便携式飞行时间质谱仪的研制及其在石化污水系统挥发性有机物监测中的应用

近年来,国内的大气污染问题越来越严重,挥发性有机物(VOCs)的排放是其中一个重要原因。VOCs是臭氧和气溶胶的前驱物之一,在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色。本实验自行研制了一台基于真空紫外(VUV)灯的高分辨光电离飞行时间质谱仪(TOF MS),建立了一种新的VOCs稀释采样方法,并将其应用于石化行业污水处理系统VOCs的采样与分析。结果表明:隔油系统的3个池子基本没有测到高浓度的挥发性有机物,其中溶气气浮甲苯物质的质量浓度最高,为50.41 mg/L,其余组分的质量浓度大多数在0.1～1.0 mg/L之间;1#加氢和2#加氢隔油池有着类似的组分浓度,以1#加氢隔油池为例,二甲苯物质的质量浓度为10.60 mg/L,乙苯为52.33 mg/L,苯为59.80 mg/L;由于罐区隔油池没有加盖,处于露天状态,挥发性有机物气体容易向大气中扩散,并没有检测出较高浓度组分。可以看出,新式采样方法可有效地稀释定量样品,操作简便,减少了样品因闪蒸过程造成的VOCs损失,检出物质更丰富;同时,使用自行研制的TOF MS仪器能够快速检测不同装置污水处理系统的VOCs种类,将该仪器用于实际样品...     

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。     

2D和3D培养肺细胞释放VOCs的质谱检测比较研究

挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)作为一种潜在的癌细胞标志物被广泛研究。目前,体外细胞多采用二维(two-dimensional, 2D)贴壁培养方式,这与体内肿瘤细胞呈三维结构存在差别。本实验分别以肺癌细胞A549和肺上皮细胞BEAS-2B为例,构建三维(three-dimensional, 3D)培养模型,并以2D模型和培养基作为对照,利用固相微萃取气相色谱-质谱(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, SPME-GC-MS)法检测细胞释放的VOCs。通过非靶向统计分析细胞在2D和3D培养中释放的差异性VOCs,其中A549细胞有4种(乙酸、1-吡咯啉、4-甲基庚烷、2,4-二甲基-1-庚烯),BEAS-2B细胞也有4种(乙醇、1-吡咯啉、4-甲基庚烷、2,4-二甲基-1-庚烯)。与2D模型相比,这些VOCs在3D模型中的释放量增加了2.11～12.81倍。此外,还讨论了差异性VOCs可能的生化来源以及在2D/3D模型中释放量差异的可能原因。本工...     

真空紫外光电离质谱及其在大气化学中的应用研究

大气环境污染成因复杂,往往涉及一系列复杂的化学反应过程,且包含众多的挥发性有机物气体分子、自由基和气溶胶颗粒物等,在线检测是大气化学领域的难点和热点问题。真空紫外光电离质谱技术使分子吸收单个光子能量后,在其电离能阈值附近“软”电离,可以获得分子离子质量信息,具有质谱图简洁、碎片离子少和易于解析等特点,能够从分子层面上在线测量大气化学反应过程中关键的化学成分,揭示复杂的大气化学反应机理,在大气化学领域具有较好的应用前景。本文介绍了基于真空紫外激光、同步辐射光源、自由电子激光和真空紫外放电灯等多种光源的真空紫外光电离质谱技术,阐述了近年来该技术在大气挥发性有机物、自由基以及气溶胶颗粒物化学成分检测方面的进展,并展望真空紫外光电离质谱技术的发展方向。     

大气污染控制技术和热能利用技术在涂布业的应用

压敏胶(PSA)生产过程中需要大量的能源,随着全球能源价格的上升,能源成本所占的比重越来越高,为提升企业的竞争力,提高能源使用效率、降低营运成本正成为企业管理者必须思考的问题之一。鉴于此,对大气污染控制技术和热能利用技术在涂布业的应用进行了分析和探讨。     

呼吸机相关性肺炎病原菌释放VOCs的非靶向质谱分析

呼吸机相关性肺炎(VAP)是一种主要由细菌引起的高发病率、高死亡率的感染性临床病症,通过检测呼气中的挥发性有机物(VOCs)来实现VAP的筛查与诊断,对相关呼气检测研究具有指导意义。本研究利用固相微萃取-气相色谱-质谱(SPME-GC-MS)技术在体外对铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、阴沟肠杆菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌和表皮葡萄球菌等VAP病原菌主要菌种的顶空VOCs进行非靶向检测,发现8种细菌共释放了44种差异性VOCs,随后按酮、醛、醚、醇、酸、酯、烷烃、苯系物、酰胺和(含氮)杂环对这些菌源性VOCs进行分类讨论,较系统地报道了VAP病原菌释放VOCs种类的异同,为VAP相关的呼气检测研究提供了参考依据。     

数据预处理技术和机器学习方法在质子转移反应质谱中的应用

质子转移反应质谱（PTR-MS）法是一种用于检测挥发性有机物（VOCs）的分析技术。它具有检测限低、响应速度快、无需样品前处理、实时分析等特点,在大气化学、环境化学、食品、生物医学等领域得到广泛应用。随着PTR-MS应用的扩展和样品种类的增加,如何从复杂的质谱数据中提取特征,并寻找内在规律,对分析算法的处理能力提出了更高的要求。本工作从数据预处理技术和机器学习方法两方面展开论述,归纳了具有PTR-MS特点的数据预处理技术,总结了不同机器学习算法在PTR-MS数据分析中的应用,并讨论了它们的优点和不足。     

用HSGC-毛细管柱-u-ECD法同时检测生活饮用水中的16种挥发性有机物

本文研究了用HSGC--毛细管柱--u-ECD同时检测生活饮用水中16种VOCs的方法,试验优化了平衡条件、色谱条件.用CHCl3和CC14两组分验证了该方法的精密度和准确度,同时还列出了用该法检测广东省江门市城区供水出厂水和管网水的应用实例.     

