现场质谱及气相色谱/质谱联用在环境有机污染监测中的应用

近几年,国外现场质谱(MS)及气相色谱/质谱联用(GC/MS)分析技术发展得很快.实验室的台式分析仪小型化、引入集采样与分析于一体的直接质谱法均有利于对环境中挥发及半挥发性有机物进行实时、原位的测定.固相萃取及快速色谱等技术的应用使现场分析的准确度、精密度有很大提高,扩展了现场分析技术的应用范围.本文介绍了国外现场MS和GC/MS用于有机污染物监测的最新发展动态,并阐述了我国相关领域的现状和存在的问题,同时提出了解决方案,为有关部门进行环境有机物的现场监测提供了技术依据.     

GC-MS 3100应用案例解析

在质谱仪器的大家族中，小型台式气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪已在环境保护、食品安全、法医、临床医学、化学、化工等广泛领域中得到应用。本文简要介绍了东西分析仪器有限公司自主研制的GC-MS3100的基本性能及其在有机物分析中的应用。[编者按]     

质谱新技术在毒品分析中的应用

毒品分析是办理涉毒犯罪案件的重要环节之一,为案件侦破和证据收集提供重要依据。质谱分析法具有灵敏度高、分析速度快、所需样品量少等特点,因其出色的分析性能越来越受到分析人员的重视。本文综述了色谱质谱联用技术和新兴原位直接电离质谱技术在毒品分析领域的应用情况,并展望了质谱新技术在毒品分析领域的发展前景。     

在线超低温预浓缩-全二维气相色谱-飞行时间质谱联用系统在大气挥发性有机物监测中的应用

采用自主研制的在线超低温预浓缩设备,连续在线采集大气样品或者连续采集苏玛罐离线样品,对样品进行超低温捕集浓缩和二次超低温冷冻聚焦,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术分离检测浓缩后的挥发性有机物,实现对大气中C2~C12共100多种挥发性有机物的浓缩富集和定性定量分析。本研究对该方法的线性、重复性、加标回收率、检出限等性能进行表征,并与常规一维气相色谱-四极杆质谱联用系统的定性定量结果进行比较。结果表明,该方法不仅满足大气中挥发性有机物检测的性能指标要求,且组分定性定量的准确性、灵敏度等指标均优于一维气相色谱-四极杆质谱联用技术,在挥发性有机物成分较复杂的大气样品检测中具有明显优势。     

基于膜进样的紫外光电离飞行时间质谱仪研制及其在工作场所苯系物检测中的应用

近年来,挥发性有机物（VOCs）快速、在线分析的应用需求促进了各类VOCs在线分析质谱仪的发展。本研究自行研制基于膜进样技术的小型紫外光电离飞行时间质谱仪,并阐述设计原理、性能表征及其对工作场所VOCs的检测应用。仪器采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为进样界面,既保证了仪器的真空,又起到富集VOCs并降低检出限的作用。电离源使用发射10.6 eV光子的氪灯作为光源,可电离低于10.6 eV电离能的VOCs,并产生分子离子峰,这一特性便于谱图识别与高通量分析。飞行时间质量分析器采用小型化设计,总长度小于360 mm。结果表明,该仪器在m/z 170处全高半峰宽（FWHM）分辨率为2 000,苯、甲苯、对二甲苯的检出限在5×10^-10~3×10^-9 mol/mol之间。将该仪器用于工作场所中苯系物成分分析,取得了良好的靶向分析结果。     

固相微萃取-气质联用法分析新疆和田玫瑰花的挥发性成分

利用顶空固相微苹取技术（HS—SPME）吸附新疆和田玫瑰花中的挥发性成分,色谱-质谱联用技术（GcMs）分析鉴定其化学成分,建立玫瑰花挥发性成分的分析方法。并用峰面积进行归一化定量。试验从玫瑰花中共分离出18个峰,鉴定出其中的16种化学成分,占总峰面积的95．88％。本次试验得出的主要挥发性成分为香茅醇、α香橙烯、2-十三烷酮、异丁香酚甲醚等。该方法分离度好,准确、可靠,为新疆和田玫瑰花挥发性成分的研究提供了分析方法。     

如何在色质联用仪上获取满意的质谱图

一张满意的质谱图应符合以下要求:(1)谱图正确,即图中各峰的质荷比能正确反映化合物的结构特征,这样才能利用谱库检索获得有价值的结构信息。(2)谱图中的峰应相对强些,峰与噪音能区别开,谱图清晰。本文着重讨论如何在色谱/质谱仪上获得满意的质谱图。要想在色谱/质谱仪上获得满意的质谱图,首先应了解色谱/质谱仪是怎样获取质谱图的。样品从色谱柱流出,以近似正态分布曲线的流量进入质谱计。在离子源中样品被离子化,进入质量分离器进行扫描,由电子倍增器放大记录,由计算机进行数据处理,最后输出需要的谱图。为了增加峰的强度,以利于辨认,通常有四种方法。一是加大进样量,但这要受到柱子容量的限制,而且进样量大容易污染离子源,减     

