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影響吹掃效率的因素

（1）吹掃溫度 提高吹掃溫度，相當(dāng)于提高蒸氣壓．因此吹掃效率也會提高。蒸氣壓是吹掃時施加到固體或液體上的壓力，它依賴于吹掃溫度和蒸氣相與液相之比。在吹掃含有高水溶性的組分時．吹掃溫度對吹掃效率影響更大。但是溫度過高帶出的水蒸氣量增加，不利于下一步的吸附，給非極性的氣相色譜分離柱的分離也帶來困難，水對火焰類檢測器也具有淬滅作用，所以一般選取50℃為常用溫度。對于高沸點(diǎn)強(qiáng)極性組分，可以采用更高的吹掃溫度。

（2）樣品溶解度 溶解度越高的組分，其吹掃效率越低。對于高水溶性組分，只有提高吹掃溫度才能提高吹掃效率。鹽效應(yīng)能夠改變樣品的溶解度，通常鹽的含量大約可加到15%～30%，不同的鹽對吹掃效率的影響也不同。

（3）吹掃氣的流速及吹掃時間 吹掃氣的體積等于吹掃氣的流速與吹掃時間的乘積。通常用控制氣體體積來選擇合適的吹出效率。氣體總體積越大，吹出效率越高。但是總體積太大，對后面的捕集效率不利，會將捕集在吸附劑或冷阱中的被分析物吹落。因此，一般控制在400～500mL之間。

（4）捕集效率 吹出物在吸附劑或冷阱中被捕集，捕集效率對吹掃效率影響也較大，捕集效率越高．吹掃效率越高。冷阱溫度直接影響捕集效率，選擇合適的捕集溫度可以得到zui大的捕集效率。

（5）解吸溫度及時間 一個快速升溫和重復(fù)性好的解吸溫度是吹掃捕集氣相色譜分析的關(guān)鍵，它影響整個分析方法的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。較高的解吸溫度能夠更好地將揮發(fā)物送入氣相色譜柱，得到窄的色譜峰。因此，一般都選擇較高的解吸溫度，對于水中的有機(jī)物(主要是芳烴和鹵化物)，解吸溫度通常采用200℃。在解吸溫度確定后，解吸時間越短越好，從而得到好的對稱的色譜峰 。

應(yīng)用中存在的問題及改進(jìn)技術(shù)

存在的問題

（1）吹掃氣流速和吹掃時間的選擇

吹掃氣流速取決于待分析物揮發(fā)性的大小。流速偏低時，不利于對含量低的樣品進(jìn)行定量分析；而太高的流速又會增加水蒸氣對檢測的干擾。吹掃時間是影響方法回收率和靈敏度的一個重要因素。吹掃時間偏短時，溶液中的分析物揮發(fā)不充分，吹掃時間太長又會吹脫吸附劑表面的分析物。

（2）甲醇和水的干擾

捕集管含有過量的甲醇和水是吹掃捕集法zui常見的問題，兩種物質(zhì)的過量存在會導(dǎo)致信號變形。水的干擾致使峰形異常，并使前期吹掃出來的化合物回收率不高，還會縮短檢測器的壽命；甲醇也會干擾質(zhì)譜及色譜檢測器的信號。因此，能否降低水蒸氣和甲醇對分析檢測的影響是選擇捕集管需考慮的首要問題。為減少水和甲醇的影響，首先要保證吸附劑是疏水的且不能保留甲醇(如VOCARB和BTEXTRAP兩種捕集管)，此外還可采取增加干吹時間、減少甲醇在樣品處理中的用量等措施。干吹效果的好壞決定于捕集管內(nèi)的填料類型。通常碳質(zhì)及疏水型吸附劑有利于減少水蒸氣對氣相色譜分離效率的影響；對于疏水性稍弱或親水的填料(如硅膠)，干吹反而引起更多的問題，如靈敏度下降、色譜分離效率下降以及填料壽命縮短等，這是因?yàn)榉治鲞^程的交替為更多的水蒸氣進(jìn)入GC提供了機(jī)會。只有正確選擇載氣流速、水蒸氣控制裝置、捕集管填料和溫度，才能得到優(yōu)化的結(jié)果。

（3）交叉污染

樣品在捕集管的冷點(diǎn)濃縮或解吸不充分導(dǎo)致少部分樣品殘留而引起交叉污染，這種情況常源于系統(tǒng)超載運(yùn)行。通過延長捕集管的烘烤時間可以達(dá)到*清潔的目的。交叉污染發(fā)生時，常有無關(guān)背景峰出現(xiàn)，且峰形與前次樣品化合物指紋吻合。當(dāng)然載氣不純，實(shí)驗(yàn)室空氣中的VOCs超標(biāo)等客觀因素也會引起額外峰，所以安裝捕集管時必須使用尺寸適宜的金屬箍，避免漏氣對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

