論氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

幸良淑 劉淑容

（1.重慶市長壽區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 401220 2.重慶市長壽區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 401220）

1 氣相色譜發(fā)展概述

氣相色譜，簡稱GC，是二十世紀(jì)五十年代人類社會(huì)的一項(xiàng)重大發(fā)明。在1952年，詹姆斯和馬丁首先提出了氣液相色譜法技術(shù)，并且首先發(fā)明了氣相色譜監(jiān)測儀器。在1957年，Ray 又發(fā)明了填充柱與TCD 監(jiān)測儀器。在二十世紀(jì)八十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)使得FPD、FID 等靈敏度與穩(wěn)定性都有了大幅度的提升，而TCD與ECD 的體積也相應(yīng)縮小。在二十世紀(jì)九十年代，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，使得MSD 的生產(chǎn)成本與繁冗操作程度降低，而其穩(wěn)定性與耐用性相應(yīng)增加，進(jìn)而成為了現(xiàn)代運(yùn)用最廣泛的氣相色譜監(jiān)測儀器之一。

2 氣相色譜技術(shù)的原理與系統(tǒng)組成概述

2.1 現(xiàn)代色譜技術(shù)原理

我們將色譜法又叫做層析法，這是一種物理的分離技術(shù)，這種分離原理是讓混合物在不同部分之間進(jìn)行，而其中一相不是動(dòng)態(tài)的，稱之為固定相，而另一邊是推動(dòng)了混合物來流過這邊固定相的液體，因此稱之為流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相其中所含有的混合物在經(jīng)過固定相之后，就會(huì)與固定相產(chǎn)生相互的作用。由于不同部分組成在性質(zhì)與結(jié)構(gòu)方面的差異，因此相互作用中的效果也會(huì)呈現(xiàn)出差異。所以，在同一種推動(dòng)力影響下，不同部分在固定相中所停留的時(shí)間也會(huì)長短不一，按照一定秩序從固定相中流出，而這種在兩相中分配的原理，讓混合物能夠在各部分中實(shí)現(xiàn)分離的技術(shù)，就被稱作色譜技術(shù)。

2.2 現(xiàn)代氣相色譜結(jié)構(gòu)機(jī)理

現(xiàn)代氣相色譜是以氣體作為流動(dòng)相的分析處理過程，其中包括了氣—固體色譜與氣---液色譜。我們運(yùn)用氣體作為流動(dòng)相主要是由于氣體的粘度較小，因此在色譜柱內(nèi)所蘊(yùn)含的流動(dòng)阻力較小。并且由于氣體相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)較大，所以在組分兩相之間的傳遞物質(zhì)速度較快，有利于我們高效、迅速的分離。當(dāng)前，現(xiàn)代氣相色譜已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到沸點(diǎn)500°C 以下的多種成分的分離與測定工作。

由于高壓氣體容器能夠供給載氣，需要我們調(diào)整不同需求的壓力，之后經(jīng)過預(yù)熱盤旋管道與檢測器的參比池后進(jìn)入到柱子中。在柱子的入口地方分別設(shè)置了氣體與液體試樣的裝置開關(guān)。當(dāng)載氣出來之后，會(huì)通過熱導(dǎo)池所在的工作池，之后在大氣環(huán)境中放空。載氣流量在通過所安裝在柱子前或者柱子后的流量計(jì)進(jìn)行監(jiān)控。我們可以看到圖1 中，在使用皂膜流量計(jì)時(shí)，需要將流量計(jì)放置在柱子的出口地方來進(jìn)行測量。

3 氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 氣相色譜法在對(duì)土壤中殘留農(nóng)藥的監(jiān)測

由于有機(jī)磷農(nóng)藥自身藥效高、殘留期簡短的特征而成為現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品使用范圍最廣的殺蟲劑，但是有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)于人類、牲畜毒性較強(qiáng)，很容易引發(fā)急性中毒，部分品種在自然環(huán)境中依然存有部分殘留期。我們?cè)谶x定環(huán)境中首先要選擇控制的污染物與常見的有機(jī)磷農(nóng)藥，例如敵敵畏、速滅磷、二嗪磷、毒死蜱等有機(jī)磷農(nóng)藥作為目標(biāo)物，用厚液膜的大口徑毛細(xì)管柱作為分析住，接著用火焰光度儀器檢測。借助優(yōu)化儀器分析條件與選擇樣本前的處理?xiàng)l件，構(gòu)建GC法來測定多種組分有機(jī)磷農(nóng)藥的處理分析方式。這種方式可以簡化分析程序，使其分析時(shí)間減少，降低分析成本，能夠?yàn)樗|(zhì)中的有機(jī)磷農(nóng)藥的監(jiān)測工作提供一種簡捷、準(zhǔn)確的處理分析方式，選擇乙腈作為水質(zhì)萃取溶劑也成為一種新的探索。