高灵敏VOCs在线真空紫外单光子电离飞行时间质谱仪的研制

研制了一种高灵敏度在线膜进样真空紫外电离源飞行时间质谱仪（MI-SPI-TOF MS）用于检测低浓度挥发性有机物（VOCs）。仪器包括真空系统、膜进样接口、真空紫外单光子电离源、垂直加速反射式飞行时间质量分析器和数据采集系统等。该仪器使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜作为大气压下直接进样的接口,膜的选择透过性能直接、快速地富集大气中VOCs,可实现快速在线进样检测。真空紫外单光子灯作为电离源,能将电离能低于10.6 eV的VOCs电离,形成分子离子峰。结果表明,该仪器的分辨率优于750 FWHM,对苯、甲苯、二甲苯和氯苯的检测限达10^-12 mol/mol级别,检测速度达秒级,可用于低浓度VOCs的实时在线检测。     

低频率射频辉光放电的研究

辉光放电电离源可用来检测固态、液态及气态样品,目前主要用于无机固体样品的元素分析和定量检测。本研究将低频率射频辉光放电（Lf-RFGD）与飞行时间质谱仪（TOF MS）联用用于分析液体和气体样品。研究了电离腔真空度、进样管尺寸、辅助气压力、放电频率及电极板压差对电离效率的影响。最优分析条件为：电离腔真空度约30 Pa,进样管长150 mm、内径0.25 mm,辅助气压强约1.0 MPa,放电频率2 MHz,电极板压差约100 V。在此条件下,放电功率约20 W,对液体样品的检出限约0.1 pg、对挥发性样品的检出限约20 mg/m³,检测半峰分辨率约3 000（FWHM）。将Lf-RFGD TOF MS应用于实际药品溶液和挥发性有机物（VOCs）的检测。本仪器对药品溶液的检测灵敏度与常用检测仪器相比无优势,但对挥发性有机物的检测效果较好,为开发低成本的VOCs检测仪器提供了有吸引力的选择。     

新疆紫花苜蓿挥发油化学成分的分析

采用水蒸气蒸馏法提取新疆紫花苜蓿中的挥发油,通过气相色谱-质谱联用技术,结合计算机质谱图库检索,对分离的化合物进行结构分析。从紫花苜蓿挥发油中初步确定了53种化合物,占挥发性物质含量的95.6%,并用峰面积归一化法得出各化学成分在挥发油中的含量。紫花苜蓿挥发油主要组分为6,10,14-三甲基-2-十五酮（10.28%）、叶绿醇（8.23%）、反-2-烯基-己醛(5.46%)、3-甲基丁醛(3.61%)和沉香醇（3.17%）等。     

便携式环境空气VOCs现场快速分析仪的研制与应用

介绍了便携式环境空气VOCs现场快速分析仪的结构、基本原理及应用。分别对仪器的各部件(如气源系统、过滤/净化系统、进样系统、检测器系统、流量控制系统、自动控制系统、数据采集处理系统)的研制进行了详细的阐述。便携式环境空气VOCs现场快速分析仪采用的是气相色谱法,内置自主研发的光离子化检测器,用空气做载气,通过"零点空气"过滤/净化处理,配合自动控制、数据采集和专业色谱分析软件,实现了对环境空气VOCs现场、原位、快速、连续检测等应用,具有通用性强和市场前景广等优点。     

几种水体挥发性有机物分析设备浅析

介绍了目前国内环境监测领域监测分析水体挥发性有机物（volatile organic compounds ,VOCs）的设备,以离线台式气相色谱-质谱仪（A）,便携式气相色谱-质谱仪（B）,以及水质在线气相色谱仪（C ）为例,对各类仪器在水体VOCs监测中的优势和特点进行了概括,并概述和评价了实验室、应急和自动在线监测前处理设备和质量控制的特点。     

便携式飞行时间质谱仪在汽车尾气在线检测中的应用

汽车尾气中的挥发性有机物（VOCs）是主要的人为排放污染源之一,排放到大气环境中的VOCs具有很高的反应活性,能够参与臭氧的生成,是形成二次有机气溶胶等污染物的重要前体物质。因此,研制开发适用于现场实时、在线检测VOCs的便携式分析仪器,是现代科学仪器发展的重要方向之一。本工作利用苯系物标准气体对自行研制的便携式膜进样真空紫外灯单光子电离飞行时间质谱仪整机进行性能测试,仪器的质量分辨率优于350,质量精度优于1×10^-4,对苯系物的检测限可达μg/m³级,动态范围优于3个数量级,仪器的总质量小于25 kg。将仪器放置户外对汽车尾气进行现场测试,基于该仪器高时间分辨率的特点,初步研究了汽车尾气排放VOCs的变化趋势与发动机工作状态的相关性。该仪器有望应用于环境应急事故、现场长期监测、化工园区生产工艺过程监控以及无组织排放等领域。     

