便携式质谱仪连续监测环境空气中丙烯腈方法的探讨
摘要: 通过对便携式质谱仪现场监测环境空气中丙烯腈的监测结果与台式GC - MS进行了比对,发现两组监测数据有一定的一致性,相关性不高,分析了产生数据差异性的原因,并对便携式质谱仪的单点校正方式进行了讨论,提高了便携式质谱仪测定应急事故现场环境空气中丙烯腈浓度的准确性。
关键词: 便携式质谱仪, 连续监测, 丙烯腈
2008年9月22日宁波某化工有限公司发生严重的丙烯腈原料罐泄漏事故。为了能实时了解该污染事故对周围环境造成的影响,采用了具有快速定性定量优点的便携式质谱仪对现场大气环境进行连续采样分析,同时对便携式质谱仪连续监测数据与台式机GC - MS的监测数据进行了对比,优化了便携式质谱仪的单点定量丙烯腈的校正方式,提高了便携式质谱仪监测数据的准确性。
1 实验部分
1.1 仪器
EcoSys2p (欧洲质谱公司)便携式质谱仪; Nutech 3550DS预浓缩系统(美国Nutech公司) , 6890N 气相色谱仪(美国Agilent 公司) , 5973 inert质谱仪(美国Agilent公司) 。
1.2 方法原理
便携式质谱仪是利用电子轰击质谱原理,在 70eV的能量下将目标化合物轰击成特征碎片,根据目标化合物的特征离子进行定性,根据特征离子的强度进行定量。Nutech - GC - MS系统(后面简称为GC - MS)首先对样品中目标化合物进行浓缩富集,然后利用气相色谱仪将目标化合物进行分离,在质谱仪中根据保留时间和特征离子的强度进行定性定量分析。
2 结果与讨论
2.1 数据差异原因分析
发生丙烯腈泄漏事故后,由于丙烯腈剧毒对人体危害大。市政府和环保局高度重视,要求应急监测人员采用应急监测仪器和实验室仪器对事故现场采样分析,图1为便携式质谱仪和实验室 GC - MS监测数据比较图。
 |
从图1可以看出,这两种仪器丙烯腈监测结果有一定的一致性,但相关性不高,数据存在一定的差异。经过分析认为,丙烯腈泄漏事故后,大气环境中丙烯腈浓度高,空气中其他物质对丙烯腈的质谱碎片特征离子( 53)影响小,因此,由于特征离子造成监测数据偏差的原因可以排除,主要偏差可能是因为便携式质谱仪是单点校准,而GC - MS采用多点校准。图1中便携式质谱仪单点校准方式采用浓度为100ppb。
2.2 便携式质谱校准条件探讨
为了考察不同浓度校准方式对测定结果的影响, 分别使用高浓度( 1000ppb ) 和低浓度 (100ppb) )的丙烯腈、甲苯和苯乙烯的混合物标气对仪器校准后, 再对这两个标样进行分析。表1和表2分别为100、1000ppb标准校准后再次分析的结果。
 |
从表1和表2的分析结果来看,丙烯腈用高标准浓度校准后分析结果较为准确,采用低浓度校准偏差相对较大,甲苯和苯乙烯采用高浓度和低浓度校准方式偏差不大。
配制500ppb和900ppb的丙烯腈、甲苯、苯乙烯混合标气样品两个,再次分别用100ppb和1000ppb 两种校准方式进行验证分析,结果如表3。
 |
由表3可知,丙烯腈用高浓度标准校准时结果较为准确。综合以上结果,丙烯腈采用高浓度 (1000ppb)作为便携式质谱仪单点校准方式。
2.3 实样分析
在丙烯腈泄漏事故现场,用便携式质谱仪在现场连续监测,同时采用苏码罐采样后用实验室 GC - MS分析。表4为对应的比对结果,图2为两台仪器监测数据的相关图。
 |
从表4监测数据比对结果来看,两者的监测结果仍有一定的偏差,最高偏差达30%,但从图2的相关图来看,其相关性已显著提高,相关系数从原来的 01896提高到01988。作为事故应急现场,首先要求污染物定性准确,然后要求定量有一定的准确性,因此便携式质谱仪采用优化后的单点校准方式,可以用于连续测定环境空气中的丙烯腈。
3 结论
(1)虽然便携式质谱仪具有方便携带、定性准和分析速度快等优点,但要提高其监测数据的可靠性,一定要对不同物质采用不同的浓度进行单点校准方式优化。对丙烯腈而言,选用高浓度校准方式,监测数据的准确性较高。
(2)从便携式质谱仪和实验室台式机GC - MS 的标气和样品数据比对结果来看,数据偏差在5%～ 27%以内,便携式质谱仪可以用于应急现场监测。
(3)在此次应急事故中两组数据的差异情况,由于校准方式、采样方式等原因都会对数据差异产生影响。
参考文献:
[ 1 ] 曾新宇,钱丽艳. 便携式傅立叶变换红外气体分析仪比对氨检测方法的探讨[ J ]. 中国环境监测, 2006, 22 (4) : 24 - 25.
[ 2 ] 翁燕波,赵建平,陈奕扬. 差分光谱法连续监测空气中SO2、NO2、苯、甲苯方法探讨[ J ]. 中国环境监测, 2004, 20 (3) : 33 - 34.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
