安益谱 7700 单四极杆气相色谱质谱联用仪测定环境空气挥发性有机物方案（参考 HJ 644-2013）
一、方案背景与适用范围
挥发性有机物（VOCs）是环境空气中典型的特征污染物，其成分复杂（如苯、甲苯、二甲苯、甲醛等），不仅会引发光化学烟雾、臭氧污染等区域性环境问题，部分物质还具有毒性、致癌性，对人体呼吸系统、神经系统造成长期危害。《HJ 644 - 2013 环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样 - 热脱附 / 气相色谱 - 质谱法》是我国环境监测领域测定 VOCs 的核心标准方法，适用于环境空气、室内空气及无组织排放废气中 35 种目标 VOCs 的定性与定量分析。
安益谱 7700 单四极杆气相色谱质谱联用仪（GC - MS）凭借高分离效率的气相色谱系统、稳定的电子轰击电离源（EI）及单四极杆质量分析器，可实现对复杂基质中低浓度 VOCs 的精准捕捉。本方案基于该仪器，严格遵循 HJ 644 - 2013 标准要求，构建从采样、前处理到仪器分析的全流程检测体系，满足环境监测机构、科研单位对 VOCs 污染溯源、浓度监测的需求。
二、仪器设备与试剂材料
（一）核心仪器配置
- 气相色谱部分：配备分流 / 不分流进样口（最高控温 350℃）、程序升温系统（控温精度 ±0.1℃），支持恒流 / 恒压载气控制模式，可兼容 DB - 5MS UI（30m×0.25mm×0.25μm）等低流失毛细管色谱柱，确保 35 种 VOCs 实现基线分离。
- 质谱部分：采用 70eV 标准 EI 源，离子化效率稳定，可生成清晰的 VOCs 特征离子碎片；单四极杆质量分析器质量范围 1.5 - 1000u，扫描速度最高达 10000u/s，支持全扫描（Full Scan）与选择离子监测（SIM）模式，其中 SIM 模式可针对性捕捉目标 VOCs 的特征离子，检出限（LOD）低至 0.001μg/m³，满足标准对低浓度 VOCs 的检测要求。
- 数据系统：搭载 ANYEEP ChemStation 工作站，集成仪器控制、谱图解析、外标法定量等功能，支持自动匹配 NIST 质谱库进行定性，操作便捷且数据重复性好。
- 热脱附仪（与 7700 GC - MS 配套）
采用二级热脱附技术，一级脱附温度 50 - 400℃（可程序升温），二级聚焦温度 100 - 400℃，脱附效率＞95%；支持吸附管自动进样，可同时容纳 10 - 20 根吸附管，避免手动操作带来的污染风险，与气相色谱进样口无缝对接，实现脱附后样品的直接进样分析。
- 大气采样器
流量范围 0.1 - 1.0L/min，流量精度 ±5%，具备恒温采样功能（5 - 35℃），可根据采样体积需求（通常为 10 - 50L）设定采样时间，确保吸附管对 VOCs 的有效富集。
（二）试剂与耗材
- 标准物质：35 种 VOCs 混合标准溶液（浓度 1000μg/mL，溶剂为甲醇或二硫化碳，符合 HJ 644 - 2013 附录 A 要求），用于绘制标准曲线；甲醇（色谱纯），用于稀释标准溶液。
- 吸附管：不锈钢材质，内填 Tenax - TA 吸附剂（粒径 20 - 40 目），吸附管空白值需满足：目标 VOCs 含量＜0.001μg / 管，避免空白污染影响检测结果。
- 载气：高纯氦气（纯度 99.999%），用于气相色谱载气及热脱附过程中的吹扫气；高纯氮气（纯度 99.999%），用于采样后吸附管的密封保存及仪器检漏。
- 其他耗材：石英棉（耐高温，用于吸附管两端固定吸附剂）、聚四氟乙烯（PTFE）密封帽（用于吸附管采样后密封）、0.22μm 有机相滤膜（用于过滤标准溶液，防止杂质进入仪器）。
三、实验步骤
（一）样品采集（依据 HJ 644 - 2013 7.1 - 7.3）
- 吸附管活化：采样前将吸附管置于热脱附仪中，在氮气吹扫（流量 50mL/min）下，于 300℃活化 30min，活化后立即用 PTFE 密封帽密封，冷却至室温后备用（活化后吸附管需在 48h 内完成采样）。
- 现场采样：将活化后的吸附管连接至大气采样器，确保采样路径无漏气（可通过皂膜流量计检漏）；设定采样流量 0.5L/min，采样时间 60min（采样体积 30L），采样过程中记录环境温度（℃）、大气压（kPa），用于后续浓度换算。
- 样品保存：采样结束后，立即用 PTFE 密封帽密封吸附管两端，避光、低温（0 - 4℃）保存，保存时间不超过 7d，避免 VOCs 脱附损失。
