GC—MS测定与化学计量学解析大气中的多环芳烃

摘要： 采用GC/MS法测定大气中多环芳烃，利用化学计量学解析法（CRM）对色谱峰进行解析，得到各成分的纯色谱曲线和质谱，通过质谱库对解析的纯组分进行定性，用解析色谱曲线积分法进行定量。从21个色谱峰中解析出了14种多环芳烃。该法降低对色谱柱分离度的要求，为快速、准确解析复杂未知体系提供了新的途径。

Abstract： Analysis of PAHs in atmosphere was performed with two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry（GC/MS）data coupled with chemometric resolution method （CRM）. By means of these methods two-dimensional data， 14 chemical components of PAHs in atmosphere were parsed from 21 chromatographic peaks. The chemometric resolution method decreased the requirement of chromatographic resolution and provided the new way of analyzing complex unknown system quickly and precisely.

关键词： 多环芳烃；化学计量学解析法；气相色谱-质谱

Key words： PAHs；chemometric resolution method；gas chromatography-mass spectrometry

中图分类号：F59 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）35-0289-02

0 引言

多环芳烃（PAHs）是最早发现的具有“致癌、致畸、致突变”作用的环境污染物之一[1]。大气成分中含有工业发展带来的多环芳烃等污染物。由于这类物质的复杂性和未知性，难以对其进行准确的定性定量分析。本文利用GC/MS联用仪测定大气中多环芳烃，用化学计量学解析法（（Chemometrics resolution method，CRM）[2，3]进行分辨，继而借助质谱库对分辨的纯组分进行定性，用解析色谱曲线积分法进行定量，分析大气中多环芳烃的化学成分。该法能降低色谱柱的要求，且尽可能分析出被采集试样的所有成分。

1 实验

1.1 仪器 仪器为日本岛津QP2010型气相色谱-质谱联用仪。大气采样器。

1.2 样品的采集 在交通拥挤处采集大气，时间为48h。纯化、浓缩后进样。

1.3 样品的测定条件 色谱条件：DB-5ms色谱柱

（30m×0.25mm）。程序升温：起始温度70℃，维持4min，以10℃·min-1升至300℃，维持10min。载气：He；流速1.0mL ·min-1；进样口温度290℃。

质谱条件：EI源电子能量70eV，离子源温度：230℃；倍增电压：1.28kV，扫描范围m/z为40～500；扫描速率：

3.8scans·s-1。

1.4 数据分析 数据分析在Gateway T8100计算机上进行，程序用MATLAB 6.5编写，NIST107质谱库进行检索。

2 结果与讨论

2.1 CRM解析 CRM是对二维色谱/光谱矩阵数据进行解析的一种有效方法。它利用二维矩阵数据包含的色谱/光谱信息，采用局部因子分析以分辨出各组分的纯色谱曲线和光谱，该法已成功用于一些中药挥发油成分的分析[4-5]和油漆行业废气化学成分的分析[6]。其原理见文献[2，3]。

2.2 样品的定性分析 图1所示为样品的GC/MS的总离子流图（TIC），其中浓度较高的物质较少，且有色谱峰产生重叠。以图1中保留时间为31.7～32.0的峰簇，放大后为图2，用CRM进行解析。

直接从色谱库中进行检索，得到相似度很低的物质。通过CRM解析后，得到两组分体系（见图3），两种物质分别为Benzo[ghi]perylene和Benzo[b]naphthacene，相似度分别为97.34%和99.75%。两物质都是多环芳烃，其中一个为16种之一，其相应的标准质谱图和解析质谱图见图4～5。

按照上述方法，对GC/MS测定的样品中的色谱峰用 CRM逐步进行解析，得到纯质谱，再用质谱库进行定性，得到定性结果。本研究方法从21个色谱峰中解析出了14种多环芳烃，其中属于常测16种多环芳烃的有11个，3个属于之外的。

2.3 样品化学成分的定量分析 采用解析色谱曲线积分法对解析后的所有色谱峰积分，得到各个组分的定量分析结果。鉴于大气中物质浓度随着大气迁移速率而有所不同，这里给出本次样品各物质的相对含量。见表1。

3 结论

采用化学计量学法，从21个色谱峰中解析并鉴定出了14种多环芳烃，其中11个为常测16种之一组分，3个为之外组分。该法结合色谱光谱联用仪器产生的二维数据，对重叠峰进行解析，降低对色谱柱的要求，为快速、准确解析复杂未知体系提供了新的途径。

参考文献：

[1]Searle C E.Chemical Carcinogens[M].2nd Ed.Washington D C：American Chemical Society，1984.

[2]Kvalheim O M， LIANG Yi-zeng. Heuristic evolving latent projections-resolving 2-way multicomponent data.1. Selectivity，latent-projective grae， local rank and unique resolution. Anal Chem， 1992， 64（8）：936～946.

[3]LIANG Yi-zeng， Kvalheim O M， Keller H R， et al. Heuristic evolving latent projections- Resolving 2-way multicomponent data. 2. Detection and resolution of minor constituents. Anal Chem， 1992， 64（8）：946～953.

[4]GAN Feng， XU Qing-song， LIANG Yi-zeng. Two novel procedures for automatic resolution of two-way data fromcoupled chromatography. Analyst， 2001，126（2）：161～168.

[5]GUO Fan-qiu， LIANG Yi-zeng， XU Chen-jian， et al.Determination of the volatile chemical constituents of Notopterygium incium by gas chromatography-mass spectrometry and iterative or non-iterative chemometricsresolution methods. J C hromatogr A， 2003，1016（1）：99～110.

[6]张斌.GC-MS法测定油漆行业废气化学成分及化学计量

学解析.分析试验室，2011，30（1）：103～106.