氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

劉利昆

（天津市東麗區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，天津 300300）

1 色譜法的起源和發(fā)展

色譜法又被稱之為色層法或者層歷法。1903年這個(gè)節(jié)點(diǎn)上，俄國(guó)的植物學(xué)家茨威特做了這樣的實(shí)驗(yàn)，將一根充填著碳酸鈣的柱子，將石油醚作為流動(dòng)所需物，通過(guò)碳酸鈣特有的分離、分析的能力，將這種色素的吸附能力差別應(yīng)用到顏色識(shí)別中，由此而產(chǎn)生了各種顏色的譜帶。茨威特將這種方法稱為色譜法，從此這樣的方法名稱也就流傳開來(lái)。從那個(gè)時(shí)候，色譜法對(duì)于有色亦或是無(wú)色的都是合適的。1940年-1943年蒂西利斯進(jìn)一步發(fā)展了色譜法，發(fā)明了迎頭法以及吸附色譜法，因?yàn)檫@兩項(xiàng)發(fā)明讓他獲得了1948年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1941年英國(guó)的馬廷和辛吉兩位科學(xué)家更進(jìn)一步發(fā)展了色譜法，開創(chuàng)了一個(gè)新的分配色譜時(shí)代，并因此而獲得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在液—液分配色譜法的研究過(guò)程中，馬廷回憶道：用一根長(zhǎng)僅一英尺的色譜柱對(duì)氨基酸進(jìn)行分離得出的結(jié)果往往出乎意料。之后各國(guó)的科學(xué)家又對(duì)色譜法進(jìn)行理論和實(shí)踐中的發(fā)展。

1959年這一節(jié)點(diǎn)上又出現(xiàn)了新的凝腔滲透色譜法，這種方法是以分子的大小進(jìn)行分離而得。1967年時(shí)，生物親和色譜又出現(xiàn)，這種色譜分離過(guò)程是以生活特異性來(lái)完成的。20世紀(jì)60年代末，近代高壓液相色譜法得到新的發(fā)展，這種技術(shù)發(fā)展的根基在于采納了高壓、均勻微顆粒填料以及其他新的檢測(cè)技術(shù)。這種液相色譜從而在分析速度、分離效率等方面實(shí)現(xiàn)飛躍發(fā)展。同時(shí)，高效的薄層色譜也相應(yīng)地發(fā)展起來(lái)。這些年，高效率的毛細(xì)管電泳方法的興起也使得生物大分子的分離、分析方法得以飛躍式發(fā)展，開辟了一條新的路徑。如此，這樣無(wú)論從氣相色譜亦或是液相色譜，分離檢測(cè)技術(shù)更加完善，逐步成為了分析化學(xué)中發(fā)展十分突出的一個(gè)領(lǐng)域。

2 氣相色譜在水污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

氣相色譜法目前應(yīng)用十分廣泛，這其中涵蓋了雜質(zhì)的分離、食品藥品的成分分析、刑事司法鑒定等領(lǐng)域，尤其在環(huán)境污染物檢測(cè)中有著獨(dú)特的機(jī)理作用。

隨著有毒有害有機(jī)污染物對(duì)空氣、水、土壤及糧食、蔬菜的污染日益嚴(yán)重，有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)已得到世界各國(guó)的重視。在日常生產(chǎn)工作中，常用的CODCr以及CODMn這兩種檢測(cè)方法都有著很大的局限性，例如對(duì)多環(huán)芳烴、苯系物、PCB等諸多強(qiáng)致癌物的檢測(cè)束手無(wú)策，對(duì)于有機(jī)污染物的檢測(cè)，目前比較流行的檢測(cè)方法有GC、HPLC等，其中GC法的推廣意義更加廣闊，這種方法相對(duì)來(lái)講價(jià)格比較低廉、操作也比較方便，因此備受各界關(guān)注。目前在美、日等國(guó)的有機(jī)污染物檢測(cè)中，GC方法占比呈現(xiàn)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

氣相色譜分析法在環(huán)境檢測(cè)中有著獨(dú)特的應(yīng)用空間，其針對(duì)對(duì)象主要為廢水分析，尤其是在水中的多組有機(jī)物分析中，GC已然成為了強(qiáng)有力的成分分析工具，同時(shí)配合的MS在信息結(jié)構(gòu)分析中也發(fā)揮著重要的作用，這兩者互相滲透配合已經(jīng)在環(huán)境檢測(cè)中成為工作人員有力的工具。據(jù)新聞報(bào)道，少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將GC/MS組合系統(tǒng)規(guī)定為環(huán)境檢測(cè)中廢水監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。煤化工產(chǎn)業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)的多環(huán)芳烴污染一直被人們所關(guān)注，在煤加工的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，將會(huì)隨污染水而被排出，這種有機(jī)物是種致癌物，而且污染水中占比較廣，因此引起各國(guó)的重視。學(xué)者們也給予了高度關(guān)注，如復(fù)旦大學(xué)的陳正夫、陳思華兩位研究員就提出以色譜保留值同時(shí)結(jié)合其他信息來(lái)應(yīng)用到多環(huán)芳烴的追蹤監(jiān)測(cè)中。由此全過(guò)程的焦化廢水采樣追蹤全過(guò)程將使用這種分析方法，這種方法也得到了實(shí)踐的肯定。

