气相色谱法在环境监测中的应用

气相色谱法在环境监测中的应用

牛泽锟

摘要：气相色谱法是一种利用气体作流动相色层分离的分析方法。近些年，其各个领域都取得了巨大进步。本文介绍了气相色谱法在大气、室内气体、水体和其他类型污染物的应用，并阐述了气相色谱的发展趋势。

关键字：气相色谱法；分析化学；

环境监测环境监测技术可分为化学、物理监测技术和生物监测技术两个方面。对环境试样污染物的监测，目前用的最多的是各种化学方法和物理方法，尤其是分析化学的方法和手段在环境监测中得到广泛应用。例如，容量分析、重量分析，电化学分析和色谱分析等。本文着重讲解气相色谱法在环境监测中的应用。色谱法是一种重要的分离、分析方法，它利用了不同物质在两相中所具有不同的分配系数，当两相进行相对运动时，这些物质就会在两相中进行多次反复分配而实现分离。在色谱技术中，流动相为气体的叫则称为气相色谱，流动相为液体的则被称为液相色谱。气相色谱法具有选择性好、分离效能高、分析速度快等优点，因此被广泛应用于环境样品中的污染物分析食品中农药残留量测定、工业产品质量监控等领域。

如今，气相色谱法广泛应用于纯物质中的杂质、环境污染物、食品中有害成分、药物有效成分、石油化工生产中痕量物质等的分析。随着有毒有害有机污染物对空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重,有机污染物的监测已得到世界各国的重视。气相色谱分析法在环境水和废水分析中有着广泛的应用,特别是对水中多组分复杂有机物分析。据报道少数发达国家已将GC/MS系统列为水中有机物的监测分析方法和标准分析方法,成为有力的鉴定工具；而全球性的多环芳烃污染一直为人们关注，多环芳烃主要产生于煤的加工转化工艺中,后随工业排放水进入环境。由于它具有生物诱变性和致癌性,深受各国的关注。

复旦大学的学者介绍了利用色谱保留值结合质谱信息鉴定多环芳烃在焦化废水形态分布分析中的应用研究。将多环芳烃的Lee保留指数推广到环境监测中的应用条件和范围,探讨全过程跟踪式的焦化废水采样方式,分析方法切实、有效。在水处理的厌氧发酵过程中,选用不同的菌种产生不同的气体,不同组分、不同含量的气体需选用不同的条件进行分析。溶胶凝胶柱是一种新型色谱柱,具有耐高温、分离效果佳、重现性好、制作工艺简单等特点。南京师范大学王东新采用新型的溶胶凝胶毛细管气相色谱柱可直接对饮料中的苯甲酸进行测定,而无需将苯甲酸衍生化,避免了衍生过程带来的误差。而居室空气中甲醛的测定是根据甲醛能与2,4—二硝基苯肼衍生成2,4—二硝基苯腙,用环己烷提取,以OV—17与QF—1混涂色谱柱分离,用ECD测定,当采气量为10L时,其最低检出浓度为0.01mg/m3,衍生反应在60℃水浴中15min即可完成。

根据气相色谱法在环境监控中的巨大作用不难发现，气相色谱具有非常多的优势。例如：气相色谱法具有高效、灵敏、快速、能同时分离分析多种组分、样品用量少、应用范围广等,可用来测量皮克级痕量污染物。此外,气相色谱还有一些长处:a.检测响应时间较短;b.分析速度快,一般几分钟到几十分钟便可完成分析周期;c.应用范围广,对操作温度和压力限制小。气相色谱法其流动相为气体,固定相有固体吸附剂和有机液体。固体吸附剂品种少、重现性较差。用得较少,主要用于分离分析永久性气体和低分子碳氢化合物。气—液分配色谱的固定液纯度高、包谱性能重现性好,品种多,可供选择范围广。因此,目前大多数气相色谱分析是气液分配色谱。将待测试样进行化学衍生处理法(简称CFD法）可用以分析高沸点,强极性,腐蚀性以及热不稳定性化合物.衍生法种类繁多,用于色谱试样处理的衍生法主要有:硅烷化法、成肟或腙法、酯化法、酰化法、卤化法、环化法及无机试样衍生法，然而，气相色谱最大的缺点就是不能直接根据色谱峰得出定性结论。而需用已知物的色谱数据对照,才能得到定性结果。

时至今日，气相色谱的发展趋势主要体现在仪器方面的最新进展、色谱柱、全二维气相色谱、联用技术以及气相色谱专家系统。在仪器方面，自动化程度进一步提高，特别是EPC（电子程序压力流量控制系统）技术已作为基本配置在许多厂家的气相色谱仪上安装从而为色谱条件的再现、优化和自动化提供了更可靠更完善的支持。色谱仪器上的许多功能进一步得到开发和改进，如大体积进样技术，液体样品的进样量可达500微升；检测器也不断改进，灵敏度进一步提高。在色谱柱方面，新的高选择性固定液不断得到应用，如手性固定液等。细内径毛细管色谱柱应用越来越广泛，主要是快速分析，大大提高分析速度。对于全二维气相色谱技术，其是近两年出现并飞速发展的气相色谱新技术，样品在第一根色谱柱上按沸点进行分离，通过一个调制聚焦器，每一时间段的色谱流出物经聚焦后进入第二根细内径快速色谱柱上按极性进行二次分离，得到的色谱图经处理后据报道，使用这一技术分析航空煤油检出了上万个组分。而联用技术则是由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术,是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。

联用技术可以提高分析方法的灵敏度、准确度,增强对复杂混合物的分辨力,获得两种手段分别使用所不具有的功能。基于以上对气相色谱特点的详细阐述,基本上能满足当前各种工业对分析方法提出的要求。气相色谱法的应用范围很广,不仅可以分析气体,也可以分析液体、固体、及包含在固体中的气体。分析操作的温度一般为-196℃～450℃,只要在上述温度范围内,有不小于0.2～10mm汞柱的蒸汽压力,并且热稳定性能良好的气、液、固体物质,都可采用气相色谱法进行分析。另外气相色谱法在原子能工业、医药工业、食品工业、农业化学、生物化学、物理化学领域中也有着广泛的应用。

参考文献:

[1]王海兵王林.气相色谱测定水中有机污染物方法探讨.水质监测,2011年12月

[2]罗扶课.水质监测中气相色谱法的研究.科学之友,2010年11月

作者简介：牛泽锟，（1996-11-22）男，籍贯：黑龙江省龙江县，专业：轻化工程。