CN101825612B - 室内空气中易溶解有机污染物分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室内空气中易溶解有机污染物分析方法，具体是通过测定收集室内空气凝结水，分析凝结水中有机污染物种类和含量来反映室内空气质量的一种方法。由于收集得到的凝结水中有机污染物浓度比较低，需要利用固相萃取技术富集水中有机污染物，进而借助气相色谱/质谱仪和高效液相色谱仪对进行定性和定量分析。本发明采样方法简便，样品分析速度快，样品预处理成本低，对空气中痕量挥发性有机污染物、溶解性有机物，不仅可以准确定性又可精确定量，检测限低，灵敏度高。是一种对室内空气中有机污染物的快速、灵敏、准确的分析方法，尤其适用于相对封闭的环境，如办公大楼，机舱等。
Description
技术领域
本发明属于室内空气中痕量水溶性有机污染物诊断的综合技术领域，具体涉及一种室内空气中易溶解有机污染物分析方法。
本发明采用测定室内空气凝结水水质来反映室内空气质量的方法。具体是通过空调制冷或抽湿机凝结等方式采集水样，固相萃取技术富集易溶解污染物，气相质谱及高效液相色谱测定等技术，实现对室内空气中水溶性有机污染物的富集和分析测定。。
背景技术
人的生存离不开空气，一个人每天平均呼吸2.2万次，吸入约1.2万升的空气。人的一生中约有80％的时间是在室内度过的，因此室内环境空气质量与人类的生活息息相关。北美和欧洲早在20世纪60年代末期就出现了关于室内空气质量问题的报道，室内空气质量开始成为发达国家关注的问题之一。我国自20世纪80年代初开展室内空气的污染及危害研究，在室内挥发性有机物污染方面也开展了一些工作，主要集中在对城市建筑室内污染物浓度的检测方面。
目前，国内外关于室内空气质量监测的文献中，样品的采集方法主要有以下两种。第一种是全量空气采样法，空气采样主要采用容器捕集，这种方法对采样设备要求较高，成本较高。第二种是固体吸附剂采样法，这是目前应用最为广泛的采样方法，它具有设备要求低，操作简单，样品易于保存和运输等优点。但是吸附剂的种类比较少，选择受到一定的局限，而且采样时间长，不适宜多点同时采集样品。
本发明提出一个既简便又适用的采集封闭室内空气中溶解性有机物的方法——即采集室内空气中的凝结水分析痕量有机物的方法。空气凝结水中的化学物质主要来自于低空水汽上吸着或者结合的化学物质。空气中的溶解性物质能够共凝而进入空气凝结水中。低空水汽吸着或结合的化学物质种类及其含量都与空气环境和人类活动有关。清洁空气环境中水汽吸着物或者结合物应是清洁空气中所固有的物质；在受人类活动影响的空气环境中其水汽吸着物或者结合物常带有人类活动的特征；空气环境质量越好，水汽吸着或者结合的污染物浓度越低；空气环境质量越差，水汽吸着或者结合的污染物浓度越高。该方法操作简单，对设备要求较低，采样周期较短且易于控制，样品的后续处理技术成熟，尤其是在监测室内空气中可溶性有机污染物上与传统方法相比有明显的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速、灵敏、准确的室内空气中易溶解有机物分析方法，以实现对室内空气中可溶性有机污染物的富集、测定和净化。
为实现上述目的，本发明提出的室内空气中易溶解有机物分析方法通过固相萃取、气相质谱及高效液相色谱测定等多种技术的联用，从而实现对空气凝结水中可溶性有机污染物的富集、净化和测定。具体步骤如下：
(1)凝结水的收集
将待测房间密闭，开启空调制冷系统，根据室内湿度，收集空调凝结水2-5小时；或者采用抽湿机采集水样，开启抽湿机5-10小时，收集抽湿机水槽中凝结水；
(2)水样TOC的测定
利用TOC仪测定步骤(1)得到水样中的TOC含量：所述TOC仪可以利用岛津公司的SHIMADZU TOC-5000A等；
(3)固相萃取技术富集有机污染物
用量筒准确量取两份300ml步骤(1)所得水样，选用C18小柱和活性炭小柱分别对水样中的极性和非极性有机物进行富集；
a、非极性及弱极性有机污染物的富集
选用C18小柱；分别用10ml二氯甲烷和10ml去离子水以每分钟2-5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干；后加入300ml步骤(1)所得凝结水，彻底抽干后用1ml-3ml二氯甲烷脱洗；得到富集污染物浓度富集100-300倍的样品A，密封保存；
b、极性有机污染物的富集
选用石墨碳小柱；分别用10ml甲醇和10ml去离子水以每分钟2-5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干；后加300ml步骤(1)所得凝结水，彻底抽干后用1ml-3ml甲醇脱洗；得到富集污染物浓度富集100-300倍的样品B，密封保存；
