气相色谱—质谱法

115ECOLOGY区域治理作者简介：金秋红，生于1992年，本科，研究方向为环境监测。

气相色谱—质谱法测定环境空气中的糠醛英格尔检测技术服务（上海）有限公司 金秋红摘要：气相色谱——质谱法测定环境空气中糠醛的检测方法，即以吸附管富集，全自动热脱附仪解吸后，经气相色谱分离，质谱检测器进行检测，以保留时间定性，外标法定量。

曲线线性范围：5~300ng，线性方程为y=22260x-15960，相关系数为0.9994。

当环境空气的采样体积为1.8L，糠醛的检出限为0.48μg/m 3，测定下限为1.92μg/m 3。

精密度范围为1.7%～5.8%，加标回收率范围为93.1%～97.8%。

关键词：气相色谱-质谱法；环境空气；糠醛中图分类号：O657.7+1文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）38-0115-000119世纪20年代人类首次发现了糠醛这一物质，对其理化性质的研究也随之展开。

20世纪20年代，糠醛首次被运用到工业化产业链中，而后因其化学性质活泼被广泛应用于农药、兽药、医药、合成橡胶及其食品行业等领域。

随着科技的迅猛发展，由糠醛产生的一系列危害也日益受到人们的关注，糠醛受高温会分解出有毒气体，其蒸汽具有强烈的刺激性，有麻醉的作用，人体直接吸入、误食或经皮肤吸收均可不同程度地损害中枢神经系统，严重可致死亡。

在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，糠醛就在3类致癌物清单中。

本实验通过固相吸附管采集环境空气中的糠醛，经全自动热脱附仪解吸后，用气相色谱质谱法测定糠醛的含量。

一、实验部分（一）仪器与试剂1.主要仪器气质联用仪：GC：7890B ，MS：5977B ，美国安捷伦。

色谱柱：D B -624 U I ，30m×0.25mm×1.40um ，美国安捷伦。

吸附管：不锈钢材料，填料：Tenax TA/Carbograph 1TD/Carboxen 1003。

气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术及其应用摘要：气相色谱法—质谱（GC-MS）联用技术是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。

其在环境中的应用主要包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。

本文主要列举了GC-MS在职业卫生检测、医药、农药残留检测、食品、刑事鉴识和社会安全方面的应用。

关键词：GC-MS，应用，药物检测，环境1 气相色谱-质谱（GC-MS）联用气相色谱法–质谱法联用（Gas chromatography–mass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS）是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。

GC-MS 的使用包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。

GC-MS也用于为保障机场安全测定行李和人体中的物质。

另外，GC-MS还可以用于识别物质中以前认为在未被识别前就已经蜕变了的痕量元素。

气相色谱—质谱（GC—MS）联用技术是由两个主要部分组成：即气相色谱（GC）部分和质谱（MS）部分。

气相色谱使用毛细管柱，其关键参数是柱的尺寸（长度、直径、液膜厚度）以及固定相性质（例如，5％苯基聚硅氧烷）。

GC是用气体作为流动相的色谱法，当试样流经柱子时，根据混合物组分分子的化学性质的差异而得到分离。

分子被柱子所保留，然后，在不同时间（叫做保留时间）流出柱子。

GC可以将混合物分离为纯物质，但是GC 只依靠保留时间定性，很大程度上具有不可靠性。

MS是通过将每个分子断裂成离子化碎片并通过其质荷比来进行测定，可以确定待测物的分子量、分子式，但MS只能对纯物质进行定性，对混合组分定性无能为力。

把气相色谱和质谱这两部分放在一起使用要比单独使用那一部分对物质的识别都会精细很多倍。

单用气相色谱或质谱是不可能精确地识别一种特定的分子的。

通常，经质谱仪处理的需要是非常纯的样品，而使用传统的检测器的气相色谱（如火焰离子化检测器）当有多种分子通过色谱柱的时间一样时（即具有相同的保留时间）不能予以区分，这样会导致两种或多种分子在同一时间流出柱子。

