng)的濃度范圍內(nèi)可以獲得可靠滿意的檢測(cè)結(jié)果。

表1 8種苯系物的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

表2 方法的加標(biāo)回收率及RSD(n=6)

2.4 樣品的測(cè)定

采用上述檢測(cè)分析方法，對(duì)上海某工廠的3處測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果詳見表3。如表3所示，測(cè)點(diǎn)I和測(cè)點(diǎn)Ⅱ含有甲苯，測(cè)點(diǎn)III未檢出該8種苯系物。

表3 測(cè)量點(diǎn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中苯系物的含量

3 結(jié)論

本文采用溶劑解吸法可在較短的分析時(shí)間內(nèi)有效分離上述8種苯系物，且對(duì)3種二甲苯的異構(gòu)體也有較好的分離效果。相較于固體吸附熱脫附法，苯系物的本底值較小，操作更加簡(jiǎn)便，成本更低，適用于大部分實(shí)驗(yàn)室。且該方法具有較好的方法精密度和準(zhǔn)確度，適用于環(huán)境空氣中苯系物的檢測(cè)分析。