41 / 2023-04-24 16:24:39

室内表面有机膜中半挥发性有机物的实时直接分析技术研发

室内表面,半挥发性有机物（SVOC）,实时直接分析技术,高分辨质谱

    室内环境中SVOCs的动态变化可能会导致人群的暴露水平呈现空间和时间的异质性，因此了解其动态变化规律非常重要。室内表面覆盖着一层10 nm-30 nm的薄膜，由半挥发性有机物（SVOCs）沉降形成。由于室内相对表面积比约为3 m²/m³，比室外（约为0.01 m²/m³）高2-3个数量级，对于logK_OA为10-14的SVOCs，分配在室内表面膜中的SVOCs总量预估要比室内空气中的总量高出上百倍。此外，近年来的研究表明，室内空气中的气态有机物能可逆地吸收于表面膜中，在空气和有机膜之间相对较快地达到平衡；而申请人所在课题组之前的研究表明，这种分配对环境因子变化的响应可能是十分迅速的。有研究表明，在通风速率增加3-5倍的情境下，室内典型SVOCs的浓度在开窗通风数小时内没有显著下降，推测表面膜作为储库可能对室内SVOCs的水平起到显著的调节作用，并能很大程度上缓冲空气中SVOCs浓度对环境因素（如通风速率增加）的响应，进而增加室内SVOCs较高浓度暴露的时间。Weschler等研究者提出，表面膜是室内环境中SVOCs的一个重要源、储库和反应池（如与室内臭氧发生氧化反应），基于该相的研究对于理解室内SVOCs的动态水平和反应过程具有启示意义。

    表面膜富集为室内SVOCs的表征提供了新的技术发展方向，具有成本低、噪音小、放置方便等优点，更适宜用于大区域范围或特殊场景下（如儿童房）室内污染物的采集。目前对于表面膜的研究，国内外学者通常通过直接擦拭不透水材料（由室内常见材料制成，如玻璃、金属或陶瓷），用有机溶剂提取擦拭后无尘纸，再利用气相或液相-质谱进行有机膜的量化分析，甄别了其中的关键物种，如邻苯二甲酸酯、多环芳烃等；同时，利用所测浓度结合分配模型推算SVOCs在室内气相、颗粒相、灰尘相中的平衡浓度，阐明表面膜对室内SVOCs浓度水平和停留时间的重要影响。但上述方法所需擦拭的材料表面积通常较大，且分析时长较长，难以实现对表面膜中SVOCs浓度的高时间分辨率测量，这阻碍了对室内SVOCs快速动态变化的捕捉。

    为深入理解表面膜的调节作用，关键环节之一是建立室内表面膜高效准确的监测分析技术，针对SVOCs的浓度进行高时间分辨率测量，以支持室内表面膜中SVOCs动态行为及环境影响因素的研究，甚至可以结合国内外已有的气相与颗粒相的在线监测，深入对室内多环境相中SVOCs环境行为的研究。

    本研究以表面膜为目标介质，建立无前处理步骤的室内SVOCs快速高质量分辨分析技术。采用实时直接分析电离源（DART）结合超高分辨四级杆串联傅里叶变换质谱（FTMS）或三重四极杆/线性离子阱复合质谱（QTRAP-MS/MS）直接解析离子化石英管上采集的表面膜，优化所建立方法的DART离子源的关键参数，包括离子源内加热管温度（100℃-500℃）、解离气溅射角度和格栅电极电压等，提高方法的灵敏度和准确度。优化DART-MS条件后，在最佳分析条件下识别出表面膜中的典型SVOCs，建立标准曲线，确定定量检测的线性范围、检测限、回收率等；同时，对真实室内的表面膜样品进行定量分析，将所测得的浓度与通过传统的索氏提取-液相色谱质谱联用技术所测得的浓度相对比，确定所建立的分析方法的准确性，为了解SVOCs的动态变化规律提供强有力的技术支撑。