(4)污染物的定性分析和定量分析
气相色谱/质谱联用仪，单四极杆质量分析器和HP5MS色谱柱；色谱条件为：进样口温度250℃；柱温升温程序为：初始温度为70℃，以10℃/min的速度升高到250℃，后保持10min；载气为氦气(纯度＞99.999％)，载气流量为1.00ml/min；进样量：0.2-1.0μl；根据质谱结果识别污染物；对各有机污染物按色谱峰面积计算水样中各种污染物的浓度；
(5)污染物从水相到空气中浓度的换算
根据前期实验结果发现在水样采集过程中，即使是门窗关闭，空气的交换率最小也在100％左右；因此可以假设全部污染物都被收集在水相中；根据采集水样量及水相中污染物的浓度，可以计算出污染物总量；再根据不同房间的体积，即可计算空气中污染物的浓度。
本发明的优点如下：
1、本发明采用的凝结水采样法，不仅操作简单，方便；采样设备要求低，限制较少，适用于各种相对封闭环境。
2、本发明中涉及到的水样预处理方法简单，而且富集倍数可控，适用于各个浓度有机污染物的萃取。
3、本发明中涉及到的水样预处理方法操作时间短，并且可以多个样品同时进行，大大提高了效率。
4、本发明适用于样品中痕量有机物的测定分析，检测限低，灵敏度高。
5、本发明样品分析速度快。平均每个水样的富集、测定和数据处理累计时间为2-3小时。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2实施例1某新装修房间抽湿机凝结水采用C18小柱富集300倍样品的气相-质谱图谱及代表污染物。其中：1号峰，2-乙基己酸；2号峰，2，4，6-三氯苯酚；3号峰，邻苯二甲酸二甲酯；4号峰，邻苯二甲酸二异丁酯。
图3几类典型房间中冷凝水中邻苯二甲酸酯类污染物的浓度分布。
具体实施方式
实施例1
运用本发明对某新装修房间的抽湿机凝结水进行采样分析。
在采样前，关闭门窗12小时左右。采样在封闭条件下进行。选用川岛DH-820B型除湿机(输出功率430W，除湿量20L/D，制冷剂注入量：R22/250g)进行凝结水采集。开始前纪录当时温度，湿度。采样时间为5小时。采样结束后，纪录收集水槽中凝结水，待用。取2ml水样利用岛津SHIMADZU TOC-5000A测定水样中的TOC浓度。
用量筒准确量取两份300ml的水样。第一份选用C18小柱进行固相萃取。分别用10ml二氯甲烷和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用3ml二氯甲烷脱洗。得到富集污染物浓度富集100倍的样品A。第二份选用石墨碳小柱。分别用10ml甲醇和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用3ml甲醇脱洗。得到富集污染物浓度富集100倍的样品B。
选用美国热电公司的Trace DSQ高性能色/质联用仪，测定样品A及样品B。单四极杆质量分析器和HP5MS色谱柱。进样口温度250℃。升温程序为：初始温度为70℃，以10℃/min的速度升高到250℃，后保持10min。载气为氦气(纯度＞99.999％)，载气流量为1.00ml/min。根据质谱结果确定出主要污染物的类型。图2中给出了GC-MS图谱，通过图中峰的位置可以确定出该房间的几种典型有机污染物。在确定污染物种类的基础上，将选取一到两种重要污染物作为目标物，绘制标准曲线。并根据色谱峰面积计算水样中各种污染物的浓度。以邻苯二甲酸酯类的化合物作为例子，从图3中可以看出在新装修的房间中，空气冷凝水中邻苯二甲酸酯类的浓度在25mg/L左右。再根据采集水样量及水相中污染物的浓度，可以计算出污染物总量。再根据不同房间的体积，即可计算空气中污染物的浓度。
实施例2
运用本发明对某化学实验室的空调凝结水进行采样分析。
在采样前，关闭门窗12小时左右。采样在封闭条件下进行。选用海尔KFRD-72LW/UA(F)型立式空调(制冷功率2700W，制冷量7200W)进行凝结水采集。开始前纪录当时温度，湿度。采样时间为5小时。采样结束后，纪录收集水槽中凝结水，待用。取2ml水样利用岛津SHIMADZU TOC-5000A测定水样中的TOC浓度。
用量筒准确量取两份300ml的水样。第一份选用C18小柱进行固相萃取。分别用10ml二氯甲烷和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用1ml二氯甲烷脱洗。得到富集污染物浓度富集300倍的样品A。第二份选用石墨碳小柱。分别用10ml甲醇和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用1ml甲醇脱洗。得到富集污染物浓度富集300倍的样品B。