气相色谱-质谱法测定水质中7种指示性多氯联苯摘要：本文采用气相色谱-质谱分析方法，研究了7种指示性多氯联苯定量、定性分析，把7种指示性多氯联苯质谱图中最大相对强度的三个特征离子，和相对强度超过30%的离子作为特征峰的选择，将所有特征峰加和，作为测定指示性多氯联苯的含量，此方法可作为生活饮用水标准检验方法有机物指标附录B标准方法的补充说明。

关键词：气相色谱-质谱法；多氯联苯；峰加和Determination of seven indicative polychlorinated biphenyls in water by gas chromatography-mass spectrometrySu Qi 1,Li dan2,Wang niao3 ,（Liupanshui ecological environment monitoring center, Guizhou Liupanshui 553000;Liupanshui ecological environment monitoring center, Guizhou Liupanshui 553000;Liupanshui ecological environment monitoring center, Guizhou Liupanshui 553000)Abstract: In this paper, gas chromatography-mass spectrometry was used to study the quantitative and qualitative analysis of seven indicative polychlorinated biphenyls. More than 30% of the ions are selected as characteristic peaks, and all characteristic peaks are added together to determine the content of indicative polychlorinated biphenyls. This method can be used as a supplement to the standard method of organic matter index in Appendix B of drinking waterstandard test method.Key words: gas chromatography-mass spectrometry;polychlorinated biphenyls; peak addition在水源地监测项目中，多氯联苯是规定测定项目之一，但目前现有方法都是简单介绍，根据各自的指纹峰，选择几个特征峰用于定量，取这些定量峰定量结果的平均值作为最终定量结果【1】，且缺乏可操作性步骤。

气相色谱-质谱联用(GC-MS)一‎、实验目的1. 了解质谱检测器的基本组‎成及功能原理，学习质谱检测器的调谐方法；‎2. 了解色谱工作站的基本功能，掌握利用气相色谱‎-质谱联用仪进行定性分析的基本操作。

‎二、实验原理气相色谱法（gas chromat‎o graphy, GC）是一种应用非常广泛的分离手‎段，它是以惰性气体作为流动相的柱色谱法，其分离原理‎是基于样品中的组分在两相间分配上的差异。

气相色谱法‎虽然可以将复杂混合物中的各个组分分离开，但其定性能‎力较差，通常只是利用组分的保留特性来定性，这在欲定‎性的组分完全未知或无法获得组分的标准样品时，对组分‎定性分析就十分困难了。

随着质谱（mass spec‎t rometry, MS）、红外光谱及核磁共振等定‎性分析手段的发展，目前主要采用在线的联用技术，即将‎色谱法与其它定性或结构分析手段直接联机，来解决色谱‎定性困难的问题。

气相色谱－质谱联用（GC-MS）是‎最早实现商品化的色谱联用仪器。

目前，小型台式GC-‎M S已成为很多实验室的常规配置。

1.‎质谱仪的基本结构和功能质谱系统一般由‎真空系统、进样系统、离子源、质量分析器、检测器和计‎算机控制与数据处理系统（工作站）等部分组成。

‎质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真‎空状态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的分‎子－离子反应。

质谱仪的高真空系统一般由机械泵和扩散‎泵或涡轮分子泵串联组成。

机械泵作为前级泵将真空抽到‎10-1－10-2Pa，然后由扩散泵或涡轮分子泵将‎真空度降至质谱仪工作需要的真空度10-4－10-5‎P a。

虽然涡轮分子泵可在十几分钟内将真空度降至工作‎范围，但一般仍然需要继续平衡2小时左右，充分排除真‎空体系内存在的诸如水分、空气等杂质以保证仪器工作正‎常。

气相色谱－质谱联用仪的进样系统由接‎口和气相色谱组成。

接口的作用是使经气相色谱分离出的‎各组分依次进入质谱仪的离子源。

气相色谱 - 质谱法测定土壤中的阿特拉津摘要：建立了气相色谱-质谱法测定土壤中阿特拉津的分析方法。

样品用体积比为1:1的丙酮和正己烷溶剂进行加压流体萃取、硅酸镁小柱净化、气相色谱-质谱法-选择离子扫描测定。

阿特拉津曲线浓度范围为0-1.0mg/L，相关系数能达到0.997以上，方法检出限：0.006mg/kg，对实际样品进行高、中、低浓度的加标后测定，样品加标回收率范围为68.4%-122%，方法精密度实验室内相对标准偏差：5.9%-17%，替代物回收率（30个样品）为93±46%。

