采用便携式气质联用仪测定水中半挥发性有机物的优势

多年以来，已有许多类型的分析仪器发展成便携式或 手持式仪器来使用，包括荧光光谱仪、激光诱导击穿 光谱仪、拉曼光谱、傅立叶变换红外和近红外光谱分 析仪。然而，将气相色谱 / 质谱仪缩小成便携式结构， 同时拥有实验室级仪器的分析性能，是一个巨大的挑 战。以前的大多数尝试都使用“点对点”直接进样方 法，其不需要任何的样品处理或样品进样配件。如果 样品需要复杂的样品处理或需要精细的进样程序进样 到气相色谱仪，那便携式仪器的实用价值将明显降低。 本文中新型的便携式气相色谱 / 质谱仪（Torion®T-9， PerkinElmer Inc.，Shelton，CT）被用来快速筛查半挥 发性有机物（SVOCs），尤其特别的是分析水中的酚 类和邻苯二甲酸酯类化合物的时间不到 10 分钟。

Torion T-9 便携式气相色谱 / 质谱技术 早型号的便携气质系统及其在现场分析中的适用性已 在公开文献中报道过 [1,2] 。然而，近采用具有低热质 （LTM）性能的直接电阻加热的毛细柱代替常规毛细管 柱方面有了许多改进。这种色谱柱能提供各点相同的热 量分布，实际上消除了传统色谱柱技术的冷却点。从而， 提高了高沸点化合物中半挥发性有机物在高温下的色谱 分离的效率。Torion T-9 的质谱采用环形离子阱结构，与其他的相比它非常适合小型化设计。 新型的结构具有较大的离子 捕获容量，可得到高离子计数，同时噪声低而且有优良 的质谱谱图。在真空中，可根据不同的目标分析物将离 子阱质量分析器加热至 175-210°C 之间。这能使质谱 仪电极长时间保持清洁，减少了频繁维护的需要。关于 Torion T-9 便携式气相色谱 / 质谱技术的详细说明请参见 以下引文 [3] 。

样品前处理模块 通过使用由锂电池供电，耐用而紧凑的 SPS3 前处理工作 站，便携气相色谱 / 质谱技术在现场实时使用的性能得 到进一步提高 [4] 。快速样品前处理模块的选择包括固相 微萃取（SPME）模块，用于固体分析的加热顶空（HS） 模块，用于气态样品的针式捕集阱（NT）模块。用于液 体的吹扫捕集（P ＆ T）和热脱附（TD）模块，以及用 于添加内标（IS）的内标模块。使用这些灵活的采样方法， 系统可以轻松的在特定采样点下，使样品制备和分析达 到不同的应用要求。

现在让我们更详细地了解一下，使用该仪器快速测定水 中酚类和邻苯二甲酸酯类化合物的方法。

半挥发性有机物的快速测定 这种便携式气相色谱 / 质谱仪可以使用微量液液萃取 （MLE）和线圈加热丝浓缩技术（CWF）来筛查水中的 半挥发性有机物。实验采用半挥发性有机物加标的自来 水，浓度从 ppb 到 ppm。并使用少量（0.2-0.5mL）有 机溶剂，如二氯甲烷，己烷，戊烷或丙酮进行萃取。手 动振荡并用 0.5-3％的 NaCl 盐析可以加快液液提取过程。 萃取几分钟后，将萃取后含目标物的溶剂使用线圈加热 浓缩，溶剂蒸发后转移到样品瓶中。这种特定的半挥发 有机物筛查试验可用于测定混合物中的酚类和邻苯二甲 酸酯类化合物。质谱仪和气相色谱参数条件如表 1 和表 2 所示。

图 1 显示了水中所有酚类化合物分离的总离子流图，其 中苯酚（C6H5OH）用红色箭头标记。苯酚的质谱谱图在 右侧，NIST 质谱库的参考质谱图显示在其下面。所有酚 类化合物从左至右分别是（1）苯酚、（2）4- 甲基苯酚、 （3）2- 硝基苯酚、（4）3,5- 二氯苯酚、（5）4- 氯 -3- 甲基苯酚、（6）2,4,6- 三氯酚、（7）4- 硝基苯酚、（8） 2- 甲基 -4,6- 二硝基苯酚和（9）wu氯苯酚。

邻苯二甲酸酯类化合物分离的总离子流图如图 2 所示， 其中，邻苯二甲酸二甲酯（C10H10O4）用红色箭头表示。 邻苯二甲酸二甲酯的质谱谱图如图右所示，NIST 质谱库 的参考质谱图显示在下面。从左到右确定的所有邻苯二 甲酸酯类化合物分别是（1）邻苯二甲酸二甲酯、（2） 邻苯二甲酸二乙酯、（3）邻苯二甲酸二丁酯、（4）邻 苯二甲酸苄基丁酯、（5）邻苯二甲酸二异辛酯和（6） 邻苯二甲酸二辛酯。

苯酚和邻苯二甲酸酯类化合物的便携气质筛查试验的总 运行时间少于 5 分钟。这两种样品在分子离子化过程中 发生一定程度的差异，因此可使用 NIST 库检索功能确认 后鉴定。尽管这些分离的峰值容量相对较低，但是解卷 积算法有助于更地分离和鉴定分析物。实际样品的 动态范围和检测限将会在未来的进一步研究中被确定。

总结 ：

在偏远或恶劣条件的现场，对空气，水和固体基质样品 中痕量挥发性和半挥发性有机化合物的分析要求不断增 长。本研究表明，现在可以通过便携式气相色谱 / 质谱 仪结合快速样品前处理技术来实现实验室仪器同样的性 能。这种组合能够在各种环境下进行定量和定性的测定， 可为非技术性和无分析经验的操作人员提供快速，可行 的解决方案。本应用文献已经证明，Torion T-9 便携式气 相色谱 / 质谱系统能在五分钟内成功测定水中 9 种酚类 化合物和 6 种邻苯二甲酸酯类化合物。

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