（二）标准曲线绘制
- 标准系列溶液配制：取 35 种 VOCs 混合标准溶液（1000μg/mL），用甲醇逐步稀释，制备浓度为 0.1μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL 的标准系列溶液。
- 标准溶液进样：采用微量注射器（1μL）将不同浓度的标准溶液分别注入活化后的空白吸附管中，每支吸附管注入 1μL，随后用氮气（流量 50mL/min）吹扫 5min，使溶剂（甲醇）完全挥发，VOCs 被吸附剂富集，模拟现场采样过程。
- 仪器分析与曲线绘制：将富集后的吸附管放入热脱附仪，按 “二级热脱附 - 气相色谱 - 质谱” 流程分析（参数见 3.3）；以标准溶液浓度（μg/mL）为横坐标，对应 VOCs 的峰面积为纵坐标，绘制外标标准曲线，要求相关系数 R²≥0.995。
（三）仪器分析条件
- 热脱附条件
- 一级脱附：温度 250℃，时间 10min，吹扫流量 50mL/min；
- 二级聚焦：温度 280℃，时间 5min；
- 传输线温度：280℃（避免 VOCs 在传输过程中冷凝）。
- 气相色谱条件
- 色谱柱：DB - 5MS UI（30m×0.25mm×0.25μm）；
- 柱温程序：初始温度 35℃（保持 5min），以 5℃/min 升温至 150℃（保持 2min），再以 10℃/min 升温至 250℃（保持 5min）；
- 进样口温度：250℃，分流比 10:1（避免样品过载）；
- 载气（氦气）流量：1.0mL/min（恒流模式）。
- 质谱条件
- EI 源温度：230℃；
- 离子源电子能量：70eV；
- 接口温度：280℃；
- 扫描模式：SIM 模式（针对 35 种 VOCs 的特征离子，如苯的特征离子 m/z 78，甲苯 m/z 92 等，具体参考 HJ 644 - 2013 附录 B）；
- 溶剂延迟：3min（避免溶剂峰干扰低沸点 VOCs 检测）。
四、方法验证与性能指标
（一）线性范围与相关系数
对 35 种 VOCs 的 0.1 - 10.0μg/mL 标准系列溶液进行分析，结果显示所有目标 VOCs 的线性相关系数 R² 均≥0.998，满足 HJ 644 - 2013 对线性的要求，表明仪器在该浓度范围内定量准确性良好。
（二）检出限与定量限
以 3 倍信噪比（S/N = 3）计算检出限（LOD），10 倍信噪比（S/N = 10）计算定量限（LOQ）。结果显示，35 种 VOCs 的 LOD 为 0.0005 - 0.001μg/m³，LOQ 为 0.0015 - 0.003μg/m³，远低于 HJ 644 - 2013 规定的检出限（如苯的检出限≤0.002μg/m³），说明仪器对低浓度 VOCs 的检测灵敏度优异。
（三）精密度与准确度
- 精密度：取 1.0μg/mL 的 VOCs 标准溶液，平行制备 6 份样品进行分析，计算相对标准偏差（RSD）。结果显示，35 种 VOCs 的保留时间 RSD＜1.0%，峰面积 RSD＜5.0%，表明方法重复性良好。
- 准确度：对空白吸附管进行加标回收实验（加标浓度 0.5μg/mL），平行测定 6 次，计算加标回收率。结果显示，35 种 VOCs 的加标回收率为 85% - 115%，符合 HJ 644 - 2013 对准确度的要求（回收率 80% - 120%），说明方法无明显系统误差。
五、方案优势与应用场景
（一）方案优势
- 贴合国标要求：严格遵循 HJ 644 - 2013 标准流程，从采样到数据计算均符合环境监测规范，检测结果可直接用于环境质量评价与监管。
- 仪器性能适配：安益谱 7700 GC - MS 的低检出限、高稳定性与热脱附仪的高效富集能力结合，可应对环境空气中痕量 VOCs 的检测需求，尤其适用于工业园区、交通干线等 VOCs 污染重点区域的监测。
- 操作高效便捷：仪器工作站支持自动进样、自动谱图解析与报告生成，单批次样品（10 个）分析时间≤3h，大幅提升检测效率。
（二）应用场景
- 环境空气质量监测：用于城市环境空气自动监测站、区域背景站对 35 种 VOCs 的日常监测，为臭氧污染预警提供数据支撑。
- 污染源溯源：针对化工企业、加油站等无组织排放源，通过检测周边空气 VOCs 组成与浓度，判断污染来源与扩散范围。
- 室内空气检测：适用于住宅、办公室等室内环境中 VOCs（如甲醛、苯系物）的检测，评估室内空气质量对人体健康的影响。