关键词：加压流体萃取；气相色谱-质谱法；选择离子扫描；土壤；阿特拉津土壤是构成生态系统的基本要素之一，是人类赖以生存的物质基础。

土壤污染问题直接关系到农产品质量，关系到人类健康，是人民群众关心的热点问题。

阿特拉津作为最广泛的除草剂之一，具有优良的杀草功效，且价格便宜而被广泛使用。

其主要适用于玉米、高粱、果园和林地等。

阿特拉津是一种低毒除草剂，但在施用过程中有20%～70%会长期残留于土壤中，并且结构稳定，水溶性强，半衰期长，难以降解。

因此，随着时间的推移，阿特拉津的污染全球性、环境持久性和内分泌干扰等特性所引起的环境与健康问题，引起了世界各国的高度重视。

因此准确测定土壤中阿特拉津的含量对人类食品安全起了重要的作用。

目前国内阿特拉津的测定常用的方法是气相色谱法和高效液相色谱法，且都是对于水质中阿特拉津的测定，而土壤中阿特拉津的测定还未发布国家标准方法，但是在2018年发布的《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》中有阿特拉津的限制标准，因此研究测定土壤中的阿特拉津势在必行。

本实验采用加压流体萃取、硅酸镁小柱净化、气相色谱-质谱法对土壤中阿特拉津进行测定。

1实验部分1.1样品前处理称取20g新鲜土壤样品（精确至0.01g），加入一定量的干燥剂，混匀、脱水并研磨成细小颗粒，充分拌匀直至散粒状，全部转移至萃取池中（本实验用萃取池体积为34mL）。

气相色谱-质谱法测定环境空气中挥发性有机物浓度摘要：建立了吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱同时测定氯丙烯、二氯甲烷、三氯甲烷等35种挥发性有机物（VOCs）的方法，配制不同浓度挥发性有机物（甲醇为溶剂）样品，注入吸附管内，将吸附管置于热脱附仪（脱附温度为350℃），经气相色谱仪分流比为10:1，初始温度30℃，保持3.2min，以11℃/min升温到200℃保持3min分离后，用质谱进行全扫描（扫描范围35～270amu）检测。

34种挥发性有机物得到良好分离，校准曲线的相关系数均≥0.99，定性重复性RSD低于0.4%，定量重复性RSD低于10%，准确度满足标准样品不确定度要求，能力比对结果RSD在7.4%-28.2%之间，仪器的准确度和精密度符合分析要求，实验证明，用气相色谱-质谱法操作简便，分析快速，结果准确可用于环境空气中挥发性有机物的同时检测。

关键词：气相色谱-质谱法挥发性有机物0引言挥发性有机物（VOCs）是工业生产、化学排放和石化燃烧过程中排放的最常见的空气污染物，在光化学烟雾中可以氮氧化物反应生成臭氧。

石化企业挥发性有机物（VOCs）及其伴生异味污染物排放成为企业与周边社区和谐共处和可持续发展的重要影响因素。

《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822-2019），对物料储存、物料转移和输送、工艺过程、设备与管线组件、敞开液面等VOCs无组织排放提出控制要求，为企业VOCs排放提供有效的监测溯源与预警措施企业自行监测质量急待提高。

目前企业VOCs监测工作尚处于起步阶段，通过研究环境空气中35种挥发性有机物的离线点监测技术，即用气体采样袋、带有惰性涂层的不锈钢罐或带有特殊吸附材料的吸附管采集空气样品，运至实验室，用热脱附→气相色谱/质谱法（TD-GC/MS）分析。

通过采样方式规范、样品处理、分析方法建立等问题的解决以实现企业自行监测，为天然气开采领域的VOCs监测提供一定的理论及技术支持。

气相色谱质谱法原理气相色谱质谱法（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）是一种常用的分析技术，它将气相色谱技术和质谱技术相结合，具有高分辨率、高特异性和高灵敏度等优点。