（4）樣品起泡

當(dāng)樣品中含有表面活性劑或清潔劑時，吹掃捕集法常發(fā)生起泡現(xiàn)象。樣品起泡不僅容易損壞捕集管，致使傳輸線不可逆污染，情況下還會影響色譜柱及檢測器的分離分析效率。當(dāng)前，消除泡沫干擾的辦法通常是在吹掃瓶的頸部裝上泡沫捕集器，消泡原理是把泡沫拉長直至破裂，但這種方法僅對少量氣泡起作用。經(jīng)驗(yàn)豐富的分析人員常會在樣品置于吹掃瓶之前充分振蕩，檢查是否有大量氣泡出現(xiàn)，如若泡沫豐富則作稀釋處理或添加防沫劑。硅粉和硅樹脂型防沫劑是控制聚乙二醇二甲醚及堿性清潔劑型泡沫的zui常用試劑。以上方法從一定程度上緩解了問題，但往往不能*去除氣泡。Tekmar公司研發(fā)了一種配置有光敏二極管泡沫傳感器的內(nèi)置型Guardian儀，它是一種除泡設(shè)備，能夠解決樣品大量起泡的問題。

（5）含氧含溴化合物回收率低

含氧化合物如醇類、酮類等的水溶性*，測定過程中往往存在回收率低的問題。為提高回收率，需要增加25%的吹掃氣流量，吹掃時間增加2~4min，必要時還可以在吹掃的同時對樣品溶液進(jìn)行加熱(為40～50℃)。含溴化合物的回收率往往較低，這是由于太高解吸溫度下在碳基捕集管內(nèi)這類化合物容易分解。若以5℃/min 的溫度增量降低解吸溫度，同時調(diào)節(jié)吹掃氣流量至35~40 mL/min，則可以解決此問題。

改進(jìn)技術(shù)

（1）內(nèi)標(biāo)法校正結(jié)果

由于基體干擾、吹掃效率、起泡效率、吸附劑的選擇、解吸溫度和吹掃裝置設(shè)計(jì)等因素的影響，吹掃捕集法往往存在回收率波動大的缺點(diǎn)。為準(zhǔn)確定量待測物，用內(nèi)標(biāo)法對測定結(jié)果進(jìn)行修正是一種有效的方法。常用的內(nèi)標(biāo)法包括：標(biāo)準(zhǔn)加入法、替代內(nèi)標(biāo)法和穩(wěn)定同位素標(biāo)記內(nèi)標(biāo)法，其中穩(wěn)定同位素標(biāo)記內(nèi)標(biāo)法是目前吹掃捕集法定量研究中zui的輔助方法。

（2）省卻冷卻系統(tǒng)的吹掃捕集法

運(yùn)用兩級捕集管重富集產(chǎn)生窄帶分析物是吹掃捕集法與毛細(xì)管色譜聯(lián)用的必要步驟。由于重富集的實(shí)現(xiàn)需要特制冷卻系統(tǒng)(冷捕集法)，因此對實(shí)驗(yàn)室提出了較高的要求。Zygmunt自制配置兩級捕集管的吹掃捕集裝置，能夠較好地與毛細(xì)管色譜聯(lián)結(jié)，更重要的是此裝置無需冷卻系統(tǒng)，降低了實(shí)驗(yàn)要求。在對三鹵代甲烷和其他鹵代有機(jī)物的分析檢測中，方法的檢出限低于1 ng/kg。

（3）PT2閥門轉(zhuǎn)換裝置

過去幾年，雖然GC的毛細(xì)管技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)得到快速發(fā)展，但吹掃捕集裝置的設(shè)計(jì)始終沒有突破性進(jìn)展。自從EPA規(guī)定吹掃、捕集、解吸和烘烤各階段的時間總和不能超過20 min后，吹掃捕集法的周期過長已成為增加樣品檢測量的限制因素?？赏ㄟ^增加一套稱為PT2的閥門轉(zhuǎn)換裝置，將GC-MS系統(tǒng)接人第二套吹掃捕集器，增加樣品檢測量。*套捕集器進(jìn)樣時，第二套捕集器已經(jīng)開始準(zhǔn)備下一個樣品，因此能夠交互向GC-MS進(jìn)樣，整個過程吹掃捕集周期的交迭使得進(jìn)樣量幾乎增加了一倍。

PT2是一個把兩套捕集器、自動進(jìn)樣器和氣相色譜聯(lián)結(jié)起來的界面。PT2使樣品吹掃氣流通過熱的六通閥導(dǎo)入捕集器，再使捕集器的解吸氣流通過第二個六通閥進(jìn)入GC-MS。為保持自動進(jìn)樣器、兩個捕集器和GC運(yùn)行協(xié)調(diào)一致，需用電子聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)把PT2和捕集器、GC聯(lián)結(jié)起來。為充分發(fā)揮PT2的作用，需要優(yōu)化GC的程序升溫周期在15 min以內(nèi)。

