淺談氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應用

【摘要】近年來，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的迅猛發(fā)展以及環(huán)境試驗設備的不斷成熟，人們開始對環(huán)境監(jiān)測工作提出越來越高的要求。環(huán)境監(jiān)測是控制污染源的關鍵，也是環(huán)境規(guī)劃的重要組成部分，所以政府部門必須予以高度重視。本文詳細說明了氣象色譜儀的結構機理與工作流程，并在環(huán)境監(jiān)測工作中合理科學的運用氣相色譜法，以取得最大化效益，這對于我國環(huán)保事業(yè)來說具有至關重要的作用和意義。

【關鍵詞】環(huán)境監(jiān)測；氣相色譜法；環(huán)保事業(yè)

測量影響環(huán)境質量因素的各項代表值，以明確環(huán)境質量及其變化狀況，這一過程稱之為環(huán)境監(jiān)測。而氣相色譜法則是一種以氣液色譜為主的新型檢測方法，目前已在石油化工、臨床、食品、法檢、醫(yī)藥和自然環(huán)境保護等多個領域得到廣泛運用[1]。筆者根據(jù)氣相色譜儀的結構機理與流程，應用氣相色譜法實施環(huán)境監(jiān)測工作，以期為我國環(huán)保工作提供有利參考依據(jù)。

1.氣相色譜儀的結構機理與工作流程

1.1氣相色譜儀的結構機理

把氣體作為流動相的色譜過程稱為氣相色譜，其主要包括氣—液分配色譜與氣—固吸附色譜。把氣體作為流動相具有以下兩點優(yōu)勢：①由于氣體粘度小，所以色譜柱內(nèi)流動阻力不高；②由于氣體擴散系數(shù)強，所以組分可以在兩相之間實現(xiàn)快速傳質與高效分離。

下圖為以熱導池檢測器為核心的氣相色譜儀。

高壓氣體容器負責提供He、H2等載氣，由于柱長、載氣流量、固定相粒度與柱子裝填方法各不相同，所以必須對相應壓力進行適當調(diào)整，最后利用熱導池檢測器的參比池和預熱盤旋管將載氣置入柱子內(nèi)。因為柱子入口處裝置有液體試樣進樣設備或氣體進樣設備，所以載氣從柱子排出后，一定要經(jīng)過熱導池的工作池，才能在大氣中完全放空，注意載氣流量的監(jiān)控由安裝在柱前與柱后的相應流量計負責。圖1為采用轉子流量計的案例。在使用皂膜流量計過程中，必須在柱子出口處裝置流量計展開全方位測量工作。

玻璃管與不銹鋼管是色譜柱的常用材料，其內(nèi)徑不得超過4mm，如果柱內(nèi)有填料，且呈U形或螺旋形狀態(tài)，就要在恒溫箱柱內(nèi)實行裝置。分析目的決定色譜柱的裝置長度，但在實際裝置過程中，通常采用200～600cm的色譜柱。

將鎢絲、錸絲等材料裝置在不銹鋼、黃酮和鋁等金屬塊中，并放置在恒溫箱內(nèi)維持所需溫度，以形成熱導池檢測器。參考池的錸鎢絲與工作池相互連接形成惠斯通電橋的兩臂。利用記錄器把所有輸出信號詳細記錄下來，注意裝置靈敏度切換設備，將紙速調(diào)整為5mm～40mm/min，滿刻度為1mV。

依照上述分析，氣相色譜法雖然能夠根據(jù)柱填料類型劃分成氣—固色譜法與氣—液色譜法，然而兩者之間的儀器設備并無顯著性差異[2]。但是在試樣分析范圍條件下，氣—液色譜法的應用領域多于氣—固色譜法，且其在理論方面的研究也越來越成熟。