GC-MS可以用于分析各种复杂的有机化合物、生物分子和环境污染物等，被广泛应用于医药、环保和食品安全等领域。

气相色谱技术基本原理气相色谱技术是一种基于物质分子在不同物理化学条件下迁移速度不同导致分离的分析方法。

其基本原理是将样品中的化合物经过样品前处理后注入到气相色谱柱内，在固定相（如液态或固态）和移动相（如惰性气体）的作用下，样品中的化合物会按照它们在柱内运动时与固定相的亲和力大小不同的顺序分离出来。

也就是说，这些化合物在柱内行进的速度会因其对固定相的亲和力不同而有所不同，从而使得它们到达柱底的时间也不同。

通过检测到达柱底的时间和峰的形状，可以确定样品中存在的化合物。

气相色谱技术分为两种模式：定量分析和定性分析。

在定量分析中，分析物的峰面积和峰高度与相应的标准化合物的峰面积和峰高度进行比较，从而确定分析物的浓度。

在定性分析中，则是通过比较分析物的保留时间和质谱图谱与已知标准物质的保留时间和谱图特征来确定分析物的种类。

质谱技术基本原理质谱技术是一种基于各种化合物的不同质量-电荷比（m/z）谱图特征来确定化合物种类和结构的分析方法。

基于原子核或电子与化合物分子相互作用的反应，质谱仪可以将复杂物质（如生物大分子和复杂有机化合物）分解成基本的离子，然后对其进行分离、检测和识别。

质谱技术主要分为四个步骤：样品分解、分离、检测和识别。

在质谱技术中，通过将化合物或样品分子在火花放电、化学离子化等不同条件下转化为离子，在质谱仪内加速、分离和检测得到一系列质量-电荷比谱图。

质量分析器是检测样品离子分子在磁场中运动轨迹的设备，根据磁场以及离子的质量和电荷来测定离子的m/z值，对多个m/z值所得到的信号进行收集并在时间轴上以强度作图，得到的是质谱图谱。

要利用物质的沸点、极性等物理性质上的差异，通过程序变换色谱柱的温度，依据在不同时段内吸附解吸不同种类的物质，有效地分离气体样品中的组分，经检测器形成色谱图，与标准物质的色谱图作比较，进行定量分析，得出最终结果。

气相色谱具有分离效率高、选择性好、灵敏度高、分析速度快等特点[5]。

1.2 质谱法(1)气相色谱-质谱法。

气相色谱-质谱，简称GC-MS，是将气相色谱仪和质谱仪联用的一种技术。

被测物质通过气相色谱仪有效地被分离出来，随后进入质谱仪，通过高能离子流轰击，进入检测器，形成色谱质谱图，与标准物质色谱质谱图对比，进行定性定量分析。

气相色谱-质谱法兼具气相色谱法的优点，准确性更高。

(2)质子转移反应质谱法。

质子转移反应质谱，简称PTR-MS，是痕量挥发性有机物在线监测的主要检测方法。

被测物质在漂移管内与离子源产生的初始反应离子(通常为H3O+、NH4+等离子)发生质子转移反应，产生的(VOCs)H+离子进入质谱仪检测，进行定性定量分析。

质子转移反应质谱法一般情况下无需对样品进行预处理，具有高效、可实时监测、绝对量测量等优点，但对同分异构体的识别能力较差[6]。

(3)飞行时间质谱法。

飞行时间质谱，简称TOF-MS。

使用电离技术将被测物质电离，产生的离子通过电场加速后，通过漂移管飞向离子接收器，通过分析离子到达接收器时间，定性被测物质。

其具有快速检测、高分辨率、高灵敏度等优点，但若出现干扰离子，难以分辨被测物质。

1.3 光谱法(1)傅里叶变换红外光谱法。

傅里叶变换红外光谱，简称FTIR。

由光源发射红外光束，通过迈克尔逊干涉仪，照射气体组分，得到光谱信息，依据傅里叶变换，进行定性和定量分析。

FTIR技术具有测量速度快、分辨率高、可动态分析多种污染物0 引言挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)被认为是燃烧过程中直接产生的初级污染物[1]，是参与大气光化学反应的有机化合物，主要来自于工业源、生活源和交通源，包括化工、涂装行业、机动车、建筑装饰装修等产生的气体。