PT2使吹掃氣流以兩條獨(dú)立的氣路進(jìn)入各自捕集器，當(dāng)其中一個捕集器被污染時，另一個捕集器仍能保持潔凈繼續(xù)運(yùn)作。長度上兩獨(dú)立氣路等同，因此允許同時使用兩個捕集器制作一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，或者兩個捕集器并用分別制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。直到現(xiàn)在，吹掃捕集法周期長仍然是實(shí)驗(yàn)室提高檢測VOCs能力的障礙。通過PT2在原有裝置系統(tǒng)上增加一套吹掃捕集器，能大大提高分析檢測能力，有利于提高環(huán)境分析實(shí)驗(yàn)室的工作效率。

（4）新型接口技術(shù)

吹掃捕集器與氣相色譜的聯(lián)結(jié)有兩種方法可行。*種方法是把色譜柱直接連接到吹掃捕集器的接口模塊上，解吸出來的VOCs全部導(dǎo)人GC。這種方法靈敏度高，但色譜分離效率較低且需要大型質(zhì)譜儀；第二種方法用小內(nèi)徑的毛細(xì)管柱把GC-MS進(jìn)樣口和吹掃捕集器的接口模塊聯(lián)結(jié)起來，因解吸氣流量相對于毛細(xì)管而言偏大，氣相色譜采用分流進(jìn)樣，所以僅有一部分解吸物進(jìn)入色譜柱，這種方法有較好的分離效率，但靈敏度不高。

吹掃捕集器與GC的聯(lián)結(jié)是P/T-GC-MS聯(lián)用分析VOCs的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，原因在于吹掃捕集器、毛細(xì)管柱和質(zhì)譜對氣流量各有不同的要求。很多實(shí)驗(yàn)室按照美國環(huán)保署Method 8260B開展實(shí)驗(yàn)時，選擇寬口徑毛細(xì)管柱并配套使用噴射分離器，因?yàn)榇祾卟都枰蟮臍饬髁?，而寬口徑毛?xì)管柱易承受大的氣流量，噴射分流器又能根據(jù)質(zhì)譜對氣流量的要求調(diào)節(jié)氣體流速，所以這種方法有一定的優(yōu)勢。但寬口徑毛細(xì)管柱/噴射分離器法用于P/T-GC-MS分析揮發(fā)性有機(jī)物的時間不長，原因是這種方法存在很多缺陷：柱子易被高濃度樣品污染，前期和末期解吸化合物的色譜分離效率不佳，分析周期長(接近40min)，噴射分離器易壞等問題。能克服上述缺點(diǎn)且色譜分離效率較高的窄口徑毛細(xì)管柱，zui初應(yīng)用于P/T-GC-MS聯(lián)用分析VOCs的機(jī)會不多，因?yàn)橹与y以解決來自吹掃捕集器的高載氣流速。EPA Method 8260B提議在捕集器和GC毛細(xì)管柱之間增加一個毛細(xì)管前置柱接口，并在接口處低溫聚焦途經(jīng)的分析物，從而冷凝壓縮解吸出來的化學(xué)物并集中在窄帶內(nèi)，然后再輸往GC進(jìn)行色譜分離。這種方法可行，但增加成本和分析時間。

在環(huán)境樣品分析中的應(yīng)用

工業(yè)長期發(fā)展的結(jié)果，導(dǎo)致大量有毒化合物進(jìn)入水體循環(huán)體系，成為危害人、牲口健康的潛在威脅。緣于此，為數(shù)眾多的科研團(tuán)隊(duì)或個人對地表水、地下水、飲用水、海水、天然水、廢水等與生存環(huán)境息息相關(guān)的水資源進(jìn)行了深入研究，并制定了標(biāo)準(zhǔn)的分析方法?？諝庵蠽OCs因成分復(fù)雜、含量微、檢測難度大而成為人們研究的熱點(diǎn)。周密等利用吹掃捕集濃縮儀的后兩個步驟即捕集熱脫附法對空氣中的苯系物測定方法進(jìn)行了研究，結(jié)果令人滿意。張榮賢等使用自制的吹掃捕集裝置，用Tenax GC采樣管在常溫下富集大氣中的有機(jī)污染物，熱解吸進(jìn)樣，GC-MS聯(lián)用分析了大氣中的40種VOCs，主要為苯系物和揮發(fā)性鹵代烴。

在食品分析中的應(yīng)用

吹掃捕集法常被用來研究奶品中的芳香化合物，如奶酪、人乳汁；也用于分析植物制品，曾報道的有原生態(tài)橄欖油、石榴汁、草莓、法國菜豆、谷類和檳榔等；還用于分析肉類。另外，盛裝食品的器皿如咖啡杯中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性污染物，也可應(yīng)用吹掃捕集法進(jìn)行采樣分析。