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上海斯邁歐分析儀器有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度計(jì) |
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安捷倫氣質(zhì)聯(lián)用儀GC/MS對(duì)火災(zāi)殘留物進(jìn)行快速分析
2022-5-18 閱讀(233)
摘要：本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)介紹了一種使用安捷倫微吸附氣體采樣器 (CTS) 確證助燃劑的創(chuàng)新方法,該采樣器依據(jù)毛細(xì)管柱吸收原理。CTS 具有在 1 min 內(nèi)快速采集空氣中殘跡和有毒化合物的優(yōu)勢(shì)。本研究使用 97 RON（研究法辛烷值）辛烷汽油作為標(biāo)樣，并將樣品中的芳香族化合物 (m/z = 91) 與標(biāo)樣中的芳香族化合物進(jìn)行對(duì)比以確認(rèn)助燃劑的類(lèi)型。結(jié)果證明此方法是確證助燃劑類(lèi)型的一種有效方法。
前言縱火會(huì)引起嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失、損傷甚至是死亡。調(diào)查火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的可疑來(lái)源可以確定是否為蓄意縱火。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)分析火災(zāi)殘留物可以追蹤可能引起火災(zāi)的痕量助燃劑。助燃劑包括：汽油、煤油、柴油、民用燃料油、酒精、礦物溶劑油和石油溶劑。通常對(duì)火災(zāi)殘留物樣品中的痕量烴類(lèi)助燃劑進(jìn)行分析。質(zhì)譜技術(shù)用于鑒定和消除生成譜圖中的熱分解干擾物。通過(guò)對(duì)比標(biāo)樣和樣品的色譜圖來(lái)確證化合物類(lèi)型。通過(guò)查看關(guān)鍵離子的單個(gè)質(zhì)譜圖來(lái)進(jìn)行此對(duì)比。然而，由于樣品被火災(zāi)嚴(yán)重?fù)p壞，很難對(duì)其進(jìn)行獲取，所以并非總能實(shí)現(xiàn)有效的對(duì)比。因此，樣品收集就成為上述分析的關(guān)鍵步驟。從火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)收集樣品是有必要的，因?yàn)槿绻褂弥紕┑脑?huà)，這是能夠找到痕量助燃劑的地點(diǎn)。在 CTS 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)前，固相微萃取 (SPME) 技術(shù)是收集此類(lèi)樣品的科學(xué)選擇。SPME 的優(yōu)勢(shì)之一是其良好的濃縮能力 [1]。相對(duì)的，它的劣勢(shì)是需要 30 多分鐘才能采集到痕量樣品。本研究將詳細(xì)介紹基于 Snifprobe 相同原理的空氣采樣技術(shù) CTS[2]。CTS 能夠在幾秒到幾分鐘內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)氣體取樣，且能夠在現(xiàn)場(chǎng)使用。使用 Agilent 5975T LTM 氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)，僅需幾分鐘就能完成一個(gè)樣品的分析。由于汽油是常見(jiàn)的助燃劑，因此本研究嘗試對(duì)火災(zāi)殘留樣品中的汽油進(jìn)行鑒定。CTS 是一款能裝載 6 根捕集柱的空氣采樣器。它能夠同時(shí)裝六根不同極性的捕集柱。不同的柱選擇組合提供了更大的應(yīng)用靈活性。本應(yīng)用開(kāi)發(fā)了一種使用 Pora PLOT Q 柱作為捕集柱的方法。將本方法的性能與上海市現(xiàn)場(chǎng)物證重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、刑事科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)的常規(guī) SPME 方法進(jìn)行了比較。通過(guò)六個(gè)上海消防站完成驗(yàn)證測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)部分試劑與化學(xué)品本研究使用的所有化學(xué)品都來(lái)自上海市現(xiàn)場(chǎng)物證重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、刑事科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)。常用的助燃劑包括：97 RON 汽油、煤油和小分子有機(jī)溶劑。儀器和材料該分析在裝配熱分離進(jìn)樣桿 TSP (G4381A) 的 Agilent 5975T LTM氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)上進(jìn)行。使用 CTS 系統(tǒng)制備樣品，在 Agilent HP-5ms LTM 柱（10 m × 0.18 mm，0.18 µm）上分離樣品。
樣品前處理將一定體積的液態(tài)汽油注入到 5 L 玻璃瓶中，然后平衡 6 h，使用CTS 直接從瓶頂空層采樣，進(jìn) 5975T 分析確認(rèn)汽油組分。
