[发明专利]水气界面POPs物质主动采样系统及挥发通量计算方法

权利要求书

1.水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，包括水气界面气体收集模块和气样富集模块；

所述水气界面气体收集模块设置在需要进行气体收集的水面上，包含有机玻璃桶和悬浮气囊；

所述悬浮气囊呈圆环状；

所述有机玻璃桶为上端封闭、下端开口的柱体，顶端设有用于使得桶内大气压和外部大气压保持一致的大气平衡孔，侧壁设有采气孔；

所述有机玻璃桶固定在所述悬浮气囊内，下沿与悬浮气囊的下沿重合；

所述悬浮气囊的下端均匀设有若干固定装置，所述固定装置包括固定铅块和绳索，其中，固定铅块通过绳索和所述悬浮气囊的下端相连；

所述的气样富集模块包括SPE固相萃取柱、流速仪、真空泵、第一聚四氟乙烯管和第二聚四氟乙烯管；

所述SPE固相萃取柱内设有富集填料，大孔一端设有用于密闭的橡胶塞；

所述第一聚四氟乙烯管一端插入橡胶塞伸入到所述SPE固相萃取柱中，另一端和所述有机玻璃桶的采气孔相连；

所述第二聚四氟乙烯管一端通过硅胶管和所述SPE固相萃取柱的小孔一端相连，另一端和所述流速仪的入口相连；

所述流速仪的出口和所述真空泵相连。

2.根据权利 要求1所述的水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，所述真空泵采用直流DC24V微型真空泵。

3.根据权利 要求1所述的水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，所述有机玻璃桶的顶端设置有微型风扇。

4.根据权利 要求1所述的水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，还包括用于防止水气界面气体收集模块飘走的固定绳，所述固定绳的一端固定在悬浮气囊上，另一端为自由端。

5.根据权利 要求1所述的水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，所述富集填料由两片聚四氟乙烯多孔垫片夹持于SPE固相萃取柱下三分之一处。

6.根据权利 要求5所述的水气界面POPs物质的主动采样系统，其特征在于，所述富集填料为颗粒状XAD-2树脂，粒径为20～60目，表面积≥430m²/g，含水率为20％～45％。

7.基于权利 要求1所述的基于该水气界面POPs物质的主动采样系统的采样方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤A)，对SPE固相萃取柱中的富集填料进行预处理；

步骤A.1)，将富集填料使用色谱纯的体积比为1:1的二氯甲烷和正己烷混合液在150℃下静态清洗15min，循环3次；

步骤A.2)，将富集填料用乙腈在150℃下清洗15min，循环3次；

步骤A.3)，将富集填料用氮气吹干后用锡箔纸包装好后密封保存于50℃的烘箱中待用；

步骤B)，将富集填料先用乙醇浸泡活化1～2小时后，氮气吹干后，加高效液相色谱水，使其含水量达到20％；

步骤C)，先将一片多孔聚四氟乙烯垫片设置在距离SPE固相萃取柱管底部2cm处后，称取1g富集填料填充到SPE管内的垫片之上，将SPE柱管垂直竖立并使用振动法将填料均匀分布后，将另一多孔聚四氟乙烯垫片平推至填料上方并压实；

步骤D)，根据有机玻璃桶的体积，计算抽空一半有机玻璃桶气体体积时所需要的时间T，然后打开真空泵开始采样，经过时间T后，关闭真空泵停止采样，并取下SPE柱对其编号；

步骤E)，每隔半个小时，重复执行步骤C)至步骤D)，采集6-8组样品，以得到连续累积时间点上不同浓度的样品；

步骤F)，对富集填料中POPs进行洗脱提取：

步骤F.1)，对采样完成后的SPE固相萃取柱用15mL二氯甲烷和丙酮按体积比1:1进行SPE洗脱，洗脱速度控制在1mL/分钟，循环洗脱3次，洗脱液经真空旋转蒸发浓缩，温度控制为40℃、氮吹浓缩至0.6～1.0mL后，将浓缩液移入净化柱，净化柱的上层为1g无水硫酸钠，净化柱的下层为0.5g硅胶；

步骤F.2)，再用15mL的体积比为1:1的正己烷和二氯甲烷混合液进行洗脱，将洗脱液收集到梨形瓶中，最后用旋转蒸发仪浓缩，用乙腈定容至1mL置于2mL分析瓶中，保存于-20℃下待测定；

步骤G)，根据POPs物质的种类，选择气-质或液-质联用仪进行测定；

步骤H)，根据以下公式计算水气界面POPs挥发通量：

式中，F为水气界面待测POPs气体的排放通量；ρ为标准状态下待测POPs气体的密度；V为有机玻璃桶内空气体积；A为有机玻璃桶的横截面积；d_c/d_t为有机玻璃桶内待测POPs气体的浓度变化率。