文章信息
- 王德才, 禹萍, 田国华, 王金波, 张燕.
- Wang Decai, Yu Ping, Tian Guohua, Wang Jinbo, Zhang Yan.
- 气相色谱法测定原始森林空气中的6种树脂芳香物
- Determination of Resin Aromatic Watter in Backwoods by Gas Chromatography
- 林业科学, 2007, 43(7): 152-154.
- Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(7): 152-154.
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文章历史
- 收稿日期:2006-06-29
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作者相关文章
2. 黑龙江省丰林国家级自然保护区管理局 哈尔滨 150001
2. Conservation Zone Administration Bureau of Fenglin Nation Grade, Heilongjiang Province Harbin 150001
空气是人类和地球生物赖以生存的必不可少的物质,良好的空气品质能够使人感到神清气爽,精力充沛,心情愉悦。随着工业化、农业化和城市现代化进程的加快,人类生存所必须的空气环境污染程度越来越严重。因此,将森林生态资源宝贵的森林空气研究开发成可以携带的商品,改善工作、生活环境空气质量倍受关注。
森林空气中含有丰富的负氧离子,是室内空气的400~500倍(石强等,2004),而且还含有多种树脂芳香物(王志辉等,2003;Monsen et al., 1999),具有调节人体机能,消除人体疲劳作用(孙凌峰,2000)。
本文采用高效吸附剂Tenax-TA富集森林空气中树脂芳香物,直接进行热解吸,通过毛细管色谱柱分离,气相色谱火焰离子化检测器测定,为森林空气研究开发提供准确的测定方法,评价森林空气中树脂芳香物的种类、含量和分布。
1 材料与方法 1.1 仪器及试剂GC-4008A气相色谱仪、热解吸仪(北京东西电子研究所);大气采样器(上海); 盒式空气压力计(上海);标准品:莰醇、月桂烯、香茅醇、α-蒎烯、β-蒎烯和柠檬烯,均为色谱纯(DIKMA提供);标准溶液配置:准确称取上述各标准品10.0 mg,置于10 mL棕色容量瓶中,加入乙酸乙酯溶解并稀释至刻度。各标准品体积分数为1.0 mg·mL-1;吸附剂Tenax-TA (进口分装60~80目,DIKMA提供)。
1.2 样品吸附管的制备及活化1) 制备 取Tenax-TA(40~60目)50 g,在索氏提取器中,用甲醇提取活化24 h,再用戊烷提取24 h后,用氮气吹干,保存于密闭的棕色瓶中。玻璃管(70 mm×5.5 mm id)用水洗净、烘干;称取0.25 g处理后的Tenax-TA填充于玻璃管中,两端用活化后的玻璃棉封堵,并加U型钢丝固定。2)活化 将制备的Tenax-TA吸附管置于热解吸仪上,通入氮气,在300 ℃下汽化24 h,色谱检查无杂峰,两端用密封垫密封或融封,置于干燥器中保存,备用。
1.3 森林空气采样及测定1) 采样 伊春五营原始森林丰林自然保护区从海拔330~475 m处,4、8、14林班布设3个点,将活化好的Tenax-TA采样管与大气采样器连接,以0.5 L·min -1流速采集60 min森林空气,并立即将采样管密封,标记进气口,装入洁净的磨口瓶中,尽快带回实验室测定。2)测定 色谱条件:SE-30石英毛细管柱50 m×0.32 mm id×0.10 μm(中国科学院兰州化学物理研究所);柱温:初始温度80 ℃,升温速率5 ℃·min-1,终温200 ℃,平衡10 min;气化室、检测室温度250 ℃;载气流速(N2)45 mL·min-1;分流比1:30。测定:与采样进口端气流相反的方向将采样管装入热解吸仪内,迅速加热250 ℃热解吸10 min。然后采用三通阀通入载气,将热解吸的树脂芳香物带入色谱柱,经程序升温分离,火焰离子化检测器检测。相对保留时间定性,外标法定量。6种标准芳香物质的色谱图见图 1。
