[发明专利]一种准确测定环境空气中半挥发性有机物浓度的装置及方法

说明书

本发明属于半挥发性有机物定量检测技术领域，特别涉及一种准确测定环境空气中半挥发性有机物浓度的装置及方法，该装置包括T型三通、固相微萃取仪、密封垫、截头圆锥筒、不锈钢圆管和恒流采样泵，所述T型三通具有三个开口，两个轴向开口及一个竖向开口，其中一个轴向开口内置截头圆锥筒并用密封垫密封，另一个轴向开口连接不锈钢圆管，竖向开口连接恒流采样泵，所述恒流采样泵用于抽取环境中的空气，所述固相微萃取仪从密封垫插入T型三通，使得固相微萃取仪的萃取头从截头圆锥筒伸入至不锈钢圆管中。该装置采用T形三通结构，装配固相微萃取仪，可以利用非平衡吸附法对环境空气中的SVOC进行检测，时间短、操作简单、结果稳定、误差小。

技术领域

本发明属于半挥发性有机物定量检测技术领域，特别涉及一种准确测定环境空气中半挥发性有机物浓度的装置及方法。

背景技术

根据世界卫生组织对有机化合物的划分规则，常温下饱和蒸气压在10^-9Pa至10Pa的有机化合物统称为半挥发性有机物(英文缩写SVOC)。环境中SVOC的来源广泛，典型的来源包括塑料制品中的增塑剂、建筑防火材料中的阻燃剂、杀虫剂中的有效成分以及不完全燃烧产物中的多环芳烃等。SVOC是一类常见的空气污染物。研究表明，SVOC进入人体后可造成多种不良健康效应，包括：引发小儿哮喘、造成内分泌激素失调、影响男性生殖系统的发育甚至造成生殖系统畸形等。

环境空气中SVOC的浓度通常极低(ng/m³至μg/m³级)，无法直接用仪器检测，需使用富集采样方法。在已有研究中，常用固体吸附剂法、纤维滤膜法、Tenax吸附管法等进行富集采样，常用的富集材料有固体吸附剂、聚氨酯泡沫(PUF)、吸附树脂(XAD)等。富集后的样品一般需经过一系列较复杂的前处理过程，包括溶剂萃取、浓缩、提纯等，再用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)等仪器进行检测分析。这些前处理过程不仅耗时，还需消耗大量溶剂，成本高且易对环境造成污染。此外，SVOC极易被空气中的悬浮颗粒物吸附，环境空气中的SVOC主要以气相和颗粒相两种形态存在。因此，采集气相SVOC时，需在采样器前安装颗粒物滤膜以避免颗粒相SVOC进入采样器。部分吸附性极强的SVOC在流经颗粒物滤膜时将被滤膜吸附，导致气相SVOC浓度的测量结果低于实际。已有研究表明，颗粒物滤膜的吸附效应可导致对气相SVOC浓度的低估达一个量级以上。总之，目前常用的气相SVOC采样方法普遍存在操作步骤多、成本高、检测结果偏差大等问题。

固相微萃取(SPME)技术于1989年被首次提出。常见的固相微萃取仪结构类似于一个注射器，主要由萃取头、不锈钢内芯、不锈钢针管等组成。萃取头为一根熔融石英纤维，其表面涂有一层固定相有机物涂层。萃取头石英纤维一端连接不锈钢内芯，不锈钢内芯外套不锈钢针管。采样时，将萃取头从针管中推出，并让其暴露在待测样品中，样品中的目标分析物将吸附于萃取头涂层中；而不采样时，将萃取头收入不锈钢针管中，以保护石英纤维不被折断，且可防止环境空气中的目标分析物污染萃取头。固相微萃取仪可与GC-MS等仪器联用：直接将不锈钢针管插入GC-MS进样口，然后将萃取头从针管中推出，萃取头涂层中吸附的目标分析物在进样口的高温环境中解吸附后经载气送入色谱柱，最后进行定性定量分析。固相微萃取仪集采样、提纯、进样等步骤于一体，操作简便，且无需溶剂，具有显著的技术优势。此外，使用固相微萃取仪采样时，固相微萃取仪的萃取头将直接从空气中吸附气相SVOC，无需对悬浮颗粒物进行过滤，可有效消除滤膜吸附对气相SVOC浓度测试结果所造成的偏差。但目前将SPME用于空气样品的研究相对较少，而在环境空气中SVOC浓度测定方面的应用更是鲜有报道。