[發(fā)明專利]利用激發(fā)態(tài)質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀進行水體嗅味物質(zhì)實時檢測的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711309149.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108051496A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 束繼年;張海旭;楊波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種利用激發(fā)態(tài)質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀進行水體嗅味物質(zhì)的檢測方法，可對水體中的嗅味物質(zhì)的成分和濃度進行在線檢測分析。首先先采集水樣并放入容量瓶中，經(jīng)過短暫的平衡，通過采樣管將頂空氣體采集，同時將質(zhì)子化劑二氯甲烷與待測空氣混合，之后引入電離器中進行電離，繼而引入飛行時間質(zhì)譜儀中進行分析。本發(fā)明可應(yīng)用于水源、居民周圍水體環(huán)境、飲用水水質(zhì)的實時在線監(jiān)測，對保障人民健康、安全具有重要意義。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對水體嗅味物質(zhì)實時檢測的方法，具體利用激發(fā)態(tài)質(zhì)子轉(zhuǎn)移技術(shù)使水體頂空采樣的嗅味物質(zhì)分子質(zhì)子化，并結(jié)合飛行時間質(zhì)譜儀對嗅味物質(zhì)進行定量分析。

背景技術(shù)

嗅味是人類最能感受到的水質(zhì)指標之一，同時也是最難進行定性定量評價和管理的指標之一。隨著人類生產(chǎn)生活的發(fā)展，人類向水體排放的污染物逐年增加，作為水源的河流、水庫、湖泊受到不同程度的污染，飲用水出現(xiàn)的嗅味問題越來越嚴重。國外自二十世紀五十年代就開展了對水體嗅味的研究，已經(jīng)在嗅味物質(zhì)的識別、分析檢測、爆發(fā)機制、預(yù)防和控制方面取得了進展。由于水體產(chǎn)生嚴重的異嗅味往往是水源遭受污染的重要表現(xiàn)，不僅影響飲用水的品質(zhì)，還影響公眾健康與安全，因而此方面的監(jiān)測和研究至今仍是世界水環(huán)境研究的熱點。

目前對于水中嗅味物質(zhì)的識別和鑒定大多采用感官識別和化學分析相結(jié)合的方法進行。嗅味物質(zhì)的感官分析指通過人的嗅覺來判斷氣味的類別和強度，最初使用嗅閾值的方法來表示。但水樣在反復(fù)稀釋過程中易使揮發(fā)組分損失，且易受人為及主觀意識的影響，實驗誤差大，缺乏重現(xiàn)性，同時無法具體描述每種物質(zhì)的氣味特征。嗅味層次分析法最初應(yīng)用在食品工業(yè)，1981年美國水行業(yè)開始使用。此方法需要4人以上的，通過專業(yè)培訓(xùn)的測試小組分別對水樣的氣味和強度進行評價，最后綜合統(tǒng)一的嗅味類型和強度平均值。氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS)是水中嗅味物質(zhì)化學分析中最為常用的方法，另外電子捕獲檢測器、氮磷檢測器、火焰離子檢測器、也常與氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用來分析特定類別的化合物。

水中嗅味物質(zhì)嗅閾值很低，因此在水中含量很低的條件下(如ng/L)就能造成嗅味，而這通常低于儀器的檢測限。目前常采用的方法是將水樣經(jīng)濃縮預(yù)處理后，再通過GC/MS進行分析。樣品的前處理方法主要包括吹掃捕集、閉路氣提分析法、固相微萃取、同時蒸餾萃取、液液萃取、攪拌棒吸附萃取法等。前三種物質(zhì)主要濃縮非極性及中間分子量的揮發(fā)性較高的嗅味有機物(如土霉味物質(zhì)geosmin與MIB)以及魚腥味物質(zhì)，蒸餾萃取和液液萃取則用于濃縮極性及分子量較大的嗅味有機物。此類方法雖然能使待測物質(zhì)的檢測限達到ng/L級別，但是檢測時間長達幾十分鐘，耗時耗力。

水中嗅味產(chǎn)生的原因極其復(fù)雜，不同地方有不同成因，所造成的嗅味種類也不同，具有很強的地域性差異。總結(jié)嗅味成因的研究資料，總體上可以將嗅味問題分為人為因素和自然因素。藻類和腐敗植物是主要的自然來源，生活和工業(yè)污水排放、農(nóng)業(yè)活動等人為活動是引起嗅味問題的主要因素。藻源性嗅味物質(zhì)，主要分為有機硫化合物、多元不飽和脂肪衍生物、胺類、萜類及其衍生物、吡嗪類等。工業(yè)廢水中含有苯及苯系物、酚類、氧雜環(huán)化合物等。美國水行業(yè)協(xié)會調(diào)查表明，自來水在工藝處理和管網(wǎng)運輸過程中，由于臭氧氧化、消毒劑、管材化合物溶出、微生物等作用，產(chǎn)生不同碳數(shù)的醛類物質(zhì)、氯化副產(chǎn)物等。總的來說，含氧、含氮有機物是水中的嗅味物質(zhì)的重要成分。

激發(fā)態(tài)質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜(excited-state proton transfer,ESPT)技術(shù)是我們實驗室自主研發(fā)的質(zhì)譜技術(shù)，它通過真空紫外光激發(fā)二氯甲烷，然后激發(fā)態(tài)二氯甲烷與水反應(yīng)生成一種復(fù)合物，這種復(fù)合物可與含氧、含氮有機物發(fā)生高效質(zhì)子化反應(yīng)，結(jié)合飛行時間質(zhì)譜儀，能夠?qū)崿F(xiàn)對該類痕量氣態(tài)物質(zhì)的實時檢測。由于水中的嗅味物質(zhì)是揮發(fā)或半揮發(fā)性有機物，根據(jù)亨利定律，揮發(fā)性溶質(zhì)在溶液中的溶解度與液面上該溶質(zhì)的平衡壓力成正比，其公式為：

P＝κ·C