影响热解吸效率的主要因素有热解吸温度和热解吸时间。本文在解吸时间10 min不变的条件下,选择150、200、250 ℃ 3个解吸温度分析所配制的6种混合标准物,结果6种标准物在150 ℃下就可以全部解吸,但为提高解吸速率,保证样品中挥发性芳香物全部解吸,本文选择200 ℃为热解吸温度。
在热解吸温度200 ℃条件下,分别选择解吸时间5、10、15 min,对6种标准混合物进行分析,结果6种标准化合物在5 min可以全部解吸,但考虑到样品中芳香物较多,为使其全部解吸,本文确定解吸时间为10 min。
2.2 标准工作曲线取一定量1.0 mg·mL-1的6种标准物标准溶液,用乙酸乙酯配制成0、10.0、50.0、100.0、150.0、200.0 μg·mL-1混合标准系列,取5 μL各浓度混合标准液,分别注入到6支已活化好的吸附管中的玻璃棉上,迅速安装到解吸仪上,室温下通入N2载气,流速为20 mL·min-1,10 min后取下,依次进行,制备标准吸附管。按色谱条件和热解析条件进行测定,以吸附6种混合标样的峰面积对标样相应的浓度绘制标准曲线。结果6种标准物的外标曲线相关系数r为0.998 1~0.999 9;以仪器信噪比S/N=3,计算6种芳香物的检测下限均在0.03~0.21 mg·m-3范围。
2.3 方法的精密度、准确度本文采用吸附管加标回收及重现性试验,配置6种芳香物标准物溶液50、100、150 mg·mL-1高、中、低3种浓度,准确吸取各浓度溶液1 μL加到吸附管上,并安装到大气采样器,以0.5 L·min-1流速,采集洁净空气10 min,取下密封备分析用,依次进行。同时采集不加标准样的吸附空白管。色谱条件和热解吸条件进行测定,每个浓度重复测定6次,相对保留时间定性,外标法定量。结果经统计学处理,回收率和相对标准偏差RSD见表 1。
从表 1可见:6种树脂芳香化合物的平均回收率在90.1%~100.9%,重现性RSD在5.1%~7.7%,示出良好的准确度和精密度。
2.4 样品测定在本研究测定方法最佳的条件下,对伊春五营原始森林丰林4、8、14林班,海拔330、370和475 m处采集森林空气进行色谱分析,结果见图 2和表 2。
采用标准物相对保留时间定性,鉴定出6种树脂芳香物,计算其含量列入表 2中。从结果可见:森林空气中含有较多的挥发性芳香物,海拔在457 m采样点高于其他两点,该采样点以红松(Pinus koraiensis)、杜鹃(Rhododendron spp.)等植物为主,分析与周围植被有关。
3 小结本文采用热解吸毛细管气相色谱法测定原始森林空气中挥发性树脂芳香物,操作简单、灵敏度高、准确可靠、重现性好。利用高效Tenax吸附剂富集芳香化合物,吸附效率高,解吸速度快,滞留因子小,是富集空气中芳香化合物良好的吸附剂。
该方法不仅可用于森林空气开发中挥发性树脂芳香物检测,也适用于森林植物挥发油开发中芳香物的分析研究。
石强, 舒惠芳. 2004. 森林游憩区空气负离子评价研究. 林业科学, 40(1): 36-40. |
孙凌峰. 2000. 植物精油及萜类成分的生物活性. 江西师范大学学报:自然科学版, 24(2): 159-162. |
王志辉, 白郁华. 2003. 西双版纳地区三叶橡胶树异戊二烯和单铁烯排放机理初步研究. 北京大学学报:自然科学版, 39(4): 512-516. |
Monsen R, Lenlau M. 1999. Biologcal aspects of constructiong biological hydrocarbon inventories. Atmospheric Environment, 29: 2989-3002. |