唐紅衛(wèi)、夏凡等人將雙柱ECD檢測(cè)法結(jié)合氣相色譜法應(yīng)用到有機(jī)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)中，這種方法之下，一次性的進(jìn)樣將會(huì)產(chǎn)生出兩套分析方案，其中的定性將會(huì)更加細(xì)致準(zhǔn)確，而定量將會(huì)實(shí)現(xiàn)精確的目的。潘海東、鐘登杰等人將Nernst分配定律與氣相色譜分析法結(jié)合起來(lái)，在這種配合系統(tǒng)之下，二氯苯酚的檢測(cè)將會(huì)更加有效。Waters中國(guó)有限公司更是進(jìn)一步發(fā)展了氣相色譜分析法，使得測(cè)定二惡英篩選起來(lái)更加快速。

吳小毛、方華等人將氣相色譜法應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品的毒死蜱殘留檢測(cè)當(dāng)中，這種創(chuàng)造性應(yīng)用與傳統(tǒng)方法相比，具有省時(shí)、省力等優(yōu)勢(shì)。陳明、陳少華等人在垃圾滲濾液中氯農(nóng)藥的檢測(cè)分析當(dāng)中應(yīng)用氣相色譜分析方法，同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)了工藝方法，對(duì)不同工藝段水體進(jìn)行了劃分。葉新榮、張海生等人將氣相色譜分析法應(yīng)用到海水氟氯烴的檢驗(yàn)當(dāng)中，海水通過(guò)Niskin這種采水器進(jìn)行收集，并通過(guò)注射器加以儲(chǔ)藏。這種方法最后證明，相較于傳統(tǒng)的方法更加靈敏、分離效果更加顯著，適用于水體中氯氟烴物質(zhì)的檢測(cè)分析。同時(shí)西安交大的李霞、唐玉海等人在氣相色譜—質(zhì)譜法測(cè)定藥物存留上進(jìn)行較為深入的研究，這種研究展現(xiàn)出了廣闊的理論和實(shí)踐前景。

在水處理的厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果存在著不同的菌種，會(huì)產(chǎn)生出不同的氣體，氣體之間將會(huì)產(chǎn)生奇妙的反應(yīng)，可能會(huì)進(jìn)行重新的組合，因此也要選取不同的條件對(duì)其進(jìn)行分析。云南師范大學(xué)的高天榮、肖怡玲等人在實(shí)踐當(dāng)中，對(duì)氣相色譜分析法做了改進(jìn)，結(jié)合HP4890D技術(shù)，摸索出O2、N2、 CO2、 H2以及CH4等物質(zhì)的檢測(cè)條件。

3 新發(fā)展

由一種分離手段與一種鑒定方法組成的聯(lián)用技術(shù)，是當(dāng)前儀器分析和分析儀器的發(fā)展方向之一。

聯(lián)用技術(shù)在提高分析方法準(zhǔn)確性、靈敏性方面有著較大的優(yōu)勢(shì)，尤其在復(fù)雜混合物的分辨過(guò)程中更是十分靈敏，在這一過(guò)程中，兩種手段的獲取方案將會(huì)導(dǎo)致不同的功能結(jié)果出現(xiàn)。在色譜領(lǐng)域中，其中涵蓋了氣相色譜、GC、MS、LC等方法的聯(lián)用。

色譜分析法在混合物分離、分析過(guò)程中有靈敏度高、分析速度快的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)在復(fù)雜混合物的分離、分析中得以廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，色譜分析法本身在定量分析有很大優(yōu)勢(shì)，但定性分析中因?yàn)橹饕罁?jù)保留值，復(fù)雜的未知混合物進(jìn)行定性分析有著較大差別。

在此要指出的是，如MS、IR、NMR等色譜分析方法，雖然具有較高的結(jié)構(gòu)鑒定作用，但是并不當(dāng)然具有分析、分離功能，因此在復(fù)雜混合物的簽定實(shí)踐中并不能直接進(jìn)行適用。將色譜與譜學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，因此產(chǎn)生的聯(lián)用技術(shù)，將會(huì)將兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，因此將會(huì)成為復(fù)雜混合物分析、分離的有效方法和手段。聯(lián)用技術(shù)將會(huì)成為下一步化學(xué)分析、分離技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

近些年以來(lái)，氣相色譜分析法與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)，學(xué)者們將設(shè)計(jì)成氣相色譜專家系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是具有大量色譜分析方法的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，在人工智能技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，模擬色譜專家將會(huì)通過(guò)專門知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷、推理等，這種專家水平的解決方法將會(huì)被存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)程序當(dāng)中以備查用。

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[3]何燧源.環(huán)境污染物分析監(jiān)測(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[4]韋進(jìn)寶,錢沙華.環(huán)境分析化學(xué)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[5]陳正夫,陳思華.焦化廢水中多環(huán)芳烴的形態(tài)分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),23(4),1995.