一. 目的要求
2、学习样品的前处理方法和保存方法
3、学习气相谱—质谱仪（GC/MS）的原理和使用方法
4、学习GC/MS对大气中有机污染物含量测定和结构鉴定方法
二. 内容提要
大城市中汽车量高速增长，已使城市中的空气污染由燃煤型污染向汽车排汽型污染过渡，表现在大气中由SO2和颗粒悬浮物为主要污染物向NOx和CxHx为主要污染物的过渡，如上海市大气质量污染预报中NOx污染指数远大于SO2污染指数。但目前对汽车排放的有机污染物还没有进入到日常检测之中，特别是排放出的微量芳环类有机物是光化学烟雾与臭氧生成的先导化合物，对人们的健康环境构成潜在威胁。
本实验使用活性碳吸附管采样，富集大气中的有机污染物，经CS2洗脱后，用谱—质谱（GC-MS）分析鉴定，通过比较交通要道和清洁地区的大气中有机污染物的差异，确定城市空气因汽车排放的挥发性有机污染物的类型。
大气中的有机污染物含量极低，常在ppm甚至ppb级，因此测定前须对大气被测组分进行浓缩处理，常用溶剂吸附法、低温冷凝法和固体吸附剂吸附法。对于复杂的污染物使用后两种方法效果更好。本实验使用活性碳吸附管，利用真空泵抽取大气，使大气中的有机污染物被活性碳吸附而富集，再用CS2作为洗脱剂。如图1：
玻璃棉 玻璃棉
气流方向 活性碳颗粒
图１ 活性碳采样管（玻璃管，两端封闭）
三. 仪器及试剂
1、试剂： CS2 分析纯AR （上海试剂四厂），痕量杂质经蒸馏除去。
甲苯 分析纯AR He、N2、H2、空气钢瓶
2、仪器： GS—3型交直流两用大气采样机（上海宏伟仪器厂）
3TG—1型活性碳采样管
HP 6890/5973 气相谱—质谱仪（美国HP公司）
10mL带刻度磨口塞试管
注射器 10ul
四. 实验步骤
1、样品的采集与前处理
（ 1）将大气采样机架于离地面1-1.5米高度，按GS－３型采样机说明操作，使仪器处于待用状态。
（２）将活性碳采样管用砂轮割开封闭的两端（注意手和眼睛，谨防玻璃屑划伤），将活性碳量少的一端与采样机的入气口橡胶管相连，固定在采样器架上。
（3）开启采样机，调节转子流量计至1000ml/min，采样1.5小时。
（４）采样完毕，将活性碳管取下，两端用像皮塞封住，立即送实验室解吸，或在低温环境下保存待用。大气采样机各部件恢复原始状态。
（５）记录采样时的环境条件，包括采样点的气温、大气压、气候特征及车流量等。
（６）割开采样管，将活性碳转移至磨口试管中，取CS２２ml，倒入试管中，迅速盖上玻璃塞，振荡数分种后放置，30min后用进行GC/MS分析。如果不能及时分析，则将解吸样品转移至安培瓶中封口待用。
２、谱—质谱测定
（１）工作参数
谱柱：HP-5MS 30m x 250μm x 0.25μm
起始温度：30度 恒温10min
终止温度：240度 恒温10min
升温速率：15度／min
进样温度：240度
检测器温度：250度
载气（Ｈe）流量：1ml/min
进样分流比：10:1
质谱电离电压：70eV
联机检索：惠普工作站
（２）开启ＧＣ－ＭＳ仪器，操作见说明书。待仪器达到稳定的使用状态后，取1.5μl解吸溶液进样。
（3）汽车尾气处理 配制1μg/mL的甲苯CS2溶液，进样1.5μl，利用其面积值近似计算样品中甲苯及其它组分的浓度，进一步推算在空气中的浓度（mg/M3）。
３、谱图解析
阅读HP化学工作站说明书。工作站提供多种质谱标准图谱，其中，NIST库含有约8万张高质量化合物质图谱，Willey库有约28万种化合物标准图谱。分析结果采用NIST或Willey库进行质谱图检索以确定可能的化合物。
五. 数据处理
1. 记录采样时的基本数据：采样点名称、采样高度、采样时温度、采样时大气压、天气状况、采样点交通流量、采样点具体位置。
2. 记录甲苯标准溶液谱图及ＧＣ－ＭＳ联用谱图数据。
3. 记录采样点大气样品的谱图及ＧＣ－ＭＳ联用谱图数据。
4. 对不同采样点的GC-MS数据与国家大气污染物允许标准进行对照，讨论之。
六. 注意事项
1. 市售CS2往往含有杂质，须将其进行二次蒸馏，使其保留时间在2min－11min之间，无较大杂质峰干扰。
2. ＧＣ－ＭＳ仪器系大型精密仪器，在操作使用时一定要在教师的具体指导下进行操作，切不可自行操作。
七、思考题
1. 为了使进入ＧＣ－ＭＳ时的试样溶液能真正反映采样大气的实际情况，实验中采取了哪些措施？
2. 为了证实交通道口的有毒有机污染物主要来自汽车排放，还可以怎样设计实验？
八、参考资料
[1] 潘循皙，张祥民，袁顺庆，侯惠奇上海环境监测 1998，7（3）：9-14
[2] 潘循皙，张祥民，袁顺庆，侯惠奇 上海环境监测 1998，7（4）：4-8
[3] 杜尧国，环境化学，1985,10(1):69-69
[4] 王维国、李新中、陈代线，惠普分析（中国通讯），1999,(2):15-17
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