[发明专利]一种基于GC-QTOF构建的VOCs非目标筛查方法

说明书

本发明提供了一种基于GC‑QTOF构建的VOCs非目标筛查方法，步骤如下：在70eV，230℃质谱条件下分析，得到的质谱信息与谱图库比对；在15eV，230℃质谱条件下寻找分子离子峰，计算化合物精确质量的质量准确性误差；质谱图中查看是否存在同位素离子峰簇，若存在，依据同位素原则判断卤素原子；构建VOCs的保留时间与沸点的预测模型，对模型预测的保留时间与鉴定出的化合物测得的保留时间进行比较；将标准样品的质谱信息与未知样品中鉴定化合物的信息进行对比，确证最终鉴定结果。本发明用于大气环境中的挥发性有机物的未知物分析，更全面地了解环境中VOCs的种类和水平，为环境中非目标VOCs筛查提供方法支持。

技术领域

本发明涉及通过气相色谱四极杆飞行时间质谱(GC-QTOF)构建挥发性有机物的非目标筛查方法，属于大气环境监测技术领域。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是沸点在50℃～260℃之间，常温下以蒸汽形式存在的有机化合物的总称。近年来，由于工业的快速发展，与人为活动有关的VOCs排放量急剧增加。VOCs是大气中一类重要的污染物，会与空气中的氮氧化物发生反应，产生臭氧，或者引发光化学烟雾等一系列环境问题。而且，不少VOCs可以通过皮肤接触、呼吸等途径对人体产生健康影响，一些VOCs还可能具有致癌性，因此，大气环境中VOCs的污染受到越来越多的关注。

摸清大气中VOCs的组成和含量，是对其进行环境管控的前提和基础。常用的VOCs分析方法一般是首先确定待检测的目标化合物，然后基于购买的标准样品对目标化合物进行定性和定量分析。我国生态环境保护部颁布了一系列标准，监测的目标物数量逐年增加，从以前主要包含非甲烷总烃、甲苯等几种指标，到最新的《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》中受关注的目标物已增加至117种，但人类生产和生活中VOCs来源广泛、种类繁多，采用既定的VOCs目标物清单来分析，很可能会出现主要污染物缺失，而无法反映真实的污染情况，这是大气VOCs分析中经常遇到的问题。

目前，气相色谱-质谱联用(GC-MS)是主流的VOCs分析仪器，其分析的主要依据是四极杆质谱仪测得的质谱图进行谱库检索，以匹配度的高低确认化合物。然而，在分析未知的复杂样品时，往往会出现同一色谱峰对应多个匹配度都很高的化合物。由于四极杆质谱一般分辨率较低，无法进一步对分析结果进行定性识别，会出现定性错误的情况。如果出现定性错误，即使购买标样，也无法解决这个问题，只会白白增加成本。因此，VOCs分析的关键是第一步的定性正确。此外，目前市场上可获得的VOCs分析标样的种类远远少于需要关注和测试的VOCs的种类，这是VOCs分析中容易遇到的第二个难题。

近些年，由于分析仪器的发展，高分辨质谱逐渐被应用到环境监测和分析中。其中，GC-QTOF既保留了气相色谱的分离功能，飞行时间质谱又具有比较高的质量分辨能力，可以有效降低定性错误的机率，并提高定量的精度，被应用于污染物定性和定量分析。由于GC-QTOF具有较高的质量分辨能力，在样品分析时，不仅可以进行目标物明确的靶标分析，还可以进行目标物不确定的非靶标分析，也称为非目标筛查分析。

“Environmental Pollution.2014,184:25-32”使用液相色谱轨道离子阱高分辨质谱对污水中的除草剂、紫外线吸收剂等进行了非目标筛查，鉴定出11种污染物。“J.Hazard Mater.2017,376:153-159”使用GC-QTOF对废水进行了非目标筛查分析，筛查出99种污染物，包括农药、除草剂、多环芳烃、酚、邻苯二甲酸酯、药物和个人护理产品等。“Environ.Sci.Technol.2018,52(5):2878-2887”用GC-QTOF对灰尘中的增塑剂、有机磷阻燃剂、化妆品成分、生物杀菌剂和全氟化合物等半挥发性有机物进行了非目标筛查，识别出27种化合物，并进一步采用标准样品确证出17种污染物。“Environ.Sci.Technol.2018,52(12):6881-6894”基于160种可疑名单，采用LC-QTOF对废水中个人护理品、全氟化合物和人造甜味剂等物质进行了筛查，初步鉴定出40种化合物。