水中痕量甲基叔丁基醚（MTBE）及其降解产物的在线质谱检测新方法研究

在线分析是环境监测有效手段，水中有机污染物由于浓度低、水体基质复杂，其在线监测成为环境科学中急需解决的难题。本课题拟以膜进样/VUV单光子电离-微型飞行时间质谱在线分析水中甲基叔丁基醚（MTBE）及其降解产物。通过离子液体提高极性化合物在膜表面的溶解量，改善膜进样质谱对于极性化合物的灵敏度；采用空心阴极放电研制高光子密度的VUV光电离源替代商品化的VUV灯，样品经软电离得到分子离子，通过分子量快速定性；电离区中采用"离子漏斗"聚焦压缩样品离子束，提高离子在真空差分腔体之间的传输效率，进一步提高仪器灵敏度。使用该仪器建立一种实时在线测量水中MTBE的方法，为MTBE及其降解物快速普查提供全新数据，为研究MTBE等污染物降解、迁移以及水中其他痕量有机污染物分析提供一种新技术和新思路。

甲基叔丁基醚（MTBE）是我国目前使用最为广泛的一种汽油改良剂，其年需求量已经超过500万吨，MTBE是潜在致癌物，目前地下水和饮用水中经常检出该化合物。探索在线快速、高灵敏的仪器及方法对于海量环境水样中MTBE及其降解产物分析是一件有意义的工作。. 本课题以研制新型的在线质谱作为突破口，着重解决在线分析的快速、高灵敏问题，开发了针对MTBE等环境污染物的在线质谱监测新技术及设备，主要进展如下：.1.设计了二级真空差分电离区，紫外灯电离区域气压提高2个数量级，达到30 Pa，得到了中等真空气压下的高效真空紫外光单光子（VUV-SPI）电离源。结合膜进样，SPI电离源飞行时间质谱实现20 s内分析MTBE，有效检出灵敏度达到2ppb（S/N=10），优于项目中提出的5ppb指标。.2.膜进样响应时间直接关系到快速检测的总分析时间。本项目设计了两种结构的快速响应膜进样系统：一种采用50 μm片状硅橡胶膜，在中等真空气压电离源中使用尾吹气加速样品解吸附，该系统响应时间10 s；另一种采用直接置于电离区内的管状硅橡胶膜，管状膜拉伸后膜厚90 μm，通过实验条件优化，MTBE在膜进样系统中响应时间为13 s，实验对于MTBE的检测灵敏度达到了1.3 ppb，在5 ppb-10 ppm浓度范围内线性相关系数达到0.9986，优于项目中提出的5ppb指标。.3.针对高灵敏度检测的需求，设计了搅拌棒吸附萃取用于MTBE的富集，液体样品经过富集后，实现了水中50 ppt MTBE的检测。.4.以VUV光子照射金属表面得到光电子，调控光电子能量，开发了单光子/光电子复合电离源（SPI/SPI-PEI），并利用磁场提高PEI的电离效率使得SPI-PEI比SPI灵敏度提高3倍。利用PEI得到O2+试剂离子，试剂离子通过电荷转换电离目标化合物得到SPI/SPI-CI复合电离源，成功检测自来水中消毒副产物CHCl3。.5.设计了两种离子漏斗的离子传输装置，通过优化离子漏斗结构，有效减小了离子漏斗的电容至1 nf，离子漏斗可施加射频电压可以高至860 kHz，施加电压可以提高至400 Vp-p。.6.已发表文章6篇，其中2篇Anal. Chem.，1篇Analyst，1篇《环境科学》，《分析化学》1篇，1篇《质谱学报》，申请发明专利5项，其中包括PCT一项。