使用多次頂空提取-氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定塑膠跑道成品中的揮發(fā)性有機(jī)物
簡(jiǎn)介 近年頻發(fā)的du跑道事件讓公眾對(duì)鋪設(shè) 在各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的塑膠跑道的安全性 產(chǎn)生深深的擔(dān)憂,。塑膠跑道的原料多 為再生輪胎橡膠顆粒以及膠黏劑,。 由于輪胎顆粒中可能含有多種高度關(guān)注的物質(zhì),膠黏劑中也含有多種揮發(fā)性 化合物,,因此應(yīng)要求上述原料滿足塑膠跑道的環(huán)境和健康相容性 1,2 ,。美國(guó) EPA 和 CDC / ATSDR 正在對(duì)輪胎碎屑橡膠中的組分進(jìn)行表征,包括揮發(fā)性有機(jī)物 (VOC),,半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOC)和重金屬等,,這對(duì)于質(zhì)量控制以及理解暴 露的潛在性至關(guān)重要 3 。EPA 和 CDC / ATSDR 所包含的方法中,,環(huán)境倉(cāng)實(shí)驗(yàn)是 評(píng)估輪胎碎屑中 VOC 排放的定性方法 3 ,。即測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)樣品中揮發(fā)的 VOC 含量,得到目標(biāo)化合物的釋放速率,,卻無法得到總含量,。根據(jù)一些國(guó)內(nèi)地方標(biāo) 準(zhǔn) 4 ,溶劑萃取 - 氣相色譜法可以得到樣品中目標(biāo)化合物的總量,,但是需要預(yù)先 處理樣品,,手續(xù)繁瑣且耗費(fèi)大量有機(jī)溶劑。
本文討論了一種替代溶劑萃取的樣品處理方法,,即多次 頂空提取方法(MHE),。它是一種量化固體或難以制 備基質(zhì)中的目標(biāo)化合物的方法,可有效規(guī)避基質(zhì)效應(yīng),。 MHE 的理論已經(jīng)由 Kolb5-8 和 McAuliffe9 等人描述過,。 使用 MHE 法,樣品和標(biāo)準(zhǔn)品中的分析物被提取出 來,。在報(bào)告模板中輸入每個(gè) MHE 注射的峰面積,,標(biāo)準(zhǔn) 品的濃度和體積以及樣品瓶中的樣品重量,可以計(jì)算出 樣品中目標(biāo)物的總量,。本文介紹了塑膠跑道中甲苯,,二 甲苯,萘和一些非目標(biāo)化合物等揮發(fā)性有機(jī)化合物的定 量測(cè)定。
實(shí)驗(yàn)部分 使用具有液氮冷凍的 Fritsch(p-14)研磨機(jī)研磨跑道 樣品,。將約 0.06g 樣品粉末放入 20ml 頂空瓶中,。然 后立即將小瓶密封,隔墊的 PTFE 側(cè)朝向樣品,,并放入 PerkinElmer TurboMatrix ™ HS-40 頂空進(jìn)樣器(HS)中,。 本文定量測(cè)定了包括甲苯,鄰二甲苯,,間二甲苯,,對(duì)二 甲苯和萘在內(nèi)的五種目標(biāo)化合物。因此在頂空瓶中加入 3μL 外標(biāo)溶液,,其中含有 34.64μg/mL 甲苯,,1.76μg/ mL 鄰二甲苯,8.68μg/mL 間二甲苯,,1.03μg/mL 的對(duì) 二甲苯和 430μg/mL 的萘,。通過運(yùn)行 6 個(gè)相同的標(biāo)準(zhǔn)品 來測(cè)定重現(xiàn)性。 本文采用 PerkinElmerClarus ®SQ8 GC / MS 和 PerkinElmer ® TurboMatrix ™ HS-40 頂空進(jìn)樣器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)條件 如表 1 所示,。使用全掃描(SCAN)和選擇離子掃描(SIM) 的質(zhì)譜工作模式,表 2 為 SIM 定量和定性離子列表,。
提取得到的總離子流色譜圖(TIC),。當(dāng)樣品平衡溫 度為 90°C 時(shí),多種成分可以被提取出來,。萘在 15.11 分鐘出峰,,其在色譜圖中響應(yīng)強(qiáng),。萘是具有高揮發(fā)性 和刺激性氣味的致癌多環(huán)芳烴,,因此,在本文中進(jìn)行了 分析和量化,。由于 TIC 圖較為復(fù)雜,,且 9 至 12 分鐘之間 的有多重組分重疊出峰,涵蓋了三種二甲苯的保留時(shí)間 范圍,,因此使用 SIR 模式來量化五種目標(biāo)化合物,。樣品 中甲苯所獲得的五次提取色譜圖如圖 2 所示。每種目標(biāo) 組分的含量通過PerkinElmer提供的Excel ®宏計(jì)算而得(圖 3-7),。測(cè)定樣品含有 1498μg/kg 甲苯,,60.27μg/kg 鄰二甲苯,183.3μg/kg 間二甲苯,,39.42μg/kg 對(duì)二甲 苯和 124791μg/kg 萘,。樣品和標(biāo)準(zhǔn)品中的目標(biāo)化合物 的相關(guān)系數(shù)優(yōu)于 0.99,表明在 90°C 下 60 分鐘后達(dá)到熱 平衡狀態(tài),。由于 MHE 的高效性,,有限幾次的 MHE 循環(huán) 可以將大部分目標(biāo)組分從固體基質(zhì)中提取出來,。因此, 圖 6 中標(biāo)準(zhǔn)品只有四個(gè)峰面積,,表明 4 次 MHE 循環(huán)已經(jīng) 將標(biāo)準(zhǔn)品中的對(duì)二甲苯全部提取出來,。精度結(jié)果如表 3 所示,RSD% 在 1.38 -1.89 之間,,表明本實(shí)驗(yàn)具有高度 的可靠性,。
小結(jié) 本文使用 MHE 技術(shù)可以方便地測(cè)定塑膠跑道中 VOC 的 含量。 MHE 技術(shù)簡(jiǎn)化了樣品制備過程,,且可以精確測(cè)定 復(fù)雜基質(zhì)中的 VOC,,尤其是基體匹配難以做到時(shí)。目標(biāo) 化合物的含量可以由 Excel ® 宏快速生成,。通過標(biāo)準(zhǔn)樣品 檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性,,可見本文方法是非常可靠和準(zhǔn)確的,。
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