基于XRF技术的大气重金属在线分析仪的研制

针对大气中铅、铬、镉等重金属在线监测的应用需求,研制了基于X射线荧光分析技术的大气重金属在线分析仪。该仪器具有可同时监测20多种元素、检出限低、无损快速、使用方便和维护成本低等优点。详细描述了仪器的总体设计及主要结构,展现了仪器性能特点;对仪器进行性能测试,结果显示该分析仪性能稳定,达到国际同类仪器水平。该分析仪监测大气中铅元素浓度结果与ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometry)分析仪结果对比相对误差在4%以内。将该分析仪应用于杭州某大气监测站,连续监测大气重金属变化情况,实验结果表明该分析仪可靠性高、具有较强的现场应用能力,满足现场应用需求。     

U型迁移谱分析器中调控漂移气体组分的效果研究

离子迁移谱-质谱联用技术已经逐渐成为对复杂混合物进行源后分离、分析的重要手段。在离子迁移谱中,漂移气体的选择或组分配比(N₂、He、CO₂等)通常会对不同类别化合物的分离度以及不同质量范围的离子通率产生影响。U型迁移谱分析器(UMA)是一种基于逆流迁移谱分析方法的独特离子迁移谱装置,特定迁移率离子可以在电场和气流的共同作用下得到精确分选。UMA具有独立的漂移气体快速进入及脱离通道,可以实时有效地完成精确调节漂移气体组分的任务。本工作研究了在UMA中使用多种漂移气体种类及不同成分配比对系统灵敏度、分离能力以及分析速度的影响,同时探讨了在单次采集过程中动态调整气体成分的可能性和优势。     

信号检测与处理实验平台的USB通信接口设计

通用串行总线(USB)具有即插即用、扩展方便和传输速度快等优点.为了实现方便快速的数据采集与实时控制,在基于DSP的信号检测与处理实验平台上设计以ISP1581为接口芯片的USB通信接口.设计了硬件电路,并编写了固件程序、应用程序、驱动程序以及上位机软件.测试结果表明,实验平台通过USB接口实现了传感器数据采集与电机控...     

气溶胶在线质谱仪及其在汽车尾气中的应用

汽车排放的颗粒气溶胶和有害气体严重影响着大气环境和人们的健康。我们研制了一台能够在线监测气溶胶粒径分布和气体组成成分的气溶胶在线质谱仪。此仪器具有响应时间快,性能稳定,自动化程度高和移动性好等特点。仪器采用了软电离方式,避免了碎片离子峰的形成,便于对污染环境中挥发性有机物的解析。实验结果表明仪器对挥发性有机物的检测下限为25ppb量级,并能实时测量尾气中气溶胶的浓度,在工厂废气以及污染场所气溶胶的测定方面有广阔的应用前景。     

一种野外近红外油料质量分析仪的研制

为满足野外油料质量快速分析需要,本文研制一种基于电荷耦合器件(CCD)阵列检测的适于石油轻质燃料分析的近红外光谱仪,并对该仪器的性能进行评价。该仪器体积小,重量轻,满足手提式需求;采用密封式电路和光学系统,带有车载固定夹具。该仪器具有分析速度快、测量结果重现性好、环境适应性强、操作界面友好、分析数据库适用面广、无废液污染等特点,适用于野外环境条件下作业。     

基于STM32和μC/OS-Ⅱ的USB数据采集系统

为了满足对数据采集系统对高性能的需求,介绍了一种快速可靠的数据采集系统。该系统采用了Cortex-M3架构的ARM微处理器STM32作为基础,根据集成的USB接口模块的特点,设计了基于通信设备类(CDC)的USB通信模块;然后移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统进行了任务调度,并采用信号量和邮箱进行了数据采集和USB发送任务之间的通信;再利用ST公司提供的驱动程序,实现了以USB设备枚举为虚拟串口,达到PC机可以按通用串行总线(COM)方式访问USB端口的目的。实际测试结果表明,该数据采集系统处理传输速度快、数据可靠性高,综合性能显著。     

Some fast mono multi-processor configurations for a single multi-parameter multichannel analyzer

Some single, multi-parameter multichannel analyzer configurations are reported. The analyzer is especially suitable for time and/or pulse-height spectra measurements from high counting rate sources. The various analyzer configurations arise from the need to reach a compromise between measurement requirements and analyzer speed and cost. The main element of each configuration is the Analog Devices 21060, a fast and flexible digital signal processor (DSP). The DSP takes part in the control of data acquisition, and updates spectra in real time without taking Host computing and Input/Output resources, so shortening the dead time of the whole spectrometric system. The instrumentation peculiar characteristics are as follows: (1) the true acquisition phase is an autonomous one; (2) the maximum count capacity is equal to 2³²−1 counts/channel; (3) the conversion gain is programmable. The maximum achievable value is 2¹⁰⁰; (4) spectra may be transferred from the instrumentation to the Host computer either at the measurement end or in the course of the measurement to display data during the accumulation process; (5) the maximum acquisition rate depends on the configuration. The monoprocessor configuration is able to acquire data and to update spectra without interruption at 10 MHz rate. Multi-bus configuration is recommended in the case that high conversion gain and/or fast multichannel structures are dealt with. Multi-bus configuration is needed if the spectrum must be transferred to the Host in the course of the measurement without interrupting the acquisition. (6) The instrumentation makes use of commercially available components. Their high integration and speed have led to powerful, compact, flexible, and modular instrumentation.