圖1.來(lái)自IMT設(shè)計(jì)的“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)和VSP4000的結(jié)構(gòu)示意圖。(Peltier Trap: 珀?duì)柼溱?Transferline: 輸送管 Wasserfall: 水冷凝器; GC-Sauele:氣相色譜柱)

飲用水和地表水中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的測(cè)定歷來(lái)有著重要意義。VOC常規(guī)分析技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)置由自動(dòng)進(jìn)樣器和與其相連的GC-MS組成，進(jìn)樣環(huán)節(jié)可通過(guò)頂空進(jìn)樣技術(shù)或吹掃捕集技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而吹掃捕集技術(shù)分為經(jīng)典法和“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”法。

在經(jīng)典方法中，樣品瓶?jī)?nèi)樣品先是被抽到吹掃容器內(nèi)，后將其用載氣從U形吹掃容器中吹洗出來(lái)。為避免樣品污染，每次在樣品分析后必須對(duì)吹掃容器進(jìn)行清潔。樣品瓶?jī)?nèi)吹掃法中需要直接在20ml的樣品瓶中進(jìn)行。該法的優(yōu)勢(shì)是原則上避免了交叉污染。IMT創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)公司15年來(lái)開(kāi)發(fā)、制造和營(yíng)銷不同精密度的可靠的吹掃-捕集系統(tǒng)。下面將對(duì)“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)和VSP4000吹掃-捕集系統(tǒng)(多功能樣品制備儀)的功能進(jìn)行描述，用該儀器可分析下列所有物質(zhì)： EPA502.1，EPA502.2(揮發(fā)性鹵化有機(jī)物)，EPA524.2 Rev. 4.1(揮發(fā)性有機(jī)物)，EPA601(可吹掃碳?xì)浠衔?，EPA602(可吹掃芳烴)，EPA603和EPA624(可吹掃鹵烴)。

VSP4000的工作原理

在“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)中，吹掃過(guò)程在樣品瓶中進(jìn)行，通過(guò)隔膜在樣品瓶中各插入一個(gè)長(zhǎng)針和短針。載氣通過(guò)插入到瓶子底部的長(zhǎng)針吹入樣品，目的是將揮發(fā)性物質(zhì)從樣品中*吹出，并通過(guò)-35℃冷阱中被捕集裝置濃縮捕集，當(dāng)待測(cè)組分全部或定量地進(jìn)入捕集器。吹掃捕集結(jié)束后，經(jīng)快速解吸，所有濃縮的分析物從樣品捕集器轉(zhuǎn)移到GC的毛細(xì)管柱(見(jiàn)圖1)。與頂空進(jìn)樣技術(shù)不同的“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)中，使用載氣經(jīng)長(zhǎng)針吹遍全部樣品，所有易揮發(fā)性和中等揮發(fā)性的樣品*從樣品中被洗出。對(duì)于水樣，可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)水法，對(duì)所有物質(zhì)包括從二氯二氟甲烷和氯乙烯到萘和六氯丁二烯進(jìn)行測(cè)定。在各項(xiàng)頂空進(jìn)樣技術(shù)中揮發(fā)性分析物不是100%地排出并轉(zhuǎn)移到氣相色譜中，因?yàn)樵陧敳靠臻g存在物質(zhì)的分布平衡即頂部空間中只有一小部分分析物可以被分析測(cè)定。不分流的VSP4000“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)與需要分流的經(jīng)典的“容器吹掃”技術(shù)的區(qū)別，在以下這個(gè)MTBE(甲基叔丁基醚)的例子中明白可見(jiàn)(圖2)。

圖2.VSP4000的無(wú)分流“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)與經(jīng)典的“容器吹掃”技術(shù)的區(qū)別，以MTBE例（甲基叔丁基醚）。

在-35℃進(jìn)行富集

在吹掃過(guò)程中所有洗出的分析物在用熱電性冷卻的樣品捕集器中于-35℃的溫度下冷凝，樣品捕集器直接連著一個(gè)10閥裝置。這樣的溫度是必要的，在此溫度下，極易揮發(fā)性成分，如具有-29.8℃沸點(diǎn)的二氯二氟甲烷，得以*冷凝并在整個(gè)沖洗過(guò)程中完整地保留在捕集器。樣品捕集器里布滿了極其微細(xì)的Tenax絲，以用于捕集所有的甚至是難揮發(fā)性的分析物如六氯丁二烯。捕集器采用1.6毫米的小直徑保證盡可能小的熱容量以及快速的無(wú)分流解吸。在解吸過(guò)程中所有富集的分析物從捕集器被快速地轉(zhuǎn)移到直接耦合的GC毛細(xì)管分離柱上，從而導(dǎo)致尖而高的峰的形成。

對(duì)于常規(guī)分析，重要的是將盡可能多的分析物采用一種分析方法且不用修改方法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。這里的樣品捕集器技術(shù)使用的包裝材料邦特耐克絲適用于超過(guò)100種不同的分析物，對(duì)于難以分析的物質(zhì)如氯乙烯(見(jiàn)圖3)，還能獲得小于1個(gè)ppt(毫微克/升)的檢測(cè)限。在吹掃-捕集模式中壽命長(zhǎng)的捕集器可經(jīng)受2000?4000次分析。