固相微萃取气质联用分析罗勒花和叶的挥发性成分

利用顶空固相微萃取技术(SPME)吸附罗勒花和叶的挥发性成分,采用GC/MS分析鉴定,并用峰面积进行归一化定量。从罗勒的花和叶分别分离出50和55个峰,鉴定出其中的33和43种化学成分,分别占总峰面积的97.7%和94.3%。罗勒花和叶的主要成分均为蒿脑,芳樟醇,樟脑,石竹烯等。     

固相微萃取-气相色谱-质谱法分析云烟浸膏和烟末浸膏的挥发性化学成分

用固相微萃取-气相色谱-质谱法(SPME-GC/MS)测定了云烟浸膏和烟末浸膏的挥发性化学成分,采用总离子流色谱峰面积归一化方法进行定量,对它们的化学成分进行了比较。结果表明:云烟浸膏和烟末浸膏分别鉴定出47种和50种化合物,占挥发性成分的86.04％和81.37％;云烟浸膏中的尼古丁含量大大低于烟末浸膏中的含量,新植二烯的含量则较高;两种浸膏在制备过程中都有少量其他醇类引入。这些特征为充分利用天然资源、开发烟用香精提供科学依据。     

基于LA-(MC)-ICP-MS的矿物原位微区同位素分析技术及其应用

近年来,激光剥蚀技术与单接收或多接收电感耦合等离子体质谱法联用(LA-(MC)-ICP-MS)得到了广泛应用,实现了由激光剥蚀系统对固体岩矿样品微区采样后产生的气溶胶输送至电感耦合等离子体质谱的同位素分析,具有原位、实时、快速的分析优势及高空间分辨率、高灵敏度、多元素及其同位素比值同时测定的优点.本文介绍了本实验室近年...     

飞行时间二次离子质谱在生物材料和生命科学中的应用(上)

飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）成为材料表面化学分析越来越重要的手段,随着分析仪器性能的不断提高,尤其是团簇离子源的发明和使用,使得TOF-SIMS在生物材料和生命科学研究中能够更接近常规性地被使用。它可以用来鉴定表面的生物分子,并且描述生物分子在单细胞表面和内部及组织切片上的二维分布。TOF-SIMS的主要测试功能包括表面质谱,化学成像及深度剖析3种。本综述（分上、下两篇）围绕这3项仪器功能,简单综述近20年内TOF-SIMS在生物材料和生命科学中的应用。本篇主要讨论应用质谱功能表征生物医学有机高分子材料表面化学特性及在表面的生物分子,包括氨基酸、多酞、蛋白质、核苷酸、DNA、磷脂膜及多糖。重点举例介绍的科学问题包括蛋白质吸附、生物材料表面化学改性以及生物降解高分子药物释放机理。     

MEMS节点化建模及其在集成微系统设计中的应用

为实现MEMS产品的快速设计和性能验证,在借鉴其结构化设计思想即节点分析法的基础上,提出了一种与常规信号流类比不同,适于集成微机电系统快速仿真的等效电路建模思路和方法。首先,对系统及MEMS器件进行功能及结构分解;然后,分别对各基本单元进行节点化建模,并在一定的机电类比规则下将其转换为等效电网络(元件);最后,根据节点变量约束关系,将这些等效网络(元件)逐层重构为器件级和系统级等效电路。结合一类典型MEMS集成系统——梳齿式静电反馈微加速度计的分析实例,对上述方法进行了具体介绍和验证。利用OrCAD等电路仿真器分析、测试了所建立的体现多能域耦合关系的微系统数字化分析原型,结果显示,相对于VHDL-AMS描述法,该模型具有单一域内的更加直观的模型形式和快捷的仿真速度,表明本文提出的方法在复杂MEMS集成系统的分析设计中具有一定的应用价值。     

通过RRLC-Q-TOF MS和UPLC-QQQ MS分析原人参三醇型皂苷在人肠道菌群中的代谢产物

通过高分离度快速液相色谱-四极杆飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS)和超高效液相色谱-三重四极杆质谱(UPLC-QQQ MS)法对原人参三醇型皂苷Re、Rg 1、Rg 2、Rh 1、Rf、F 1、R 1在人肠道菌群中的转化产物进行定性、定量分析,确定原人参三醇型皂苷的代谢产物、转化途径和60 h时的转化率。结果表明,人参皂苷Re的转化产物为人参皂苷Rg 1、Rg 2、Rh 1、F 1和PPT,转化率为91%;人参皂苷Rg 1的转化产物为人参皂苷Rh 1、F 1和PPT,转化率为80%;人参皂苷Rg 2的转化产物为人参皂苷Rh 1和PPT,转化率为73%;人参皂苷Rh 1和F 1主要通过PPT代谢,转化率分别为82%和81%;人参皂苷Rf的转化产物为人参皂苷Rh 1和PPT,转化率为89%;三七皂苷R 1的转化产物为人参皂苷Rg 1、R 2、Rh 1和PPT,转化率为79%。原人参三醇型皂苷类成分可被人肠道菌群代谢,主要通过丢失糖残基形成转化产物,而次级皂苷和苷元是人参在体内发挥药理作用的物质基础。