气相色谱-单光子电离飞行时间质谱的联用及在柴油组分表征中的应用

建立了一种气相色谱(GC)与单光子电离-飞行时间质谱(SPI-TOF MS)联用(GC/SPI-TOF MS)的分析方法。首先,设计了一种双层套管的传输管用于连接GC与SPI-TOF MS,实现了GC与单光子电离离子源的无缝连接。在此基础上,以n-十五烷标准品和苯/甲苯/二甲苯的标准气为对象,对电离源的重要电压参数进行了优化,得到了纯净的分子离子峰,实现了对各类有机物的快速和准确定性。最后,将该方法用于分析柴油中的挥发性与半挥发性有机物,获得了柴油组分的二维GC×SPI-TOF MS谱图。不需要复杂的谱图解析和数据处理,根据谱图中离子的质荷比(m/z)归纳了柴油的主要成分,包括脂肪烃、芳香烃和含量很低的苯并吡咯等含氮化合物;根据色谱的保留时间将柴油中的同分异构体区分开来。结果表明GC/SPI-TOF MS法是一种简单、有效的分析方法,非常适于柴油及复杂环境样品等的分析表征。     

在线二维集束毛细管柱-高气压光电离-飞行时间质谱用于单萜类化合物的快速测量

单萜类化合物是大气中生物源挥发性有机物（BVOCs）的一个主要组分，具有同分异构体种类多、寿命短、浓度低、时空变化快等特点。将集束毛细管柱（MCC）和高气压光电离-飞行时间质谱仪（HPPI-TOF MS）相结合，搭建MCC-HPPI-TOF MS联用装置，并开发一种二维GC-MS快速在线检测方法，用于单萜同分异构体的快速定性和定量分析。实验结果表明，在无任何样品预富集的前提下，该方法可在180 s内实现α-蒎烯、β-蒎烯、α-萜烯、γ-萜烯、3-蒈烯及柠檬烯等6种单萜同分异构体的在线检测，检出限（LODs）低至μg/m³量级。该方法已经用于松树和柏树枝叶释放出的单萜化合物的快速在线分析，展示了其在环境监测、过程分析等领域复杂混合物样品在线检测的能力和应用前景。     

磁增强光电子电离便携式飞行时间质谱仪的研制及其在挥发性还原态硫化物测量中的应用

还原态硫化物是大气主要污染物之一。本研究利用自行研制的磁增强光电子电离便携式飞行时间质谱,对还原态硫化物的测量方法进行了研究。光电子由真空紫外灯发射的10.6 e V的光子照射金属电极表面产生,通过调节引出电压控制光电子能量发生光电子电离。为提高光电子电离的效率,在电离区中设置了环形磁铁。利用SIMION软件模拟发现磁场的引入使电子呈螺旋运动,增加电子运动路径,同时实现电子向电离区中心的汇聚。实验结果表明,磁场的引入使3种还原态硫化物H2S,SO2和CS2的灵敏度分别提高了5.3、9.4和6.9倍,50 s检测时间对3种物质的检测限分别达到0.14、0.52和0.31 mg/m3(S/N=3)。结果表明,磁增强光电子电离的便携式飞行时间质谱仪有望应用于挥发性硫化物的源排放在线监测。     

非接触热解析封闭式低温等离子体电离源质谱法快速分析3种农药残留

利用低温等离子体电离源微型离子阱质谱建立了一种常压离子化质谱直接、快速、定量分析农药残留的新方法。低温等离子体电离源与质谱进样口处于封闭金属腔体内部,在负离子探测模式下,将样品放置于低温等离子体电离源前的采样平台上,利用卤素灯快速无接触热解析样品。结果表明,封闭离子源更具优势,通过对加热时间、辅助气流流量等条件的优化,实现了对3种农药在0.5~10 mg/L范围内的定量分析,相对标准偏差控制在11%左右,5 s内的样品检出限均在pg量级。该检测方法无需样品前处理,样品可直接检测,分析时间快,有望广泛应用于有机和绿色果蔬中农药残留的快速检测。     

电冷阱富集-光电离移动质谱快速检测痕量挥发性有机物

采用电动制冷机设计并搭建了一套低温富集-高温解析冷阱装置,与光电离移动质谱联用,实现了大气中痕量挥发性有机物(VOCs)快速、自动富集检测。与传统冷阱制冷方式相比,电动制冷机低温可至!196℃,体积小巧、无制冷剂消耗、便于携带。利用冷阱结合在线质谱分析了苯、甲苯和二甲苯混合气,对冷阱各参数进行了优化,结果表明:冷阱富集后苯、甲苯和二甲苯的信号强度分别提高了212、254和242倍,回收率分别达到98%、87%和85%,单样品分析时间14 min。将电冷阱结合移动式在线质谱直接分析含有39种VOCs的EPA TO-14标准混合气和室内环境空气,仪器灵敏度低于国家对室内空气中VOCs阈值。电冷阱富集在线移动式质谱可以实现大气、室内环境中痕量VOCs快速富集检测,在挥发性有机污染物现场、实时监测中具有重要的应用潜力。