研究影响水中挥发性有机物分析的因素与解决办法
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研究影响水中挥发性有机物分析的因素与解决办法
摘要：一般应用吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定水中挥发性有机物，有多种因素均影响着定量分析的准确性。本文通过分析过程中对样品的影响因素汇总，并进行解决方案的提供，推荐采用选择扫描的方式进一步全面分析，保障样品基本情况的同时进行定量因子的选择。严格控制分析过程中的环境因素，从而保障氯乙烯的回收率，避免二氯甲烷交叉污染的发生，同时从色谱柱最高温度进行分子烷烃的干扰分析，保证分析的连续性。对于浑浊样品，则推荐在野外取样时在线过滤或直接采用静态顶空方式进行测定为宜。
关键词：水样；挥发性有机物；分析准确性；影响因素；综述
前言
世界卫生组织的定义，挥发性有机化合物（Volatile OrganicCompound，VOCs）在常温下，沸点50℃—260℃的各种有机化合物。VOCs按其化学结构可进一步分为烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等[1]。此类物质性质稳定，不易分解，具有强致癌性、致突变以及致生殖系统毒害性，已成为一种重要的环境污染物，引起广泛的关注。城市自来水来源于地下水、地表水（含河水、江水、湖水、水渠水、水库水等）。随着城市经济的快速发展，工业化进程加快，工业化城市污水排放加剧，其各种污染物会在不同程度的污染地下水源，甚至直接进入到地表水系中，污染水环境，将严重威胁人类日常饮用水,其中我国城市饮用水源地水质受挥发性有机物污染的现象日益严重。因此准确检测水中VOCs有非常重要的作用。由于常规水处理工艺并不能有效去除有机物，并且，在净化消毒工艺处理过程中还会引入各种消毒副产物（主要指三氯甲烷类和氯乙酸类），因此经过处理后的饮用水中仍然含有大量挥发性有机物。VOCs的测定存在多种干扰，实际分析过程准确性的获取是非常困难的。吹扫捕集法具有污染小、取样量小、灵敏度高，且容易实现在线检测的优点，在环境分析领域中得到广泛的应用。气相色谱-质谱法有定性程度高，定量准确的特点，与吹扫捕集法联用，适用范围广，测定组分多，广泛应用于饮用水中挥发性有机物的测定，可发挥重要作用。本文也从该方法进行水中VOCs的分析，深入探讨样品瓶的清洗、相关标准化配制等参数因素对实际分析中定量的影响，并对分析过程中可能遇到氯乙烯的回收、二氯甲烷交叉污染、浑浊样品处理等问题进行讨论和解决，现做出以下综述：
1.
定量分析准确性的影响因素
1.1样品瓶的清洗及配置标准
对于术中挥发性有机物的微量分析来说，样品瓶的清洗非常重要，由于样品数量大，检测过程中有大批色谱样品瓶需要清洗，不仅浪费时间，降低工作效率。若清洗不彻底还会对样品造成污染，导致实验结果发生偏差，甚至影响下次的测量。一般都是先用清水冲洗烘干后再用硫酸重铬酸钾洗液浸泡，并超声清洗20分钟，后将硫酸重铬酸钾洗液倒干，再将进样瓶内注满水，超声清洗20分钟后，将水倒干，最后于110摄氏度烘1-2小时冷却，保存。注意瓶垫要用带聚四氟乙烯衬垫。严格按照国家环境标准样品浓度、水质控样浓度进行配置，同时为减少样品挥发而造成损失，应使用气密性注射器或微量转移枪，且操作要规范、快速。
1.2样品的保存
为规范定量分析，保证定量分析准确度，得到可靠的分析数据，对样品瓶密闭、避光、冷藏保存，并按照标准井巷保存期限的实验，我们发现烯烃类化合物及低沸点物质变化较大。
1.3标准溶液的保存
标准溶液应在室温20±5℃下存放，不要放在有加热设备的房间里。在瓶塞上加装过滤空气中杂质的保护管。不应放在有酸碱和氧化还原性溢出气的环境中。对于酸标准溶液加酸石棉保护管以吸收碱性气体，对于碱标准溶液加碱石棉保护管，以吸收酸性气体。