結(jié)果與討論捕集柱的選擇和 CTS 工作條件的優(yōu)化本研究需要一個(gè)具有足夠大吸收容積的短捕集柱。因此選用 PoraPLOT 系列色譜柱。為了與安捷倫標(biāo)準(zhǔn)密封墊圈匹配，我們使用0.32 mm 和 0.53 mm 色譜柱作為捕集柱?？紤]到微量瓶的高度和易移除性，20 mm 的色譜柱更加適合。文章選擇 Agilent Pora PlotQ 色譜柱（20 × 32 mm，20 µm），因?yàn)樵撋V柱能吸附汽油中的大部分組分。CTS 泵測(cè)試條件為流速 60 mL/min 保持 1 min，因?yàn)檫@些設(shè)置能為測(cè)試的樣品提供良好的分析結(jié)果。汽油的鑒定汽油是烴類(lèi)化合物的混合物，這些烴類(lèi)由正鏈烷烴、環(huán)烷烴、烯烴和芳香化合物組成。環(huán)烷烴、烯烴和芳香化合物可以提高汽油的辛烷值，而正鏈烷烴則帶來(lái)反效果。芳香族化合物大多數(shù)為苯、甲苯和二甲苯的混合物。汽油的組分根據(jù)原油來(lái)源、加工方法和用途的不同會(huì)有顯著不同，由于芳香族化合物是汽油的典型指標(biāo)，本研究使用芳香族化合物作為鑒定汽油的主要指標(biāo)。我們將樣品中的組分與汽油標(biāo)樣進(jìn)行了比較。
汽油標(biāo)樣的制備將 1 µL 的 97 RON 辛烷汽油置于 5 L 的玻璃瓶中進(jìn)行揮發(fā)。揮發(fā)結(jié)束后，抽取 60 mL 頂空氣體。圖 1 為汽油的總離子流圖 (TIC)。如圖所示，幾乎所有可以看到的峰都為芳香族化合物峰。表 1 列出了捕集到的汽油組分。采用結(jié)合了 NIST EPA 數(shù)據(jù)庫(kù)的 AMDIS軟件進(jìn)行組分鑒定。AMDIS 軟件可以解卷積一些疊加峰，因此使用快速 5975T 方法不必?fù)?dān)心化合物共流出。
CTS 方法與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法的比較在中國(guó)，固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用方法是標(biāo)準(zhǔn)的法醫(yī)學(xué)分析方法。樣品前處理時(shí)間為 40 min，配置 VF-5ms (30 m × 0.25 mm, 0.25 µm)柱的氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)分析時(shí)間為 40 min。當(dāng)采用配置 HP-5ms 柱(10 m × 0.18 mm, 0.18 µm) 的 Agilent 5975T 氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)時(shí)，我們可以將分析時(shí)間縮短約 5 倍。CTS 方法只需要 1 min，這是樣品前處理的一大改進(jìn)。圖 2 為采用 SPME 方法進(jìn)行氣油分析的TIC 和 EIC 譜圖。其中任何一種方法都能使所有主要組分相對(duì)應(yīng)。因此，CTS 采樣技術(shù)可以在實(shí)際應(yīng)用中替代 SPME。實(shí)例研究本研究測(cè)試了幾種由上海司法鑒定所提供的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際樣品。用戶(hù)報(bào)告由一些消防站提供。在這些報(bào)告中，CTS 均成功應(yīng)用于汽油、香蕉水等樣品。經(jīng)確定，汽油引起的火災(zāi)殘留物的所有主要組分與汽油標(biāo)樣相匹配。
火災(zāi)殘留物中的汽油鑒定汽油中的特殊組分為芳香族化合物，如帶短鏈和長(zhǎng)鏈的甲苯和二甲苯。它們均含有 m/z 91 的特征離子。這些質(zhì)量是汽油中大多數(shù)芳香族化合物的分子量。由于這些芳香族化合物是汽油中*代表性的化合物，因此對(duì)它們進(jìn)行比較。CTS 采樣技術(shù)只采集氣體樣品，無(wú)需額外的溶劑清洗步驟，因此在氣質(zhì)聯(lián)用分析中，基質(zhì)效應(yīng)極低，干擾物極少。這一優(yōu)勢(shì)為汽油鑒定提供了良好的基礎(chǔ)。圖 3 為汽油標(biāo)樣和火災(zāi)殘留物中汽油殘留的 EIC 疊加圖。黑色譜圖（大圖）為典型的汽油樣品色譜圖，藍(lán)色譜圖（小圖）為樣品色譜圖。燒焦的牛仔布作為用于分析的火災(zāi)樣品。圖 3 顯示了兩種色譜圖具有良好的相關(guān)性。通過(guò)比較組分的相對(duì)含量和類(lèi)型，能夠證明火災(zāi)是由汽油引起的。
香蕉水的鑒定香蕉水，也叫稀釋劑，通常用于顏料的稀釋。由于這種物質(zhì)很容易獲得，所以它常用于助燃劑。其主要成分為二甲苯和乙酸丁酯。汽油和香蕉水的主要區(qū)別在于二甲苯的含量。香蕉水通常含有高含量的二甲苯和乙酸乙酯。CTS 可在一分鐘內(nèi)直接采樣。將兩根捕集柱上的樣品脫附到氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)。圖 4 顯示了汽油標(biāo)樣和香蕉水的 EIC 疊加圖。CTS 為現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)提供了有力的支持。CTS 的擴(kuò)展應(yīng)用CTS 也可用于檢測(cè)航空煤油和航空柴油。圖 5 為柴油的 TIC 圖，圖 6 為航空煤油的 TIC 圖。表 2 顯示了柴油的輕質(zhì)組分，表 3 標(biāo)出了航空煤油的輕質(zhì)組分。
結(jié)論微吸附氣體采樣器 (CTS) 能夠直接比較標(biāo)樣和燒焦材料樣品汽化的烴類(lèi)和其他有機(jī)物，從而確定火災(zāi)中的助燃劑類(lèi)型。利用 CTS采樣器和車(chē)載式 Agilent 5975T LTM 氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)的選擇性，可以消除樣品的基質(zhì)化合物，從而獲得了出色的相關(guān)性。CTS 空氣采樣技術(shù)和 5975T GC/MSD 技術(shù)為火災(zāi)助燃劑的鑒定提供了一種快速而可靠的方法。
