利用吹扫捕集气相色谱对水和土壤中汽油组分

引言：EPA 8015/8020 修订方法是一种通过毛细管柱气相色谱 (GC) 检测水和土壤中汽油组分的分析方法，该方法采用氢焰离子化检测器 (FID) 或光离子化检测器(PID)。汽油馏分的沸程为 50℃ 至 281℃，涵盖了从丁烷到癸烷、苯到萘等多种烃类。对于这样一个复杂利用吹扫捕集气相色谱对水和土壤中汽油组分（苯系物）优化分析应用的混合物，为了实现高分辨率的气相色谱分析，必须通过高效的吹扫捕集 (P and T) 系统对样品进行富集。同时，样品采用 FID 检测，因此定量分析结果的获取基于汽油标样在 FID 上的响应因子。其它轻质石油产品，如脱漆剂、干洗溶剂油、石油醚、石脑油和喷气燃料，同样可以采用该方法利用模式识别技术进行分析检测。

由于苯、甲苯、乙苯和二甲苯 (BTEX) 通常被视为鉴别汽油类产品的特征化合物，汽油馏分内有机化合物(GROs) 等汽油组成分析，尤其是 BTEX 的检测成为一种重要的分析方法。BTEX 的检测经常被用于确定来自于地下储罐泄漏 (LUST)、油品管线运输和地面运输过程中溢出的汽油类产品的成分和来源。在进行汽油馏分中 BTEX 分析时，样品首先被注入吹扫捕集自动进样器的鼓泡管、吹扫罐或者吹扫捕集装置，然后，吹扫捕集系统将样品中的挥发物富集并输送到毛细管色谱柱。影响吹扫捕集过程中样品富集效果的因素包括吹扫、吹扫干燥、脱附、烘焙的时间和温度。多数吹扫捕集装置制造商推荐的吹扫时间为 11 min、通过样品的总吹扫气量为 440 ml。许多实验室采用制造商预设的40 ml/min 的吹扫气速，因为在 11 min 的吹扫时间气相色谱内以该气速对样品吹扫的总气量恰符合 440 ml 的气量要求。本研究所采用的捕集阱为 Vocarb-3000，该捕集阱可以提供更高的捕集效率，并允许在较高的脱附和烘焙温度下操作。通常一次典型的 BTEX 分析可以在 35 到 40 min 内完成。为了在对样品进行精确定量分析的同时加快分析速度，本研究对吹扫捕集条件和气相色谱分析条件进行了优化。

实验样品富集采用 Agilent 7695A 吹扫捕集系统，该系统配备 Vocarb-3000 型捕集阱（部件号 5182-0775）和一个 5 ml 陶瓷鼓泡管（部件号 5182-0852）。烃类分析在一台带有 EPC 和 FID 的 Agilent 5890 系列 II气相色谱仪上完成，所采用的毛细管柱型号为 HP-1（30 m x 0.53 mm x 5.0 µm，部件号 19095Z-623）。仪器要求、GC 和吹扫捕集的优化条件见表 1。

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在 5 ml 不含有机物的试剂水中掺入标样从而制备所需样品。其中，试剂水的采集使用体积为 5 ml、带有Luer 锁定阀接头的注射器（部件号为 9301-1185），标样的采集使用体积为 5 微升到 10 微升的固定式针头注射器（部件号分别为 9301-0810，9301-0818，9301-0059，9301-0063）。

结果与讨论为了获得精确且可重复的实验结果，样品的充分吹扫、吹扫捕集系统中水样的正确处理以及避免样品在捕集阱中的残留是非常重要的。许多环境实验室在进行汽油中 BTEX 分析时采用较长的样品吹扫时间（11 到15 min）、吹扫干燥时间（2 到 4 min）、脱附时间（2 到 4 min）和烘焙时间（10 到 20 min）。因此，一次典型的分析过程通常需要 40 到 48 min，其中包括 3 到 5 min 的捕集阱冷却时间。图 1 为汽油标样的 GC/FID 分析谱图和 GROs 标样的GC/PID 分析谱图。该分析过程采用带有 BTX 捕集的OI 4460A 型吹扫捕集系统和 DB-1 毛细柱（30 m x0.53 mm x 5 µm）。GC 和吹扫捕集条件列于表 3。虽然GC的分析过程可以在 27 min 内完成，但在实际分析过程中每个样品的分析周期却需要 37 到 40 min。