大气中芳香类有机污染物的全二维气相色谱分离分析方法研究

The aromatic compounds, have potentially significant health effects, so changes in concentration profiles of these compound in the atmosphere are of particular interest. The fully analysis of the aromatic compounds by one-dimensional gas chromatography is a difficult task beacause the complexity of the mixtures coeluting with many compounds of interest. The methodology for the analysis of aromatic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons, nitropolycyclic aromatic hydrocarbon, Polychlorinated biphenyls, Polychlorinated naphthalenes, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, polybrominated diphenyl ethers, bromine chloride generation of polycyclic aromatic hydrocarbons by comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC×GC) coupled to time-of-flight mass spectrometry will be established in this program. The extraction and purification of the samples for the analysis will be studied. Activated copper, florisil will be added to the sample for purification before extraction. Then, the samples were cleaned up by several chromatographys such as silica gel column chromatography, florisil chromatography and gel permeation florisil (GPC). GC×GC parameters including selection of the first and second columns ,temperature programs, carrier gas flow rate and modulation period etc will be optimized. The atmosphere is usually considered to be the main transport medium for most SVOCs. However the concentrations of aromatic compounds in the gas is fewly reported. We will collect the particle and gas for the analysis of the aromatic compounds with predicted physical–chemical properties. The results of this study will be very useful for the further research of potential health effects of these compounds.

近年来随着工业的快速发展，大气污染加剧，大气中芳香类化合物因其高毒性尤其应引起关注。目前，由于分离分析方法等限制，尚未开展对大气中芳香类化合物全面检测。本项目以大气颗粒物及气相作为研究对象，对多环芳烃,硝基多环芳烃，多氯联苯，多溴联苯醚，氯溴代多环芳烃等芳香类有机污染物开展同步检测技术研究，建立和优化高效的前处理技术。针对多种芳香类化合物一维气相色谱不能实现良好分离，利用全二维气相色谱-电子捕获检测器和飞行时间质谱进行分析，对色谱柱组合等进行优化，并研制新型的色谱柱，实现多种芳香类化合物的快速灵敏分离分析，获得真实可靠的实际数据。目前针对大气中芳香类化合物研究主要针对颗粒相，本项目将利用大流量采样器同时采集气相和颗粒相，研究溴代阻燃剂、氯代多环芳烃及其母体多环芳烃等在大气中的分布特征，气固相分配比等，以期为进一步的研究提供技术支持及积累数据。

本项目利用大流量主动分级采样器采集了北京冬季气相及不同粒径的大气颗粒物样品，以及全国多个不同城市、农村和背景点中气相及粒径小于10μm的大气样品。首先开展了大气中多氯联苯和多氯萘的全二维气相色谱-飞行时间质谱的同步检测方法研究，实现了对7种指示性PCBs、12种类二恶英PCBs和16种PCNs同类物的完全分离合计准确定量分析，本方法分析结果与高分辨气相色谱-高分辨质谱具有很好的一致性。在此基础上进一步实现了对多环芳烃，硝基多环芳烃，多氯联苯，多溴联苯醚，氯溴代多环芳烃等芳香类有机污染物的同步检测，优化了样品前处理方法，以及仪器分析方法包括色谱柱选择组合、升温程序、调制器周期等。在优化的方法分析条件下，一次性分离化合物600种以上，且具有较低的检出限和较高的灵敏度，方法的准确度通过利用美国NIST标准参考物质进行验证，本方法分析结果与定值具有很好的一致性。说明其适用于大气中多种多环芳烃类物质的同时分析。本方法成功应用于我国大气背景点、城市点和农村点中多种POPs的同时分析，获得了我国大气背景点POPs的监测数据，包括溴代阻燃剂、氯代多环芳烃、母体多环芳、多氯联苯、二噁英类和多氯萘等在大气中的分布特征，气固相分配比等，为我国履行斯德哥尔摩公约提供了基础数据，也为大气中有机污染物控制提供了基础。本项目并上开展利用全二维气相色谱-飞行时间质谱识别新型多环芳烃的化合物的研究，利用FT-ICRMS和GCxGX-TOFMS识别新型多环芳烃100种以上，目前已经经过标准物质验证10余种，此类多环芳烃类物质有可能具有较高的毒性，其健康风险应引起进一步关注。