飲用水中揮發性有機物的頂空制備方法

李少梅

揮發性有機物包含很多種類，具有刺激性、揮發性與類脂物可溶性特點，較易被黏膜與皮膚吸收[1]。通過查閱相關的臨床資料顯示，目前已發現的自來水中約有765種有機物的殘留，其中500余種為消毒副產物，將會對人體健康產生較大的毒副作用，甚至改變細胞DNA結構[2]。為確保人們的健康安全，需要對飲用水中有機污染物進行鑒定與分析[3]。隨著研究的不斷深入，目前臨床試驗時中多采用上氣相色譜分析法進行分析，能夠獲得良好的實驗結果。本研究將探究水中揮發性有機物有效提取的頂空前處理條件，以便能夠獲得較為準確的實驗結果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

（1）儀器選擇。選用儀器GC-2010，Combi PAL SPME；毛細管色譜柱：DB-5，30 m×0.25 mm×0.5 μm；TP-3220型空氣源；GC-Solution色譜數據處理工作站；微量注射10 μL（Hamilton）與20 mL頂空瓶。

（2）樣品選擇。選用農殘級甲醇與20種VOCs混合標準樣品，包括氯乙烯；1，1-二氯乙烯；二氯甲烷；反-1，2-二氯乙烯；1，1-二氯乙烷；氯仿；1，1，1-三氯乙烷；1，2-二氯乙烷；苯；四氯化碳；三氯乙烯；1，2-二氯丙烷；溴二氯甲烷；順-1，3-二氯丙烯；反-1，3-二氯丙烯；1，1，2-三氯乙烷；二溴氯甲烷；四氯乙烯；溴仿；1，1，2，2-四氯乙烷等。

1.2 方法

（1）上氣相色譜分析法。使用頂空瓶盛裝樣品，在氣液二相間達到熱力學動態平衡的狀態下進行檢測分析。在氣液二相間達到熱力學動態平衡的狀態下，依據氣體-液體兩相揮發性組分質量比恒定原理，對一定量的平衡氣體進行抽取，之后使用上氣相色譜分析法進行分析。采取液上空間方式對樣品進行制備。

（2）試驗條件。①色譜條件。毛細管色譜柱：DB-5，30 m×0.25 mm×0.5 μm；進樣口溫度設定為260℃；檢測器溫度設置為260℃。按照程序進行升溫，將柱溫升至40℃并維持約4 min；之后以5℃/min的速度將柱溫升至100℃并維持約10 min；以20℃/min的速度將柱溫升至260℃并維持約5 min。將氫氣的流速設定為40 mL/min，將空氣的流速設定為400 mL/min，將尾吹氣的流速設定為20 mL/min，使用分流進樣法，分流比設定為5：1，確保氫氣與氮氣具有高純度。②頂空條件。頂空平衡溫度維持于80℃，傳輸線溫度維持于115℃，進樣針溫度維持于150℃，頂空瓶恒溫時間設定為30 min，進樣時間設定為6 s，撥針時間設定為24 s，載氣壓力控制于15 Pa，壓力化平衡時間設定為1 min，氣循環時間設定為15 min，使用高純氦氣對頂空針進行推動與清洗，時間維持于5 min，進樣量設定為1 000 μL。

1.3 觀察指標

（1）上氣相色譜分析法的準確度與精密度。

（2）實際樣品的測定結果。

2 結果

2.1 上氣相色譜分析法的準確度與精密度

表 1 上氣相色譜分析法的準確度與精密度

通過重復的測定與計算，上氣相色譜分析法具有較高的準確度與精密度，對水中揮發性有機物的濃度能夠較為精準的測量，具體見表1。

2.2 實際樣品的測定結果

通過對對樣品的濃度與實際回收率進行計算后可知，實際樣品的濃度與回收率與通過上氣相色譜分析法計算所得結果十分相近，與質量控制標準要求具有較大的符合性，見表2。

表2 實際樣品的測定結果

3 討論

在選擇頂空熱平衡溫度時，樣品平衡溫度與蒸氣壓、分配系數具有密切關聯[4]。在一般情況下，隨著樣品平衡溫度的不斷升高，其蒸氣壓也將隨之提升，頂空氣體的濃度也將隨之提升，因而能夠使上氣相色譜分析法獲得較高的靈敏度[5]。然而隨著樣品平衡溫度的不斷升高，氣相內水分含量也將不斷增加[6]，因而在整個實驗過程中，色譜柱將會受到較為嚴重的不良影響，從而縮短色譜柱壽命[7]。因此為避免上述不良情況的產生，則需要嚴格控制好樣品的平衡溫度，通過查閱相關學者的研究資料表明[8]，當樣品的平衡溫度控制在80℃時，則將獲得較為準確的檢測結果[9-11]。

除上述因素外，為確保實驗結果的準確性，還需要加強對頂空平衡時間、進樣時間、氣液比例、頂空密封墊的選擇、頂空瓶壓力、進樣口溫度等[12]方面進行確定，如此才能夠確保實驗的順利進行。