多环芳烃的测定气相色谱-质谱法警告：实验中所用有机溶剂和标准物质为有毒有害物质，标准溶液配制及样品前处理过程应在通风橱中进行；操作时应按规定佩戴防护器具，避免直接接触皮肤和衣物。

1 适用范围本标准规定了测定土壤和沉积物中多环芳烃的气相色谱-质谱法。

本标准适用于土壤和沉积物中16 种多环芳烃的测定，目标物包括：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、苯并（a）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并（g,h,i）苝和茚并（1,2,3,-c,d）芘。

当取样量为20.0 g，浓缩后定容体积为1.0 ml 时，采用全扫描方式测定，目标物的方法检出限为0.08 mg/kg~0.17 mg/kg，测定下限为0.32 mg/kg~0.68 mg/kg。

详见附录A。

2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件或其中的条款。

凡是不注明日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。

GB 17378.3 海洋监测规范第3 部分：样品采集、贮存与运输GB 17378.5 海洋监测规范第5 部分：沉积物分析HJ 613 土壤干物质和水分的测定重量法HJ/T 166 土壤环境监测技术规范HJ 783 土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法3 方法原理土壤或沉积物中的多环芳烃采用适合的萃取方法（索氏提取、加压流体萃取等）提取，根据样品基体干扰情况选择合适的净化方法（铜粉脱硫、硅胶层析柱、硅酸镁小柱或凝胶渗透色谱）对提取液净化、浓缩、定容，经气相色谱分离、质谱检测。

通过与标准物质质谱图、保留时间、碎片离子质荷比及其丰度比较进行定性，内标法定量。

4 试剂和材料除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂。

实验用水为新制备的超纯水或蒸馏水。

4.1 丙酮（C3H6O)：农残级。

4.2 正己烷（C6H14)：农残级。

4.3 二氯甲烷（CH2Cl2)：农残级。

4.4 乙酸乙酯（C4H8O2)：农残级。

4.5 戊烷（C5H12)：农残级。

气相色谱，质谱法[填空题]1死时间参考答案：在柱上不保留的组分或杂质所形成峰的保留时间。

[填空题]2隔垫参考答案：隔垫将样品流路与外部隔开，进样针插入时，能保持系统内压，防止泄露，避免外部空气渗入，污染系统。

隔垫一般由耐高温，惰性好，气密性好的硅橡胶制成。

[填空题]3ECD电子捕获检测器参考答案：是灵敏度最高的气相色谱检测器，同时又是最早出现的选择性检测器。

它仅对那些能俘获电子的化合物，如卤代烃、含N、O和S等杂原子的化合物有响应，不足是线性范围较小。

被广泛应用于生物，医药，农药，环保，金属鳌合物及气象追踪等领域，已广泛用于环境样品中痕量农药、多氯联苯等的分析。

[填空题]4质量型检测器参考答案：峰高的大小与单位时间内进入检测器的组分质量成正比。

流动相速度大，则单位时间进入检测器的质量增多，峰高增加。

质量型检测器的峰面积值与流动相速度无关。

FPD和FID都是质量型检测器[填空题]5进样器参考答案：能定量和瞬时地将试样注入色谱系统的部件，通常指注射器、进样阀或自动进样器[填空题]6分流比参考答案：样品载气化时中完全气化并与载气充分混合后，一部分进入柱內，其余的放空，这两部分载气量的比值[填空题]7试述化学电离源的工作原理．参考答案：化学电离源内充满一定压强的反应气体，如甲烷、异丁烷、氨气等，用高能量的电子（100eV）轰击反应气体使之电离，电离后的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+，和少数碎片离子。

在CI 谱图中，准分子离子峰往往是最强峰，便于从QM+推断相对分子质量，碎片峰较少，谱图简单，易于解释。

[填空题]8如何实现气相色谱－质谱联用？参考答案：实现GC-MS联用的关键是接口装置，起到传输试样，匹配两者工作气体的作用。

[填空题]9气相色谱谱图中，与组分含量成正比是（）。

参考答案：峰面积[填空题]10影响热导检测器灵敏度的主要因素是：（）和（），为使其有较高的灵敏度，应选用的载气是（）。