擬除蟲菊酯農(nóng)藥作為我國代替有機(jī)氯農(nóng)藥與其他毒性長殘留殺蟲劑的重要農(nóng)藥類型之一，其中品種的數(shù)量與使用數(shù)量落后于有機(jī)磷農(nóng)藥，占據(jù)殺蟲劑市場的第二位置。當(dāng)前由于土地自身成分較為復(fù)雜，并且由于諸多其他農(nóng)藥成分的殘留，因此讓這種農(nóng)藥的處理分析與凈化的難度提升，并且所分析監(jiān)測中的試劑消耗數(shù)量較多，人員進(jìn)行提取、凈化的過程相對(duì)繁冗。當(dāng)前已經(jīng)構(gòu)建相應(yīng)于土壤樣品中對(duì)氯氰菊酯、氰戊菊酯與溴氰菊酯等成分的凈化工作。與其他方式相比較來說，在監(jiān)測之前所處理的環(huán)節(jié)相對(duì)快捷，所測定的數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有較高的回收率與靈敏度，并且能夠同時(shí)對(duì)土壤的成分進(jìn)行迅速分析，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，并且有助于我們客觀準(zhǔn)確評(píng)價(jià)與監(jiān)測土質(zhì)中對(duì)于農(nóng)藥殘留的狀況，能夠科學(xué)合理地為使用這種農(nóng)藥而提供依據(jù)。

3.2 氣相色譜法在對(duì)空氣中有毒氣體的監(jiān)測

當(dāng)前我國GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量》以及GB50325-2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》已涉及到了室內(nèi)揮發(fā)有機(jī)物檢測，但是這些標(biāo)準(zhǔn)都源自于ISO 標(biāo)準(zhǔn)檢測，運(yùn)用液態(tài)標(biāo)注物質(zhì)來校準(zhǔn)氣態(tài)的有機(jī)物，因?yàn)闇?zhǔn)確性、精密度較差，分析處理樣本時(shí)間較長，并且測試結(jié)果會(huì)受到環(huán)境等多方面影響。而美國環(huán)境保護(hù)局所采取的罐采樣模式分析處理結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確可靠，但是由于測試儀器設(shè)備較為昂貴，所以在這樣的背景下，我們運(yùn)用了全采樣色譜分析法來對(duì)室內(nèi)揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行研究，進(jìn)而可以提高檢測計(jì)量空氣中有機(jī)物質(zhì)的濃度的準(zhǔn)確性與可靠性，并且降低了研究成本，促進(jìn)我們健康程度。

在人類日常生活與工作生產(chǎn)中，苯、甲苯、乙苯、二甲苯、丙酮、正丁醇、苯乙烯與環(huán)己酮等物質(zhì)稱為常用的化學(xué)有機(jī)試劑，而這些試劑具有的相同點(diǎn)就是具有較低的沸點(diǎn)，很容易揮發(fā)，在日常生產(chǎn)與使用中，很容易揮發(fā)擴(kuò)散在空氣中，因此對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钆c工作環(huán)境中造成了巨大影響。我們運(yùn)用氣相色譜FID 檢測器進(jìn)行檢測，具有較高的靈敏度，并且抗干擾能力強(qiáng)，并且檢測出來的數(shù)據(jù)信息誤差較小。

3.3 氣相色譜法在對(duì)水污染的監(jiān)測

氣相色譜法在用于純物質(zhì)之中的雜質(zhì)、食品中的有害成分、環(huán)境污染物、一些代謝物、藥物中的有效成分、以及石油化工中的痕量物質(zhì)還有刑事中的法醫(yī)鑒定等等方面的分析運(yùn)用十分的廣泛。

由于有毒害的有機(jī)污染物對(duì)土壤、水以及空氣、蔬菜等等方面的污染愈加嚴(yán)重，對(duì)于有機(jī)污染物的監(jiān)測受到世界各個(gè)國家的重視。多種檢測方法應(yīng)運(yùn)而生。尤其是GC法因其較其他方法成本低廉、操作方便、便于推廣和運(yùn)用而受到了廣泛的關(guān)注。在目前美國、日本以及一些發(fā)達(dá)國家包括我國在對(duì)于有機(jī)污染物的監(jiān)測中多使用此方法。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自然環(huán)境的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格，這就需要我們現(xiàn)代氣相色譜與其他數(shù)據(jù)信息方法一樣朝著更加靈敏、更具有選擇性、更加便捷的方向迅速發(fā)展。

[1]曹益林,石友國;利用演化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究有機(jī)污染物色譜保留值[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2001年04 期 .

[2]章婷曦,黃俊,周申范;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法預(yù)測炸藥組分的色譜保留值參數(shù)[J];色譜;2001年04 期 .

[3]張嘉捷;離子交換色譜保留機(jī)理的研究[D];浙江大學(xué);2008年