谱育科技全自动在线液相色谱法，实现对环境空气OVOCs的准确监测

2023-08-31 14:15:26 杭州谱育科技发展有限公司

Part 1：OVOCs监测重要性

含氧VOCs (Oxygenated VOCs, OVOCs)，指含有氧化官能团的挥发性有机物，包含醛类，酮类，醇类，酸类等，大气中以醛酮类活性最强。

大气中OVOCs来源十分丰富，包含人为源（例如：化石能源和生物质燃烧，工业排放，溶剂使用等）和植物排放等直接源，以及烃类有机物的经过大气光化学反应后的氧化中间产物。

近年来，越来越多的研究证实我国大气环境中OVOCs浓度较高，并且对臭氧生成的贡献最高可达80%，二次有机气溶胶贡献最高可达30%。

这主要是因为一方面， OVOCs可作为前体物，通过与自由基直接反应，参与光化学过程。另一方面，OVOCs还可以通过光解直接产生自由基，提升大气氧化性，这两方面作用加剧了二次大气污染物的生成。

Part 2：传统OVOCs监测方法的局限性

自动监测

- 气相色谱质谱法

1. 受环境温湿度影响较大

2. 对色谱/质谱性能要求较高

3. 运维要求较高

- 光谱法：测量因子单一

手工监测

商品化DNPH柱背景值高，容易受污染与干扰；

未对采样过程进行全流程质控，测量误差偏大；

操作过程因素控制不严格，人为因素影响较大；

Part 3：谱育科技推出

环境空气含氧类挥发性有机物自动监测系统

EXPEC 2200 环境空气含氧类挥发性有机物自动监测系统由前处理仪、UV检测器、超高压二元泵等模块组成。

基于自主研发的全自动在线DNPH衍生-液相色谱技术，实现对13种(HJ 683-2014)/16种(HJ 1154-2020) 醛酮的高精度连续在线自动监测。解决传统气相色谱质谱监测手工比对误差过大，以及手工法监测背景值高和平行性差等问题。

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仪器核心参数

测试条件

测试结果

系统特点

全自动DNPH衍生化-液相色谱法技术

• 实现至少13种醛酮OVOCs全自动监测

• 高精度自动洗脱定容和进样流程，精密度和准确度优于5%

DNPH吸附柱在线制备与纯化技术

• 可实现吸附小柱的在线制备，减少耗材使用

• 大幅减少吸附柱空白浓度，导致系统空白浓度和方法检出限大幅降低，并且远优于现有商品化吸附柱和手工采样方法

24h无盲点采样分析

• “采样-洗脱进样-涂敷再生”三流路并行设计，实现三流路同步自动化进行

• 时间分辨率可调，最短可实现30min连续无盲点监测

采用气标全流路质控

• 相较于液标-液相色谱质控方法，能够模拟实际外场环境采样，更加合理，保证数据结果准确

Part 4：应用效果

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更低的系统空白与检出限

通过创新的DNPH吸附柱在线制备和纯化技术，由EXPEC 2200 系统所制备再生的DNPH吸附柱，相比于其他厂家（数据来自本项目自行测试和文献 “司利国等，2019，环境化学”），有效降低小柱空白，50 L采样体积下甲醛、乙醛、丙酮等空白均降至0.1 ppb以下。

通过对系统空白的降低和精密度的提升， EXPEC 2200可将13种醛酮物质方法检出限降低至0.1ppb以下，使得对于低浓度下的环境空气OVOC组分也能够较好检出和定量，大幅优于现有手工采样方法。

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标定系统准确性

EXPEC 2200 可采用全流程气标质控，质控结果更准确。在气标全流路质控情况下，部分醛酮类物质回收率达不到100%。特别是丙烯醛，衍生吸收效率不到50%，如果用液标质控结果计算浓度，会使得浓度偏低。而采用气标质控，更能准确反应待测物种的实际浓度。此外，在标定系统中，全流路管实现惰性化并伴热，降低吸附影响。

测试中发现，本标定系统所采用惰性化的混气管，可以有效减少丙酮和苯甲醛等吸附性较强物质的高浓度残留。另外，在本系统中实现了对标气加湿功能，标气湿度可调节，保障标定结果更能反映实际环境空气条件下的系统响应情况。

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仪器间平行性和长期运行可靠性

为验证系统在实际监测环境下的表现，将两套样机在同一地点进行实际环境样监测比对。

比对结果显示，两套样机数据相近可比，趋势一致，解决了手工采样后实验室监测平行性较差的弊端。