圖3.“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)檢測(cè)氯乙烯顯示即使是“疑難”物質(zhì)也有優(yōu)異的檢出限。

“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”的優(yōu)點(diǎn)

“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)的下列優(yōu)點(diǎn)保證了其的分析性能和檢測(cè)限：

•　每個(gè)樣品的吹掃過(guò)程在它自己的樣品容器進(jìn)行，而且所有的分析物都由載氣洗出,

•　微型化捕集器在-35℃富集>100種不同的分析物，并在無(wú)分流樣品導(dǎo)入技術(shù)中實(shí)現(xiàn)快速解吸而致好的峰形。

還有其它的系統(tǒng)性能保證可靠的分析結(jié)果和分析優(yōu)勢(shì)：

•　一種方法應(yīng)用于超過(guò)100種不同的分析物，

•　不同的冷凝技術(shù)提供-20℃到-45℃之間的露點(diǎn)，

•　可選性分流可調(diào)至1:50，

•　使用0.18毫米毛細(xì)管并通過(guò)漸進(jìn)模式縮短分析周期，

•　氣態(tài)或液體內(nèi)標(biāo)通過(guò)一個(gè)樣品環(huán)自動(dòng)進(jìn)樣，

•　即使對(duì)“疑難”的材料也有優(yōu)異的檢測(cè)限(見(jiàn)圖3)。

可選的擴(kuò)展

VSP4000通過(guò)簡(jiǎn)單的修改還可提供除了吹掃和捕集模式以外以下的附加模式：

熱脫附：通過(guò)換下捕集器，針區(qū)并去除冷凝管來(lái)轉(zhuǎn)換到TD模式。用具有軸向孔的不銹鋼樣品瓶取代玻璃樣品瓶，用于接收樣品或樣品小管。載氣用另外的插入樣品瓶中的針管引入, 這樣, 載氣由下向上流過(guò)樣品或Tenax樣品管, 而分析物則通過(guò)軸向針管被轉(zhuǎn)移到捕集器。由于所有成分和惰性表面被加熱到280℃，分析達(dá)C32的物質(zhì)皆有可能。在此所描述的方法獲得了號(hào)DE102006025932。圖4(在線; www.laborpraxis.de)顯示帶有Tenax樣品管的不銹鋼樣品瓶以及載氣的氣體通路。在樣品管中可以置入不同的吸附劑(例如Tenax絲)或Sorb-Star。應(yīng)用VSP4000和Sorb-Star可以通過(guò)簡(jiǎn)單的樣品制備來(lái)靈敏地檢測(cè)農(nóng)藥，PAK's(多環(huán)芳烴芳香烴)，烷和其它有機(jī)污染物(例如土臭素，三氯苯甲醚等)。

動(dòng)態(tài)頂空進(jìn)樣技術(shù)： 通過(guò)安裝具有兩個(gè)短針的針區(qū)可以在樣品的進(jìn)樣頂空進(jìn)行分析物的濃縮。這個(gè)原則上“非靈敏性”的選項(xiàng)使得樣品分析通過(guò)提高分析濃度成為可能從而擴(kuò)展系統(tǒng)的測(cè)量范圍。

VOC的Tedlar袋氣體采樣：如果在VSP4000設(shè)備的左側(cè)用垂直安裝板擴(kuò)展，可以安置多達(dá)14個(gè)5升的泰德拉氣體采樣袋并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)分析。通過(guò)一個(gè)多口閥，將這些Tedlar袋循環(huán)連接到VSP4000。這樣利用該系統(tǒng)的分析性能用簡(jiǎn)單的方法可對(duì)任一VOC氣體樣品進(jìn)行分析。

同位素分析：同位素分析應(yīng)用于水文地質(zhì)，食品的真?zhèn)舞b定以及污染的研究。通過(guò)將樣品捕集器的冷卻延伸到-180℃的溫度則在同位素分析中富有意義的甲烷和乙烷的分析也成為可能。可調(diào)節(jié)的樣品冷卻通過(guò)液氮實(shí)現(xiàn), 液氮被裝在一個(gè)50升的杜瓦瓶中。此外，VSP4000還適用于用GC-IRMS方法測(cè)定氫(2H/1H)，碳(13C/12C)，氮(15 N/14 N)，氧(18O/16O)和氯(37Cl/35Cl)的穩(wěn)定同位素。

關(guān)于“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)

“樣品瓶?jī)?nèi)吹掃”技術(shù)是分析飲用水和地表水中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的有效的方法之一。這里描述的VSP4000的多種選項(xiàng)可以在幾乎任何樣品基體中以及在高達(dá)280℃的樣品溫度下安裝采用。即使是對(duì)固態(tài)和氣態(tài)樣品基體也能保證低到幾個(gè)ppt范圍的檢測(cè)限和小于4%的標(biāo)準(zhǔn)偏差。