环境大气中环氧乙烷和乙醛的同步实时精确检测

2024-01-11 12:20:49, Abigail Koss TOFWERK中国-南京拓服工坊


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2024.1.9

环境大气中环氧乙烷和乙醛的同步实时精确检测

TOFWERK

Vocus CI-TOF

环氧乙烷是一种新型污染物,也是国际癌症机构IARC列出的一级致癌物质,因此越来越受到国内外监管机构关注。以质子转移反应法(PTR)为代表的快速质谱法,是实时在线监测环境空气中的环氧乙烷的一把利器。但由于干扰因素存在,尤其是乙醛(环氧乙烷的同分异构体),实时质谱法需要不一样的实验设计才能解决这个难题。

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使用Vocus CI-TOF精确检测环氧乙烷

使用配备有Vocus PTR反应腔的Vocus CI-TOF质谱仪,可以灵敏、实时地监测环境空气中的环氧乙烷,而不受到乙醛的干扰。该方法同时可检测芳烃(如BTX)和萜烯等。它通过超纯(UHP)氧气作为试剂气体,生成O2+试剂离子。目标分析物可以通过三种不同途径发生离子化,包括芳香族化合物(BTX)的电荷转移、醛类(丙醛、乙醛)的夺氢(hydride abstraction)和环氧乙烷的加合物形成。

02

测量结果

图1显示了时分别测量20 ppb环氧乙烷和乙醛的两个叠加质谱图。图中显示,在质荷比为76Th位置,环氧乙烷以C2H4O-O2+加成产物被检测到。更重要的是,图中展示乙醛干扰极小,小于0.5%。乙醛可以在质荷比43Th,以C2H3O+形式被检测到。

图1 测量环氧乙烷单标的归一化信号为蓝色。测量乙醛单标的归一化信号为红色。

图2展示了环氧乙烷浓度与测量信号的六点线性校准曲线。曲线表明该分析方法呈线性响应。

图2 环氧乙烷的线性校准曲线

表1中报告了环氧乙烷和其他选定物种的检测下限(LOD),其定义为洁净空气中信号标准偏差的三倍。LOD是使用Vocus 2R型号直接测量得出的。表中其他Vocus型号的检测下限是根据仪器型号的典型相对灵敏度得出的。

表1 部分挥发性有机物的检测限,LOD分别按1秒和1分钟的积分时间计算

图3展示了城市环境空气中乙醛和环氧乙烷的实时同步检测结果。正如预期,乙醛在检测中显示出较高的浓度混合比和频繁的峰值事件,这反应了乙醛在大气中存在感和含量均高。相反,大气来源较少的环氧乙烷则保持了稳定的浓度背景水平。不同的时间变化进一步证明了在一个测量数据集中区分这两种物质的可信度。

图3 城市大气中同步测得的乙醛和环氧乙烷的浓度时间序列

03结论

本应用中介绍的分析方法在各种情况下都很有价值。环氧乙烷的实时测量对于确保工业环境中的工作场所安全、环境固定或移动监测中潜在的污染评估或空气监测标准合规性至关重要。此外该技术还可以用于应急响应,在化学品泄漏时现场快速检测环氧乙烷。它还非常适合产品质量控制,顶空样品分析可验证产品是否经过环氧乙烷处理,如医疗器械、药品或个人护理品等环氧乙烷残留分析。

04

推荐用于检测环氧乙烷的Vocus CI质谱型号

除了Vocus小精灵ELF和Vocus Eiger麒麟PTR-TOF外,使用Vocus PTR反应腔的Vocus CI-TOF Scout、S和2R型号也兼容,已配备选择性试剂离子选项(O2+或/和NO+)的仪器均可使用此方法,无需对硬件进行任何改动。唯一需要的额外消耗品为UHP氧气。Vocus Elf小精灵PTR-TOF型号因其单位质量分辨率无法环境空气中区分同质量数干扰,只适用在环氧乙烷浓度预期较高(或现场无乙醛干扰)的应用场景下。

TOFWERK中国团队在环氧乙烷走航应用有实际监测数据可以分享,如有兴趣,请联系我们。

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