使用多次頂空提取-氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定塑膠跑道成品中的揮發(fā)性有機(jī)物

簡(jiǎn)介 近年頻發(fā)的du跑道事件讓公眾對(duì)鋪設(shè) 在各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的塑膠跑道的安全性 產(chǎn)生深深的擔(dān)憂。塑膠跑道的原料多 為再生輪胎橡膠顆粒以及膠黏劑。 由于輪胎顆粒中可能含有多種高度關(guān)注的物質(zhì)，膠黏劑中也含有多種揮發(fā)性 化合物，因此應(yīng)要求上述原料滿足塑膠跑道的環(huán)境和健康相容性 1,2 。美國(guó) EPA 和 CDC / ATSDR 正在對(duì)輪胎碎屑橡膠中的組分進(jìn)行表征，包括揮發(fā)性有機(jī)物 （VOC），半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOC）和重金屬等，這對(duì)于質(zhì)量控制以及理解暴 露的潛在性至關(guān)重要 3 。EPA 和 CDC / ATSDR 所包含的方法中，環(huán)境倉(cāng)實(shí)驗(yàn)是 評(píng)估輪胎碎屑中 VOC 排放的定性方法 3 。即測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)樣品中揮發(fā)的 VOC 含量，得到目標(biāo)化合物的釋放速率，卻無法得到總含量。根據(jù)一些國(guó)內(nèi)地方標(biāo) 準(zhǔn) 4 ，溶劑萃取 - 氣相色譜法可以得到樣品中目標(biāo)化合物的總量，但是需要預(yù)先 處理樣品，手續(xù)繁瑣且耗費(fèi)大量有機(jī)溶劑。

本文討論了一種替代溶劑萃取的樣品處理方法，即多次 頂空提取方法（MHE）。它是一種量化固體或難以制 備基質(zhì)中的目標(biāo)化合物的方法，可有效規(guī)避基質(zhì)效應(yīng)。 MHE 的理論已經(jīng)由 Kolb5-8 和 McAuliffe9 等人描述過。 使用 MHE 法，樣品和標(biāo)準(zhǔn)品中的分析物被提取出 來。在報(bào)告模板中輸入每個(gè) MHE 注射的峰面積，標(biāo)準(zhǔn) 品的濃度和體積以及樣品瓶中的樣品重量，可以計(jì)算出 樣品中目標(biāo)物的總量。本文介紹了塑膠跑道中甲苯，二 甲苯，萘和一些非目標(biāo)化合物等揮發(fā)性有機(jī)化合物的定 量測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)部分 使用具有液氮冷凍的 Fritsch（p-14）研磨機(jī)研磨跑道 樣品。將約 0.06g 樣品粉末放入 20ml 頂空瓶中。然 后立即將小瓶密封，隔墊的 PTFE 側(cè)朝向樣品，并放入 PerkinElmer TurboMatrix ™ HS-40 頂空進(jìn)樣器（HS）中。 本文定量測(cè)定了包括甲苯，鄰二甲苯，間二甲苯，對(duì)二 甲苯和萘在內(nèi)的五種目標(biāo)化合物。因此在頂空瓶中加入 3μL 外標(biāo)溶液，其中含有 34.64μg/mL 甲苯，1.76μg/ mL 鄰二甲苯，8.68μg/mL 間二甲苯，1.03μg/mL 的對(duì) 二甲苯和 430μg/mL 的萘。通過運(yùn)行 6 個(gè)相同的標(biāo)準(zhǔn)品 來測(cè)定重現(xiàn)性。 本文采用 PerkinElmerClarus ®SQ8 GC / MS 和 PerkinElmer ® TurboMatrix ™ HS-40 頂空進(jìn)樣器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件 如表 1 所示。使用全掃描（SCAN）和選擇離子掃描（SIM） 的質(zhì)譜工作模式，表 2 為 SIM 定量和定性離子列表。

提取得到的總離子流色譜圖（TIC）。當(dāng)樣品平衡溫 度為 90°C 時(shí)，多種成分可以被提取出來。萘在 15.11 分鐘出峰，其在色譜圖中響應(yīng)強(qiáng)。萘是具有高揮發(fā)性 和刺激性氣味的致癌多環(huán)芳烴，因此，在本文中進(jìn)行了 分析和量化。由于 TIC 圖較為復(fù)雜，且 9 至 12 分鐘之間 的有多重組分重疊出峰，涵蓋了三種二甲苯的保留時(shí)間 范圍，因此使用 SIR 模式來量化五種目標(biāo)化合物。樣品 中甲苯所獲得的五次提取色譜圖如圖 2 所示。每種目標(biāo) 組分的含量通過PerkinElmer提供的Excel ®宏計(jì)算而得（圖 3-7）。測(cè)定樣品含有 1498μg/kg 甲苯，60.27μg/kg 鄰二甲苯，183.3μg/kg 間二甲苯，39.42μg/kg 對(duì)二甲 苯和 124791μg/kg 萘。樣品和標(biāo)準(zhǔn)品中的目標(biāo)化合物 的相關(guān)系數(shù)優(yōu)于 0.99，表明在 90°C 下 60 分鐘后達(dá)到熱 平衡狀態(tài)。由于 MHE 的高效性，有限幾次的 MHE 循環(huán) 可以將大部分目標(biāo)組分從固體基質(zhì)中提取出來。因此， 圖 6 中標(biāo)準(zhǔn)品只有四個(gè)峰面積，表明 4 次 MHE 循環(huán)已經(jīng) 將標(biāo)準(zhǔn)品中的對(duì)二甲苯全部提取出來。精度結(jié)果如表 3 所示，RSD% 在 1.38 -1.89 之間，表明本實(shí)驗(yàn)具有高度 的可靠性。

小結(jié) 本文使用 MHE 技術(shù)可以方便地測(cè)定塑膠跑道中 VOC 的 含量。 MHE 技術(shù)簡(jiǎn)化了樣品制備過程，且可以精確測(cè)定 復(fù)雜基質(zhì)中的 VOC，尤其是基體匹配難以做到時(shí)。目標(biāo) 化合物的含量可以由 Excel ® 宏快速生成。通過標(biāo)準(zhǔn)樣品 檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性，可見本文方法是非?？煽亢蜏?zhǔn)確的。