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       挥发性有机化合物（VOCs）已经被公认为主要的空气污染源，相关部门将其作为一级污 染和二级污染（例如：光化学烟雾）根源进行管制。美国环境保护署根据 1990 年《清洁空气法》（CAA）确定了 189 种有害空气污染物，其中 51% 是挥发性有机化合物。《清洁空气法》为空气中挥发性有机化合物和臭氧污染的监测提供了进一步的法规和指导。 美国环境保护署的《臭氧前体物取样和分析的技术支持文件》（EPA/600-R-98/161  (1998)）¹ 列出了 57 种臭氧前体物目标分析物，而美国各州也提出了建立光化学评估监 测站（PAMS）的要求。 

       2017 年，美国环境保护署就所有光化学评估监测站发布了指导意见 ² ，强烈建议这些站点通过气相色谱法 ³ 分析 27 种主要化合物和 37 种可选化合物，以每小时为周期收集特定挥发性有机化合物的测量值。同年，ZG也出台相应法规，要求相关机构监测 PAMS diyi版指南中规定的 57 种挥发性有机化合物，13 种醛类和酮类化合物，以及 47 种卤代 烃化合物和含氧挥发性有机化合物。

       珀金埃尔默 TurboMatrix™ 300 TD 是一款GX的热脱附仪， 专门用于 C2‒C12 碳氢化合物的自动取样和浓缩。当与珀金埃尔默 Clarus^® GC 联用时，Turbomatrix™ 300 TD 可根据监管要求，轻松准确地分析环境空气样品中的挥发性有机化合物含量。这套系统是臭氧前体物分析的黄金标准，具有重现性高、 定量限低的优点。 

       本文详细介绍了利用珀金埃尔默 TurboMatrix Online 300 TD 和 Clarus 580 GC 监测多种挥发性有机化合物的方法。本应用报告显示，监测结果具有良好的再现性、线性和检出限值。

实验 

仪器 

       本实验中，我们使用珀金埃尔默 Clarus 580 Dual GC/FID 和 TurboMatrix Online 300 TD，具体实 验条件如表 1 所 示。 BP-1 色谱柱（50m×0.22mm×1.0μm）为主分析柱，直接与热脱附传输管线相连。经典的 Alumina PLOT 色谱柱则用于分离样品中较轻的组分。较重的组分则采用ZX切割技术进行分离，通过熔融二氧化硅毛细限流管和 D-Swafer™ 工具包切换到火焰离子化检测器（FID）进行分析。系统原理图见图 1。 本研究采用增强型空气监测阱来浓缩目标化合物。依据之前一份关于环境空气监测的应用报告 ⁴ ，在两个吸附剂的前面设置一个由弱吸附剂组成的小缓冲区，可以提高较重组分的精度和回收率。

标准气体 

       校准气体混合物，PAMS 标气和 TO-15 标气皆购自 Linde Gas公司，并采用动态稀释装置（Besser Technology 公司）进行稀释。

结果和讨论 

       低碳通道和高碳通道校准标准的色谱图如图 2 和图 3 所示， 目标化合物具有良好的峰形和基线分离。ZX切割时间设定 为 9.8 分钟，因此，洗脱时间早于顺 -1,2- 二氯乙烯的化合物 被切换到 PLOT 色谱柱进行进一步分离，其他化合物则通过 毛细限流管后进行检测。表 2-3 总结了浓度为报告限时的保留 时间（RT）、方法动态范围和信噪比（S/N）结果。所有化合 物的线性系数（r² ）均在 0.996 以上，这表明此次分析在浓度 介于 1-40 ppbc 之间具有可靠性。通过在规定浓度下分析 6 个重复样品，确定了保留时间的稳定性、峰面积精度和信噪比。

表 1. 分析参数

图 1. Online TD-GC 系统的原理图。

图 2. 浓度为 50 ppbc 时低碳通道（A）和高碳通道（B）的 PAMS 标气的色谱图。 

表 2. PAMS 组分低碳通道，浓度在报告限的各化合物保留时间（RT）、方法动态范围和信噪比（S/N）结果。

表 3. PAMS 组分在高碳通道，浓度在报告限的各化合物保留时间 (RT)、方法动态范围和信噪比（S/N）结果。

图 3. 浓度为 100 ppbc 时低碳通道 (A) 和高碳通道 (B) 的 TO-15 标气的色谱图。

总结

       本文利用配有在线空气取样附件的 TurboMatrix  300 TD 热脱附仪收集、浓缩和脱附各种挥发性有机化合物，再通过配有 D-Swafer 的 Clarus 580 GC 分 析样品。增强型空气监测阱提高了较重组分的分析精度与回收率。本文各项数据显示了 PAMS 和 TO-15 标气目标化合物列表中的各个组分的分析结果良好，进而体现 Online TD-GC 系统具有良好的扩展应用范围。

参考文献

1.PAMS TAD http://www.epa.gov/ttn/amtic/fifiles/ambient/pams/  newtad.pdf.  

