全二維氣相色譜技術在環(huán)境分析中的應用

蘭天宇，杜海軍

（貴州民族大學，貴州 貴陽 550025）

綜述與進展

全二維氣相色譜技術在環(huán)境分析中的應用

蘭天宇，杜海軍

（貴州民族大學，貴州 貴陽 550025）

氣相色譜技術在環(huán)境監(jiān)測分析領域應用得十分廣泛，效果也非常顯著，是一種極其重要的分析技術。全二維氣相色譜(GC×GC)是在傳統(tǒng)一維色譜技術基礎上發(fā)展起來的新技術，由于其峰容量大，靈敏度及分辨率高，分析時間短，定性分析可靠，非常適合于復雜樣品的分析。本文主要介紹了GC×GC的工作原理及在環(huán)境分析中的應用，并簡單地討論了其發(fā)展前景。

氣相色譜；全二維氣相色譜；環(huán)境分析

氣相色譜技術在環(huán)境監(jiān)測分析領域應用得十分廣泛，環(huán)境中相當多的有機污染物的分析監(jiān)測都需要用到氣相色譜法[1]。作為一種新型色譜技術，全二維氣相色譜(GC×GC)在環(huán)境分析中有廣泛應用，本文主要介紹揮發(fā)性有機物﹑芳香烴及多環(huán)芳烴﹑二噁英類化合物及毒殺芬化合物﹑有機農(nóng)藥﹑多氯聯(lián)苯等污染物的分析與檢測。

1 全二維氣相色譜的原理[2]

利用色譜法分析時，經(jīng)常需要比一維色譜技術更高的分辨率。為了提高分離能力，通常將不同分離技術或機制進行組合，這樣，由于樣品分散在不同的時間維，最后的分辨率與不同維間分離特性的差異密切相關。當不同時間維間正交時，分辨率最高。全二維氣相色譜正是利用這一原理構造了一個正交分離系統(tǒng)。它由兩支色譜柱串聯(lián)結合，它們的分離機理不同且相互獨立，兩支色譜柱間由一個調(diào)制器來進行捕集與再傳送。它的峰容量為組成它的各自峰容量的乘積。所有第一支色譜柱分離后的餾分必須先進入調(diào)制器，聚焦后再通過脈沖進入第二支色譜柱，從而得到進一步分離。進入檢測器的組分全部來自第二支色譜柱，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理信號，最終得到三維色譜圖，或二維輪廓圖。該圖有兩個橫坐標，其中柱1上保留時間為第一橫坐標，柱2上保留時間為第二橫坐標，縱坐標為信號強度。

2 全二維氣相色譜在環(huán)境分析中的應用

2.1 揮發(fā)性有機物（VOCs）

路鵬等[3]利用全二維氣相色譜法對填埋場VOCs進行分析，分辨率較一維色譜技術得到提高，顯著提高了對環(huán)境大氣樣品中VOCs物質(zhì)的分析能力。王瑛等[4]將全二維氣相色譜與氫火焰離子化檢測器( FID)聯(lián)用，構建了用于測量大氣有機物的熱脫附-全二維氣相色譜-氫火焰離子化分析系統(tǒng)(TD-GC×GC- FID)，實現(xiàn)了一次分析過程同時分離非甲烷烴(NMHCs)﹑含氧揮發(fā)性有機物OVOCs)和鹵代烴等多種組分。郭亞偉等[5]采用GC×GC與飛行時間質(zhì)譜(TOFMS) 聯(lián)用技術分離復雜樣品并鑒定其結構，利用該方法準確可靠地監(jiān)測了環(huán)境空氣中的VOCs。在此基礎上，郭亞偉等[6]通過增加預濃縮系統(tǒng)，解決了吸附容量﹑吸附和解析效率等問題，檢測空氣中VOCs時不再使用大型取樣裝置，取樣更快速﹑方便，可以多次測試同一試樣，具有精密度高﹑線性范圍好﹑檢出限低等明顯優(yōu)勢。

2.2 芳香烴及多環(huán)芳烴（PAHs）

毛婷等[7]以北京交通道路大氣樣品為研究對象，采用全二維氣相色譜法分析樣品中芳香烴，得到了比一維氣相色譜法更寬的檢測范圍，能同時測定單環(huán)芳烴和部分多環(huán)芳烴，還可以更好地分離和定量

