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GC/MS进行现场危险品处理和化学确认的应用
前言
急救人员首先依靠他们的知识和经验，然后依靠他们工具箱中的工具来保证自己和公众的安全。化学场景可能是混乱的，迅速获得可行的信息非常必要。未知的事物充满危险性，在工具包中拥有正确的工具并了解它们的能力对于任务的成功起到关键作用。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)是一种为急救员提供现场化学信息和可行情报的工具。
危险物质的现场反应对于急救人员来说是一个重大的挑战。通常情况下，急救人员到达现场后几乎得不到任何信息。威胁会迅速变化，使得战术决策变得更加困难。在危险物品现场快速识别化学物质的能力对于保护急救人员、公众和周围环境至关重要。
急救人员依靠一套工具在现场进行化学探测和识别。并非所有应急人员都能使用同一套工具，因此在某些情况下，联合应对是必要的。关于所有类别化学探测设备的基线工作知识非常重要，因为每个传感器都有一个与可操作的结果相关的目的(表1)。此外，每个工具都可以与其他技术一起使用。
佩戴防护设备时，FLIR Griffin G510 便携式气质用于高温区的检测
便携式、经济有效的比色工具和爆炸下限表（LEL）能够帮助检测一类化学威胁的存在。比色测试工具最常用于快速推测化学物质的信息，应用范围从化学战、有毒工业化学品到致幻毒品。
图1-空气筛查模式下的FLIR Griffin G510 便携式气质分析化学泄漏
便携式光谱工具，如拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、离子迁移谱仪（IMS）和高压质谱仪（HPMS）可以假定识别化学威胁，但选择性有限（能够区分和识别一种化学物质和另一种化学物质），限制来自这些设备的信息的最终影响。理想情况下，响应小组还将使用气相色谱-质谱法来补充现场评估，因为这是一种公认的化学鉴定技术。
气相色谱-质谱（GC/MS）仪器在实验室环境中是必不可少的，被认为是化学鉴定的“金标准”。GC-MS系统具有固有的选择性和灵敏度（能够检测极低水平的化学物质）。通常，当现场样品（如法医调查、可疑的秘密实验室等）由经认可的实验室进行分析时，会涉及GC-MS。通过质谱直接探测化学物质的“指纹”，响应者获得了一个真实的确认性鉴定，并大大减少了现场响应中化学误认的次数。GC-MS具有选择性、灵敏性，并提供了最广泛的功能，使其成为最终的确认工具。
没有两个危险品场景或响应任务是相同的。本应用指南提供了两种独特的情况，即在现场响应期间，可使用便携式GC-MS提供确定的化学鉴定。如图示所示，FLIR Griffin G510便携式气质生成的分析数据将呈现在本篇应用指南中。
使用GRIFFIN G510的示例场景
场景1：有轨电车脱轨，且电车尾部车厢有危险品
一些危险品场景包含比其他场景更多的信息。DOT-111罐车通常用于铁路运输，其外部会用一个标签来标识其内容物。火车的拖车会把同一材料的车厢连接起来。当列车脱轨涉及泄漏的罐车时，最初的响应者必须迅速评估和减轻危险。
Griffin G510便携式气质可在空气确认模式下运行，以分析尾部轨道车附近的蒸汽，并确认检测到的任何化学威胁的成分。
罐车出轨不仅会对救援人员造成直接威胁，而且还会造成污染周边环境的风险。现场气相色谱-质谱可以帮助救援人员确定泄漏物质扩散的程度。利用固相微萃取（SPME），救援人员可以在水沟、小溪或其他水体等水环境中采集样本。SPME从水中提取微量的化学物质，是一种不需要复杂样品制备的样品收集方法。SPME纤维可以直接注入Griffin G510气相色谱-质谱联用仪进行分析和化学鉴定。
即使在脱轨事件得到解决之后，Griffin G510气相质谱联用仪仍然存在价值。它可在补救任务期间用于环境样本的后续分析和污染识别。长期数据收集活动可能涉及对应急车辆或移动实验室样本的半常规分析。
罐车运输的一种常见的化学品是乙苯，通常用于塑料和其他合成材料的生产。图2是在空气确认模式下，检测到乙苯的完整GC/MS结果和NIST库确认视图。图3是另一种报警视图，它简化并加快了现场数据审查。
图2- NIST确认乙苯存在的色谱图和质谱图
图3-另一种颜色编码的简单报警视图，用于识别乙苯以加快响应
场景2：塑料桶不明物质机动车事故
许多危险品事件充满了未知因素，有可能让人感到混乱，因为应急人员在没掌握所有想要信息的情况下，可能需要作出一些应对策略和决定。举例来说，在机动车事故现场，未知的白色结晶物质从未贴标签的碰撞损坏容器中泄露，现场的急救人员并不能在机动车载货清单上得到白色结晶物质的信息，因此作出对应的应对策略会显得比较困难和混乱。
在这种情况下，穿着合适的个人防护装备的应急人员可以使用一些手持工具，比如比色测试试剂盒、红外光谱、拉曼光谱、 IMS 或者 HPMS 系统来了解未知物的基本危害性。当应急人员穿着全气囊式个人防护装备，在Griffin G510 GC-MS空气筛查模式下操作时，可以确认任何具有重大威胁的物质，从而使事故应急决策者能够做出以数据为依据的决定。
如果在初步调查中没有发现空气中有危险的物质，应急人员可以采集一小块晶体材料样品，将其带回交由另一位人员进行样品检测。这个过程是将物质溶解在少量溶剂中，使其成为一种有机液体溶液，可以注入气相色谱质谱仪。图4显示了在 Griffin G510 GC-MS 上进行的有机液体注射进样。
图4-在 FLIR Griffin G510 便携式GC-MS上进行注射器液体进样
图5显示了从 Griffin G510中获得的数据，该数据识别了一种未知物质，例如有机磷酸酯类杀虫剂对硫磷，是一种在美国受到严格限制使用的已知致癌物质。在一个样品中，系统还检测并确认了辛烷的存在，一种常见的直链烃。
图5-通过Griffin G510对单一样本分析得到对硫磷和辛烷的确认结果
这些物质的鉴定可以帮助应急人员选择合适的个人防护装备，并更好地了解危险的性质，以便随后的清理工作。此外，从现场气相色谱/质谱联用仪获得的高精确数据，可为其后针对汽车承运人、托运人和接收人的裁判提供依据。
结论
GC/MS 长期以来在传统的实验室化学鉴定中发挥着重要作用，是分析的黄金标准。但在实验室的安全环境下，很少会发生化学紧急情况。实验室之外任何地方都可能发生化学紧急情况，因此也需要GC/MS设备。便携式GC/MS系统，比如 FLIR Griffin G510，能够直接在现场确认未知威胁的存在，提高了现场应急人员，社区和环境的安全性。
