分析环境中的挥发性有机化合物(VOCs)

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挥发性有机化合物(VOCs)的分析是在芝加哥举行的2017年Pittcon会议上讨论的最重要的主题之一。VOCs的精确测量进入了许多科学领域，从检测VOCs作为癌细胞的生物标记(健康监测化学指纹)[1]到监测环境中被认为对人类健康有害的VOCs水平[2,3,4]。

商业(油漆、涂料和化石燃料)和自然存在的VOCs的识别和量化已成为分析化学的重要组成部分。挥发性有机化合物通常以低水平出现，而且种类繁多，因此该领域的研究需要低水平的检测和识别，需要越来越低的检测下限(LOD)甚至“浓度”(例如，顶空分析)和识别[5]。

传统上，最有用的方法包括固相微萃取(如Tenax管)和敏感技术(如GC-MS)来解析和量化VOC混合物[6]，但现在有更敏感的技术，可以通过直接注入质谱(DIMS)[7]来实时检测VOC水平。其中一些技术包括ms -e-nose、大气压化学电离(APCI)、质子转移反应质谱(PTR-MS)和选择性离子流管质谱(SIFT-MS)。所有这些仪器配置将在2017年Pittcon期间与各种专家供应商一起展示。

直接喷射

直接注射质谱技术经常用于VOCs的快速检测和准确定量[7]，质子转移反应质谱(PTR-MS)[8]是经常用于生物和人为VOCs在线分析的方法之一。基于飞行时间质谱的最先进的PTR-TOFMS仪器，如Ionicon (Pittcon 2017)用于超痕量VOC分析的最新产品，在100毫秒后达到了20万亿分之一的检测限，在1分钟后达到了750万亿分之一。

这种类型的系统非常适合于分析可能在临床环境中获得的挥发性有机化合物，例如，从人类呼吸样本中分析挥发性有机化合物癌症生物标志物。PTR-MS是一种软电离方法，使用H_3.O⁺将质子转移到所有质子亲和性比水强的化合物上的离子。空气中的氮和氧不会被水合氢离子束电离，但大多数挥发性有机化合物会被氢离子电离_3.O⁺很少或没有碎片。

其他分子如硫化氢(H₂S)，氰化氢(HCN)和氨(NH_3.)也可以通过H_3.O⁺ms技术。电离发生在低压反应器(0.1至2mbar)中，在稀释条件下，以避免不同分析物分子之间的电荷竞争，就像API源一样。

小型化和便携式仪器

随着环境中VOCs的测量，对用于现场分析的微型/便携式质谱(MS)系统有了需求。微型MS现在是一个有吸引力的现实，克服传统MS的尺寸和重量限制的挑战已经实现。MS仪器正在精简和改进，以方便携带和使用，有些甚至适合手持操作。

MS的可移植性也标志着系统现在也适用于“非专家”，如消防员、警察和环境检查员。MS小型化技术将在2017年芝加哥Pittcon大会上讨论。会议将提供关于离子阱的主题，并将有一个关于“MS小型化”的研讨会。

各公司将提供演示并展示他们的质谱仪产品在一系列应用中的应用。微型质谱研讨会将包括来自广州和信仪器有限公司的便携式数字线性离子阱质谱仪的介绍。该便携式仪器的占地面积仅为45.5cm x 42.1cm x 22.1cm，灵敏度为5ppb @ 30秒采样时间(甲苯)，扫描速率为10000amu/秒，重量小于25 kg。

环境采样

对于石油和天然气设施或城市中心的环境检测，手持便携的MS系统是最佳的解决方案。在这些情况下，总VOC浓度是重要的数字，光电离检测器是理想的解决方案。来自MOCON®Inc. - Baseline (Pittcon 2017参展商)的VOC-TRAQ®II是一款便携式、手持式光离检测器，旨在评估总挥发性有机化合物(TVOC)。这种高度紧凑的仪器是空气质量顾问或安全工程师的理想选择，没有移动部件，只需简单的扩散操作即可快速响应。

随着可靠的自动检测系统的出现，在规定的收集时间内分析空气样本的VOC含量变得更加容易。Extrel (Pittcon 2017参展商)提供MAX300-AIR环境质谱仪，该质谱仪专为环境VOC分析而设计。该仪器是一种工业气体分析仪，使用四极杆质谱法快速检测和定量各种VOC工业污染物。单个分析仪可以测量无限种化合物，并自动监测整个制造区域的160多个样本点。苯、酯类、醇类、酮类、烷烃、氯代烷烃和烯烃是主要排放成分，监测最多的VOCs是苯[10]。

结论

挥发性有机化合物对健康有害，尽管人们普遍认为石油和天然气、汽车制造和家具制造等行业的挥发性有机化合物产量最高，但家中和办公室的挥发性有机化合物对健康的风险最高。仪器仪表现在达到了一个复杂的水平，可以在工作场所、现场甚至家中监测VOC水平，以保护人类健康。VOC检测的应用多种多样，随着需要监测的VOCs范围的日益复杂，组织必须跟上分析设备的最新发展。188金宝搏手机网页版微型MS是VOC分析的明确优势，Pittcon研讨会是了解最新发展的理想场所。

参考文献

1. Kamila Schmidt和Ian Podmore，挥发性有机化合物分析作为癌症潜在生物标志物的当前挑战，生物标志物杂志，2015卷(2015)，文章ID 981458, 16页，http://dx.doi.org/10.1155/2015/981458
2. 罗素等，《科学》，1995年7月28日，269:491-495;
3. 王晓明，王晓明，环境科学与技术，1995,29(4):528 - 537。
4. 巴罗,r;等人(2009)。室内空气中工业污染物分析:第1部分。挥发性有机化合物、羰基化合物、多环芳烃和多氯联苯”。色谱杂志，1216(3):540-566。
5. 挥发性有机化合物的气相色谱/质谱(GC/MS)”，美国环境保护署固体废物办公室，SW-846方法8260B，第2版，1996年12月。
6. http://cdn.intechopen.com/pdfs/22746.pdf
7. Biasioli,弗朗哥;Yeretzian Chahan;Märk，蒂尔曼d;珀斯Dewulf;范兰根霍夫，赫尔曼(2011)。“直接注入质谱法增加了(B)VOC分析的时间维度”。分析化学进展，30(7):1003-1017。
8. 安德鲁·m·埃利斯;克里斯托弗·梅休(2014)。质子转移反应质谱-原理与应用。奇切斯特，西苏塞克斯，英国:约翰威利父子有限公司ISBN 978-1-405-17668-2。
9. 苏尔寿公司,菲利普•;尤金Hartungen;Gernot Hanel;Stefan Feil;温克勒,克劳斯;Mutschlechner,保罗;Stefan Haidacher;拉尔夫Schottkowsky;丹尼尔Gunsch;汉斯Seehauser; Striednig, Marcus; Jürschik, Simone; Breiev, Kostiantyn; Lanza, Matteo; Herbig, Jens; Märk, Lukas; Märk, Tilmann D.; Jordan, Alfons (2014). "A Proton Transfer Reaction-Quadrupole inferface Time-Of-Flight Mass Spectrometer (PTR-QiTOF): High speed due to extreme sensitivity". International Journal of Mass Spectrometry. 368: 1–5.
10. 王浩，聂林，李娟等。下巴。科学。公牛。(2013) 58: 724。doi: 10.1007 / s11434 - 012 - 5345 - 2