PerkinElmer 深入解读环保部 HJ 644-2013标准

HJ 644-2013环境空气挥发性有机物测定ATD-GCMS解决方案

1.前言

清洁的空气是人类赖以生存的最基本条件，也是环保工作的主要目标。随着国内大气污染问题越来越严峻，国家对于环境空气监测也越来越重视，近年来发布了多个针对环境空气检测的标准。

以上标准，针对挥发性有机物检测的就有5个，分别是HJ 583-2010、HJ 584-2010、HJ 644-2013、HJ 645-2013、HJ 683-2014。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是大气中普遍存在的一类化合物，具有相对分子质量小、饱和蒸气压较高、沸点较低等特征。挥发性有机物是形成光化学烟雾的前体物，其组成复杂，主要可分为碳氢化合物、卤代烃和含氧挥发性有机物等几个类别。

除了参与大气中的光化学反应形成臭氧之外，挥发性有机物还能被进一步氧化，影响环境大气的氧化性并最终形成二次有机气溶胶(SOA)，造成能见度的恶化，是形成复合型大气污染的重要污染物。此外，挥发性有机物易被人体皮肤、黏膜吸收，对人体健康产生急性损害，部分物质还具有致癌、致畸和致突变性。由于具有上述特性，挥发性有机物的测定已成为目前的热点课题。

其中标准HJ 644-2013于2013年7月1日正式实施，适用于环境空气中35种挥发性有机物的测定，主要是卤代烃和苯系物，是目前国内针对环境空气中挥发性有机物检测适用范围最广的标准。其采用固体吸附剂富集空气中挥发性有机物，将吸附管置于热脱附仪中进行解析，经气相色谱分离后，用质谱进行检测。通过与待测目标物标准质谱图相比较和保留时间进行定性，外标法或者内标法进行定量。标准要求所使用热脱附装置须具有二级脱附功能，冷阱部分升温速率要至少40℃/min。

本文针对标准HJ 644-2013，采用TurboMatrix ATD与Clarus SQ8 GCMS联用，给出PerkinElmer的解决方案。

2. PerkinElmer 方案优势特点：
2.1 ATD优势特点：
1. 二级热脱附设计，可得到完美峰形。二级热脱附设计，即将一级热脱附（采样管）中解析出的目标化合物在后续的气路中，通过20~100mg少量的吸附剂和电子制冷技术（二级冷阱）重新吸附冷凝聚焦；再以瞬间加热和吹扫二级冷阱的方式将目标化合物二次脱附，导入气相色谱仪。

图1 PerkinElmer Turbomatrixs ATD & Clarus SQ8 GCMS实物图

2. 冷阱采用电子制冷最低可达-40℃，无需液体冷却剂（液氮)。

3. 系统具有在吸附阱进口、出口双重分流功能，使得分流比可实现为0～100,000:1，可满足ppt级到百分含量的样品分析，适用范围宽广（图2）。

图2 双分流示意图

4.卓越的样品回收功能，实现了同一样品的多次分析（ATD-650）

5.具有多种操作模式、二级脱附、二级脱附+管老化、冷阱测试、冷阱清洁、脱附+回收到新管、脱附+回收到原管等等，操作简单，使用非常方便。

2.2 GCMS优势特点：

1. 快速升降温速率，Clarus 680 GC的柱箱在拥有最大140℃/min的行业最快升温速率的同时，由于对柱温箱箱体作了专利的双风道设计，使内外空气的交换更充分更快速，进而降温的效率就更卓越。Clarus 680 GC的柱箱从最高使用温度450℃降至50℃所需时间小于2分钟。Clarus 680 GC的柱温箱相比同类产品，能更容易地将柱箱温度降至更接近室温的起始低温。而本标准HJ 644-2013方法中为获得更佳的分离度，使用的初温为30℃，在此应用中，这恰恰更能体现出我们降温速度快的优势，可以大大提高用户实验室日常分析的效率。

图3 采用内建的软件来实现按HJ 644规范的调谐效果评价

2. Turbomass软件内建了各种满足EPA方法的小功能。比如为使分析方法表现稳定，Turbomass内置的UltraTune（标准调谐——DFTPP/ BFB）功能可执行出色的调谐，使方法适应EPA方法及HJ644方法的要求。图3给出的是BFB标样通过评估的界面。

Turbomass软件内置多种针对环境样品分析的报告模板，并可轻松调用产生相关报告如图4、图5。

3. Clarifi离散型检测器可获得高灵敏度和更宽泛的线性范围。在本研究中，优化了Clarifi检测器的电压后可同时实现低含量水平样品的检测以及不使高含量水平的样品饱和检测器。

4. 快速拆卸的smart离子源，无需任何工具即可拆卸，方便清洗维护。长寿命的马拉松灯丝，涂布了专利的涂层，更好的耐受氧、卤族溶剂等，以及降低工作时的灯丝电流，大大提高使用寿命，是常规灯丝寿命的2~4倍。

图4 Turbomass软件自带的针对环境样品分析的报告模板

图5 Turbomass软件调用环境报告模板产生报告