2. PAMS Required Quality Assurance Implementation Plan  https://www3.epa.gov/ttnamti1/fifiles/ambient/pams/PAMS%20 Quality%20Assurance%20Implementation%20Plan_092716_ V4.0.pdf. 

3. https://www3.epa.gov/ttnamti1/fifiles/ambient/pams/targetlist.pdf. 

4. National EPA policy VOC monitoring in the key cities-2018.pdf.  

5. Miles Snow, 2018. Improvements to Ambient Air Monitoring  (U.S. EPA PAMS) Using a Clarus 690 Gas Chromatograph.  PerkinElmer Application note.

研究目的

本研究旨在证明 Sievers*M9 TOC 分析仪能够通过分析 TOC 浓度来有效检测和量化思泰瑞生命科学公司（STERIS Life Sciences）生产的清洁剂中的非导电性化合物的含量。

背景信息

很多行业在转换产品之前都会用思泰瑞清洁剂来清洗生产设备。在清洁验证时，必须确定生产设备的Z 后冲洗液中没有残留的清洁剂或药物。残留的清洁剂、污染物、或其它化合物既可能是有机物，也可能是无机物，而在检测有机物和无机物时需要采用不同的分析方法。人们用电导率来检测普通清洁剂，但残留的清洁剂中常有痕量的有机物，而人们无法用电导率来检测有机物。如果不能将生产设备清洗干净，就会影响产品质量。因此，检测清洁剂中残留的碳污垢，就成为综合评估清洁工艺的重要环节。本研究中的 M9 分析仪数据表明，TOC 分析能用来有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到了补充作用。

样品制备

选择思泰瑞生命科学公司生产的以下 4 种清洁剂，进行初步比对和分析：

• CIP 100（基本清洁剂）

• CIP 220（酸性清洁剂）

• ProKlenz NpH（中性清洁剂）

• Spor-Klenz RTU（酸性清洁剂）

将以上各种清洁剂稀释到 0.01％，然后确定其碳含量（质量比）。基于稀释到 0.01％的清洁剂溶液所提供的碳含量，分别将各清洁剂制备成 5 ppm TOC 溶液。向 5 ppm TOC 清洁剂溶液中分别加入 1 ppm、10 ppm、25 ppm、50 ppm 的非导电性有机化合物，再用 Sievers M9 分析仪分析其 TOC 和电导率。所有清洁剂溶液均在干净的低 TOC 玻璃器皿中制备，然后立即移到 Sievers 认证的电导率和 TOC 双用途（DUCT）样品瓶中。 M9 分析仪的自动加试剂功能（Autoreagent）能够确定分析所需的Z佳试剂流量。对所有样品重复测量 5 次，不舍弃任何一次测量结果。

CIP 100 分析

TOC 回收率：添加 KHP 的 5 ppm CIP 100

电导率回收率：添加 KHP 的 5 ppm CIP 100

CIP 220 分析

TOC 回收率：添加蔗糖的 5 ppm CIP 220

电导率回收率：添加蔗糖的 5 ppm CIP 220

ProKlenz NpH 分析

电导率回收率：添加蔗糖的 5 ppm ProKlenz NpH

Spor-Klenz RTU 分析

TOC回收率：添加蔗糖的 5 ppm  Spor-Klenz RTU

电导率回收率：添加蔗糖的 5 ppm  Spor-Klenz RTU

总结

• 对于以上 4 种情况，在 0.5 - 20 ppm 范围内，残留清洁剂和有机混合物的 TOC 响应都是线性的。

• 在相同的 TOC 范围内，关于来自非导电性有机化合物对电导率的影响，正如预期，电导率响应是水平的。

• 在 1.5 - 150 μS/cm 范围内，电导率能有效检测清洁剂，却无法检测非导电性有机污垢。

• 清洁剂基体不会妨碍痕量 TOC 的检测。

结论

在清洁验证时，电导率用来检测残留的清洁剂，但本研究中的数据表明，如果仅用电导率来评估对有机碳的清洁程 度，则远远不够。尤其是当生产设备上沾有非导电性有机化合物时，如果仅靠电导率来评估清洁程度，就会使人们误以为生产设备很干净。TOC 分析能有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到补充作用，因此用 TOC 和电导率双管齐下就能克服上述局限性。Sievers M9 分析仪能够同时测量 TOC 和电导率，提供准确和精确的有机和无机污染物信息，作为全面评估清洁工艺的依据。