1.4载气气源的纯度
吹扫捕集-气相色谱-质谱仪器的在其一般选用高纯氦气。原则上讲,选择气体纯度时,建议在满足分析要求的前提下,尽可能选用纯度较高的气体。这样不但会提高仪器的高灵敏度，防止对仪器造成污染，延长仪器的寿命，还能防止载气中的杂质气体干扰目标物，减少监测误差[3]。此外，在每次换气瓶是必须用干净的滤纸或石英棉擦净接口处，并在接入仪器前排空管路中的少量气体。
1.5分离度及积分方式
一般达到基线分离，分离度1.5以上即可。而在某些情况下，分离度1.2以上也是符合要求的。分离度越大，不同组分的色谱峰分得更开[2]。在实际的分析方法开发过程中，分离度在满足分析要求的情况下，会尽量减少分析时间，所以实际情况中不必刻意去追求过大的分离度。
2.常见问题及解决对策
2.1氯乙烯回收
氯乙烯微溶于水，且溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。它为无色、易液化气体，沸点相对较低，因此分子量也较少。在色谱柱及分离条件下分离时间很快，这种情况下可能导致两个问题，一是初温太高，或升温太快而导致测试结果出现负误差；二是溶剂峰拖尾而形成正误差。因为溶剂分子及其他小分子有机化合物会与氯乙烯一同馏出，在进行全扫描时这样的情况更明显[4]。此时推荐选择扫描的方式进行分析，依据样品基体的实际情况选择定量离子，并保持初温在40℃以下，2-3min，有助于氯乙烯的回收。
2.2二氯甲烷的交叉污染 二氯甲烷具有溶解能力强和毒性低的优点，被广泛应用。同时它也是实验室常用溶剂，因其较易溶解与样品和大气中，因此需要保持良好的通风环境，方能避免对样品造成污染。
2.3萘及分子烷烃的干扰性
由于分子中各碳原子的原子轨道重叠的方式和程度不同，各碳原子附近的电子云密度不相等，α—碳原子上的电子云密度较大，β—碳原子附近的电子云密度较小，键长也不会相等。即使在设定温度的背景下，最终目标物可以蒸馏出，但样品种仍可能存在大分子烷烃，导致色谱柱中产生一些物质残留，从而影响测定的准确性。建议对色谱柱进行升温，以保证分析的持续性[5]。
2.4浑浊样品的处理
吹扫捕集管路相对较细，样品中含有的细砂、泥垢就很容易堵塞管路，吹扫捕集管的砂片也容易阻塞，从而导致形成定量不准确。在实验室中过滤还会导致回收率降低的情况。建议在野外取样过程中直接采用顶空方式进行分析过滤。该方式的最大优势就在于可以实现单针进样，一次得到所有组分含量，并满足参照国标的水质检测项目工作[6]。
3结论
综上所述，本文对采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析水中挥发性有机物测定中的影响因素和部分问题进行了讨论，并提出了解决对策。在规范样品瓶清洗及配置标准，合理维护仪器的情况下，进行样品检测，方法有效可靠，提示该方法的使用有明显技术优势，但仍需进一步研究证实。
参考文献
1.
季海峰, 王丽华, 吴云,等. 上海市金山区地表水中挥发性有机物检测结果分析[J]. 中国卫生检验杂志, 2020, 30(4):4.
2. 李健, 孟宪宪, 李永亮,等. 使用吹扫捕集-微氩离子检测器-气相色谱法测定水中18种挥发性有机物的含量[J]. 水产学杂志, 2020, 33(3):6.
3.
王帅喜, 靳银燕, 张家凤. 气相色谱质谱法测定水中半挥发性有机物实验中质量控制技术的探讨[J]. 科技创新与应用, 2022, 12(1):4.
4.
李树谦, 王俊萍. 吹扫捕集气质联用测定水中挥发性有机物监测方法研究[J]. 天津化工, 2020, 34(5):4.
5.
陈室仙. 气相色谱-质谱联用法测定水中挥发性有机物[J]. 绿色科技, 2021,
23(2):2.
6.
田小翠, 朱艳, 吕梅乐. 挥发性有机物VOCs监测方法及治理[J]. 皮革制作与环保科技, 2021, 2(17):2.
