便攜式質(zhì)譜儀連續(xù)監(jiān)測環(huán)境空氣中丙烯腈方法的探討
摘要: 通過對便攜式質(zhì)譜儀現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境空氣中丙烯腈的監(jiān)測結(jié)果與臺式GC - MS進行了比對,發(fā)現(xiàn)兩組監(jiān)測數(shù)據(jù)有一定的一致性,相關性不高,分析了產(chǎn)生數(shù)據(jù)差異性的原因,并對便攜式質(zhì)譜儀的單點校正方式進行了討論,提高了便攜式質(zhì)譜儀測定應急事故現(xiàn)場環(huán)境空氣中丙烯腈濃度的準確性。
關鍵詞: 便攜式質(zhì)譜儀, 連續(xù)監(jiān)測, 丙烯腈
2008年9月22日寧波某化工有限公司發(fā)生嚴重的丙烯腈原料罐泄漏事故。為了能實時了解該污染事故對周圍環(huán)境造成的影響,采用了具有快速定性定量優(yōu)點的便攜式質(zhì)譜儀對現(xiàn)場大氣環(huán)境進行連續(xù)采樣分析,同時對便攜式質(zhì)譜儀連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)與臺式機GC - MS的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了對比,優(yōu)化了便攜式質(zhì)譜儀的單點定量丙烯腈的校正方式,提高了便攜式質(zhì)譜儀監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。
1 實驗部分
1.1 儀器
EcoSys2p (歐洲質(zhì)譜公司)便攜式質(zhì)譜儀; Nutech 3550DS預濃縮系統(tǒng)(美國Nutech公司) , 6890N 氣相色譜儀(美國Agilent 公司) , 5973 inert質(zhì)譜儀(美國Agilent公司) 。
1.2 方法原理
便攜式質(zhì)譜儀是利用電子轟擊質(zhì)譜原理,在 70eV的能量下將目標化合物轟擊成特征碎片,根據(jù)目標化合物的特征離子進行定性,根據(jù)特征離子的強度進行定量。Nutech - GC - MS系統(tǒng)(后面簡稱為GC - MS)首先對樣品中目標化合物進行濃縮富集,然后利用氣相色譜儀將目標化合物進行分離,在質(zhì)譜儀中根據(jù)保留時間和特征離子的強度進行定性定量分析。
2 結(jié)果與討論
2.1 數(shù)據(jù)差異原因分析
發(fā)生丙烯腈泄漏事故后,由于丙烯腈劇毒對人體危害大。市政府和環(huán)保局高度重視,要求應急監(jiān)測人員采用應急監(jiān)測儀器和實驗室儀器對事故現(xiàn)場采樣分析,圖1為便攜式質(zhì)譜儀和實驗室 GC - MS監(jiān)測數(shù)據(jù)比較圖。
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從圖1可以看出,這兩種儀器丙烯腈監(jiān)測結(jié)果有一定的一致性,但相關性不高,數(shù)據(jù)存在一定的差異。經(jīng)過分析認為,丙烯腈泄漏事故后,大氣環(huán)境中丙烯腈濃度高,空氣中其他物質(zhì)對丙烯腈的質(zhì)譜碎片特征離子( 53)影響小,因此,由于特征離子造成監(jiān)測數(shù)據(jù)偏差的原因可以排除,主要偏差可能是因為便攜式質(zhì)譜儀是單點校準,而GC - MS采用多點校準。圖1中便攜式質(zhì)譜儀單點校準方式采用濃度為100ppb。
2.2 便攜式質(zhì)譜校準條件探討
為了考察不同濃度校準方式對測定結(jié)果的影響, 分別使用高濃度( 1000ppb ) 和低濃度 (100ppb) )的丙烯腈、甲苯和苯乙烯的混合物標氣對儀器校準后, 再對這兩個標樣進行分析。表1和表2分別為100、1000ppb標準校準后再次分析的結(jié)果。
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從表1和表2的分析結(jié)果來看,丙烯腈用高標準濃度校準后分析結(jié)果較為準確,采用低濃度校準偏差相對較大,甲苯和苯乙烯采用高濃度和低濃度校準方式偏差不大。
配制500ppb和900ppb的丙烯腈、甲苯、苯乙烯混合標氣樣品兩個,再次分別用100ppb和1000ppb 兩種校準方式進行驗證分析,結(jié)果如表3。
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由表3可知,丙烯腈用高濃度標準校準時結(jié)果較為準確。綜合以上結(jié)果,丙烯腈采用高濃度 (1000ppb)作為便攜式質(zhì)譜儀單點校準方式。
2.3 實樣分析
在丙烯腈泄漏事故現(xiàn)場,用便攜式質(zhì)譜儀在現(xiàn)場連續(xù)監(jiān)測,同時采用蘇碼罐采樣后用實驗室 GC - MS分析。表4為對應的比對結(jié)果,圖2為兩臺儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關圖。
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從表4監(jiān)測數(shù)據(jù)比對結(jié)果來看,兩者的監(jiān)測結(jié)果仍有一定的偏差,最高偏差達30%,但從圖2的相關圖來看,其相關性已顯著提高,相關系數(shù)從原來的 01896提高到01988。作為事故應急現(xiàn)場,首先要求污染物定性準確,然后要求定量有一定的準確性,因此便攜式質(zhì)譜儀采用優(yōu)化后的單點校準方式,可以用于連續(xù)測定環(huán)境空氣中的丙烯腈。
3 結(jié)論
(1)雖然便攜式質(zhì)譜儀具有方便攜帶、定性準和分析速度快等優(yōu)點,但要提高其監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性,一定要對不同物質(zhì)采用不同的濃度進行單點校準方式優(yōu)化。對丙烯腈而言,選用高濃度校準方式,監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性較高。
(2)從便攜式質(zhì)譜儀和實驗室臺式機GC - MS 的標氣和樣品數(shù)據(jù)比對結(jié)果來看,數(shù)據(jù)偏差在5%～ 27%以內(nèi),便攜式質(zhì)譜儀可以用于應急現(xiàn)場監(jiān)測。
(3)在此次應急事故中兩組數(shù)據(jù)的差異情況,由于校準方式、采樣方式等原因都會對數(shù)據(jù)差異產(chǎn)生影響。
參考文獻:
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