何曉蕾等[11]將全二維氣相色譜與飛行時間質(zhì)譜(TOFMS) 聯(lián)用后，分離和定性17種二 英的同分異構體可在42.5min內(nèi)快速完成，從而得到了一種快速分離和定性飛灰樣品中二 英的方法。Korytár P等［12]探究了全二維氣相色譜電子捕獲檢測技術（GC×GC-μECD）分離17 種多氯代二苯并呋喃和多氯代二苯并二 英﹑12種多氯聯(lián)苯，結果表明，29種有機物全都徹底分離，也不存在基質(zhì)的干擾問題，有較好的定量效果。張兵等[13]利用GC×GC-μECD技術的獨特優(yōu)勢，研究了毒殺芬污染區(qū)域附近的土壤，分離分析3種指示性毒殺芬（P26﹑P50和P62）和另外20種關注度很高的毒殺芬同類物，獲得了較好的分離效果。同樣利用GC×GC-μECD技術，朱帥等[14]對不同氯取代毒殺芬進行分離，結果分離出了923種不同的毒殺芬化合物，而且對多種化合物的檢出限均低于0.6μg·L-1。

2.4 其他環(huán)境污染物

李燕群等[15]建立了土壤中20種有機氯農(nóng)藥﹑16種酞酸酯和18種多氯聯(lián)苯的全二維氣相色譜-質(zhì)譜分離和定性方法，使得目標化合物和土壤萃取雜質(zhì)在40.5min內(nèi)分離，分離效果較好，再利用二維譜圖和質(zhì)譜檢索對54種目標化合物準確定性，定性可靠性高。高鵬等[16]利用島津全二維氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)(GC×GC-qMS)分析某工業(yè)區(qū)地表水及其加標樣品，實現(xiàn)了環(huán)境體系中的痕量有機污染物與基質(zhì)分離，且從中發(fā)現(xiàn)了新型的環(huán)境污染物。周選定的芳香烴。王祎等[8]采用GC×GC與飛行時間質(zhì)譜(TOFMS) 聯(lián)用技術，定性分析了某種卷煙主流煙氣中的PAHs及其衍生物，檢出168種雜環(huán)和非烷基取代PAHs衍生物，448種PAHs及烷基取代PAHs，共達616種。Ieda等[9]借助全二維氣相色譜-高分辨飛行時間質(zhì)譜技術(GC×GC-HRTOF-MS)，分析廢棄氯堿化工廠區(qū)域內(nèi)的土壤提取液，共檢出30種溴代多環(huán)芳烴和氯代多環(huán)芳烴，第一次在環(huán)境樣品中檢測到氯溴混合取代多環(huán)芳烴C16H8ClBr﹑C14H7Cl2Br和高氯代多環(huán)芳烴C16H3Cl7﹑C14H3Cl7。潘怡等[10]將全二維氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用（GC×GC-qMS），對燃煤產(chǎn)生的飛灰進行了分析，結果表明飛灰中存在多環(huán)芳烴﹑含雜原子多環(huán)芳烴及氧化多環(huán)芳烴，該方法可以準確地分析復雜樣品的化學成分。偉峰等[17]借助全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜法，對復雜樣品中單體多氯聯(lián)苯進行分析檢測，不但從136種Aroclor混標樣品中分離出其中121種多氯聯(lián)苯，而且清晰分離出7種指示劑多氯聯(lián)苯。夏丹等[18]聯(lián)合全二維氣相色譜﹑高分辨飛行時間質(zhì)譜（HRTOFMS）及電子捕獲負化學源（ECNI）來檢測土壤﹑沉積物及魚體樣品中有機污染物氯化石蠟，不僅使氯化石蠟單體的色譜分離能力得到明顯的提高，而且可以定性定量到不同族單體。

3 展望

全二維氣相色譜法（GC×GC）自20世紀90年代由Liu和Phillips建立以來，獲得了非常大的進步，尤其在復雜體系的分析方面具有獨特的優(yōu)勢[19]。然而，作為一種新技術，不可避免地還存在一些問題，如更高調(diào)制技術的探索﹑更多檢測器的聯(lián)機使用以及更好定量方法的研發(fā)等[19-20]。相信隨著研究的深入和技術的發(fā)展，全二維色譜法將會更廣泛﹑成熟地運用到環(huán)境分析中。

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Application of Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography in Environmental Analysis

LAN Tianyu, DU Haijun
(Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, China)

The principles and applications of GC×GC in environmental analysis were reviewed in this paper. Finally, the future perspectives of GC×GC were simply discussed.

gas chromatography; comprehensive two-dimensional gas chromatography; environmental analysis

O 657.7+1

A

1671-9905(2017)04-0024-03

貴州省普通高等學?！熬G色化學與資源環(huán)境創(chuàng)新團隊”項目（黔教合人才團隊字[2015]62）

蘭天宇（1989-），男，主要從事環(huán)境化學與材料方面的研究。E-mail:tianyulan1989@163.com

2017-02-21