1.2氣相色譜儀的工作流程

氣相色譜儀的主要工作流程見圖2。

如圖2所示，1表示載氣凈化器；2表示調(diào)節(jié)閥；3表示進樣器；4表示色譜柱；5表示檢測器；6表示微處理機；7表示記錄器；8表示打印報告。

氣相色譜儀的工作流程可以分為以下幾點：①氣流系統(tǒng)。把氣體作為流動相的色譜過程稱為氣相色譜，其中氣體指的是載氣。氣流系統(tǒng)由凈化所需的脫氧管和干燥管、載氣和檢測器所需的助燃氣、測量所需的流量計和壓力表、燃燒氣所需的閥件組成。②分離系統(tǒng)。分離系統(tǒng)由相應電氣控制部件、色譜柱恒溫爐、分離所需的進樣器和色譜柱組成。③檢測、記錄與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。檢測、記錄與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由相應電氣部件、積分儀、檢測器、微處理機和記錄器組成。

2.氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應用

2.1監(jiān)測水質中的污染物

目前，氣相色譜法已在環(huán)境污染物、部分代謝物、純物質雜質、刑事法醫(yī)鑒定、藥物有效成分、食品有害成分與石油化工痕量物質等多個領域中得到廣泛應用。由于氣相色譜法具有操作簡單、成本低廉和推廣方便等諸多優(yōu)點，所以在各個領域均得到了普及使用，而部分國家也采用該方法對有機污染物進行全方位監(jiān)測，例如美國、法國、日本等。

2.2監(jiān)測土壤中的殘留農(nóng)藥

有機磷農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品的常用藥，這主要是因為其具有藥效高、殺蟲范圍廣和殘留期短等特點，但該藥對于人類、牲畜來說具有較強的毒性，而且在很大程度上會導致急性中毒產(chǎn)生，加上部分品種會在自然環(huán)境中殘留較長時間，所以有關研究人員不建議農(nóng)產(chǎn)品使用有機磷農(nóng)藥。運用氣相色譜法對土壤中的殘留農(nóng)藥進行監(jiān)測，不僅可以簡化分析步驟，還可以縮短分析時間，降低分析成本，這對于水質有機磷農(nóng)藥的各項監(jiān)測工作來說具有至關重要的作用和意義。

2.3監(jiān)測空氣中的有毒氣體

現(xiàn)階段，我國GB50325-2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》與GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質量》均與室內(nèi)揮發(fā)有機物檢測有關，而ISO標準檢測則是這些標準的主要來源。由于液態(tài)標注物質的精密度、準確度和正確度不高，加上樣本分析時間和處理時間過長，所以自然因素、人為因素和環(huán)境因素等均會對氣態(tài)有機物的校準結果造成直接性影響。針對這一情況，美國環(huán)境保護局應用灌采樣模式對氣態(tài)有機物進行測試、分析、處理，發(fā)現(xiàn)最終校準結果具有較高的準確性和可靠性，但因測試儀器設備過于昂貴，所以不建議采用該方法監(jiān)測空氣中的有毒氣體。因此，只能運用氣相色譜法對室內(nèi)揮發(fā)性有機物質進行分析、處理，以檢測和計量空氣中有機物質的實際濃度，這樣不僅可以提高結果的準確性和可靠性，還可以降低分析成本，保障人類的身體健康。

3.結束語

由于現(xiàn)代化社會飛速發(fā)展，人們開始越來越注關注自然環(huán)境的維護問題，并嚴格執(zhí)行各項環(huán)保標準。環(huán)境保護的方法與手段包括行政管理、宣傳教育、工程技術、經(jīng)濟和法律等類型，而氣相色譜法在工程技術中則是一種先進的分離分析手段，其可以對整個環(huán)境進行全方位監(jiān)測，有效處理已存在或潛在的環(huán)境問題，這對于保障經(jīng)濟社會的健康、持久、穩(wěn)定發(fā)展來說具有至關重要的作用和意義。

參考文獻

[1]曹芹，侯善勇.在線氣相色譜分析在連續(xù)自動大氣監(jiān)測中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2009，（19）：12.

[2]陳璞，顧書生，呂永鵬，馬志春.氣相色譜法測定飲用水中痕量溴酸鹽[J].品牌與標準化，2010，（02）：63.