选用美国热电公司的Trace DSQ高性能色/质联用仪，测定样品A及样品B。单四极杆质量分析器和HP5MS色谱柱。进样口温度250℃。升温程序为：初始温度为70℃，以10℃/min的速度升高到250℃，后保持10min。载气为氦气(纯度＞99.999％)，载气流量为1.00ml/min。根据质谱结果确定出主要污染物的类型。选取一到两种重要污染物作为目标物，绘制标准曲线。并根据色谱峰面积计算水样中各种污染物的浓度。以邻苯二甲酸酯类的化合物作为例子，从图3中可以看出在化学实验室中，空气冷凝水中邻苯二甲酸酯类的浓度在7mg/L左右。再根据采集水样量及水相中污染物的浓度，可以计算出污染物总量。再根据不同房间的体积，即可计算空气中污染物的浓度。
实施例3
运用本发明对某电脑房的空调凝结水进行采样分析。
在采样前，关闭门窗12小时左右。采样在封闭条件下进行。选用海尔KFRD-72LW/UA(F)型立式空调(制冷功率2700W，制冷量7200W)进行凝结水采集。开始前纪录当时温度，湿度。采样时间为5小时。采样结束后，纪录收集水槽中凝结水，待用。取2ml水样利用岛津SHIMADZU TOC-5000A测定水样中的TOC浓度。
用量筒准确量取两份300ml的水样。第一份选用C18小柱进行固相萃取。分别用10ml二氯甲烷和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用3ml二氯甲烷脱洗。得到富集污染物浓度富集100倍的样品A。第二份选用石墨碳小柱。分别用10ml甲醇和10ml去离子水以每分钟2～5ml的速度流经小柱使其活化，活化后溶液不必抽干。后加300ml水样，彻底抽干后用3ml甲醇脱洗。得到富集污染物浓度富集100倍的样品B。
选用美国热电公司的Trace DSQ高性能色/质联用仪，测定样品A及样品B。单四极杆质量分析器和HP5MS色谱柱。进样口温度250℃。升温程序为：初始温度为70℃，以10℃/min的速度升高到250℃，后保持10min。载气为氦气(纯度＞99.999％)，载气流量为1.00ml/min。根据质谱结果确定出主要污染物的类型。选取一到两种重要污染物作为目标物，绘制标准曲线。并根据色谱峰面积计算水样中各种污染物的浓度。以邻苯二甲酸酯类的化合物作为例子，从图3中可以看出在办公室中，空气冷凝水中邻苯二甲酸酯类的浓度在6mg/L左右。再根据采集水样量及水相中污染物的浓度，可以计算出污染物总量。再根据不同房间的体积，即可计算空气中污染物的浓度。
Claims (1)
1.一种室内空气中易溶解有机污染物分析方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)凝结水的收集
将待测房间密闭，开启空调制冷系统，根据室内湿度，收集空调凝结水2-5小时；或者采用抽湿机采集水样，开启抽湿机5-10小时，收集抽湿机水槽中凝结水；
(2)水样TOC的测定
利用TOC仪测定步骤(1)得到水样中的TOC含量；
(3)固相萃取技术富集有机污染物
a、非极性及弱极性有机污染物的富集
选用C18小柱；分别用10ml二氯甲烷和10ml去离子水以每分钟2-5ml的速度流经小柱使其活化，然后加入300ml步骤(1)所得凝结水，彻底抽干后用1ml-3ml二氯甲烷脱洗；得到富集污染物浓度富集100-300倍的样品A，密封保存；
b、极性有机污染物的富集
选用石墨碳小柱；分别用10ml甲醇和10ml去离子水以每分钟2-5ml的速度流经小柱使其活化，然后加300ml步骤(1)所得凝结水，彻底抽干后用1ml-3ml甲醇脱洗；得到富集污染物浓度富集100-300倍的样品B，密封保存；
(4)污染物的定性分析和定量分析
气相色谱/质谱联用仪，单四极杆质量分析器和HP5MS色谱柱；色谱条件为：进样口温度250℃；柱温升温程序为：初始温度为70℃，以10℃/min的速度升高到250℃，后保持10min；载气为氦气，载气流量为1.00ml/min；进样量：0.2-1.0μl；根据质谱结果识别污染物；对各有机污染物按色谱峰面积计算水样中各种污染物的浓度；
(5)污染物从水相到空气中浓度的换算
根据前期实验结果发现在水样采集过程中，即使是门窗关闭，空气的交换率最小也在100％；因此假设全部污染物都被收集在水相中；根据采集水样量及水相中污染物的浓度，可以计算出污染物总量；再根据不同房间的体积，即可计算空气中污染物的浓度。
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