探討飲用水水質(zhì)檢測(cè)中氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用

喬瑞云，張玉利*，高 煜

（1.鄭州市獸藥飼料質(zhì)量安全檢驗(yàn)中心，河南鄭州 450006；2.河南省科學(xué)院高新技術(shù)研究中心，河南鄭州 450006）

在近幾年的發(fā)展中，工業(yè)化發(fā)展速度加快，產(chǎn)生的殘留毒害物、廢物、生活垃圾等都會(huì)污染水資源，對(duì)多數(shù)地區(qū)水質(zhì)環(huán)境的破壞影響大，特別是有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的污染。飲用水水體中存在多種類(lèi)型的污染物，幾乎都具備致毒性，因此必須要檢測(cè)飲用水水質(zhì)。氣相色譜法可檢測(cè)復(fù)雜成分混合物，因此能夠應(yīng)用到飲用水水質(zhì)檢測(cè)中。

1 飲用水水質(zhì)檢測(cè)的意義

水為生命活動(dòng)提供必需的能源，飲用水會(huì)直接影響社會(huì)生產(chǎn)與生活，因此要科學(xué)檢測(cè)飲用水水質(zhì)。在檢測(cè)水質(zhì)時(shí)，檢測(cè)指標(biāo)包括微生物、理化性質(zhì)。對(duì)于生活飲用水，水質(zhì)檢測(cè)涉及細(xì)菌、污染物檢測(cè)，以免危害機(jī)體健康。當(dāng)飲用水內(nèi)含有病毒、細(xì)菌時(shí)，要使用高溫殺菌法處理，從而改善水體質(zhì)量。對(duì)于水內(nèi)的重金屬，通過(guò)過(guò)濾法進(jìn)行凈化。通過(guò)長(zhǎng)期檢測(cè)實(shí)踐可知，飲用水經(jīng)過(guò)處理后，內(nèi)部仍然會(huì)殘留金屬元素，當(dāng)重金屬含量超標(biāo)，會(huì)危害身體健康。同時(shí)，在檢測(cè)飲用水水質(zhì)時(shí)，要注重有機(jī)污染物含量的控制。研究表明，當(dāng)個(gè)體長(zhǎng)時(shí)間飲用不潔水質(zhì)，就會(huì)加大疾病患發(fā)率[1]。飲用水中的有機(jī)物存在明顯的潛伏特征，會(huì)損傷人體的肝腎、胃功能。維護(hù)飲用水安全有助于保障人體健康，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

2 氣相色譜法概述

在水質(zhì)檢測(cè)中應(yīng)用氣相色譜技術(shù)能夠檢驗(yàn)水質(zhì)內(nèi)的不同成分，從而掌握不同成分的含量。在檢測(cè)飲用水時(shí)，應(yīng)注重對(duì)飲用水成分的判斷。當(dāng)內(nèi)部有害物質(zhì)超標(biāo)時(shí)，則飲用水達(dá)不到飲用標(biāo)準(zhǔn)。在檢測(cè)飲用水水質(zhì)時(shí)，氣相色譜法依賴于專(zhuān)業(yè)儀器與設(shè)備，如氣相色譜儀，操作簡(jiǎn)單，能夠控制簡(jiǎn)化參數(shù)。使用氣相色譜法檢測(cè)飲用水，混合物質(zhì)會(huì)顯示出不同的色層差，檢測(cè)人員通過(guò)該原理，參考色層性質(zhì)、數(shù)值，可確定飲用水內(nèi)的物質(zhì)。因此，氣相色譜法的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率高，具備良好的應(yīng)用價(jià)值。

2.1 氣相色譜法的分類(lèi)

（1）氣固色譜法。此方法重點(diǎn)檢測(cè)飲用水內(nèi)的懸浮顆粒物。如果顆粒物含量多，會(huì)影響飲用水的清潔度，產(chǎn)生懸浮物沉淀問(wèn)題。使用氣固色譜技術(shù)時(shí)，可對(duì)飲用水內(nèi)的顆粒物進(jìn)行吸附，通過(guò)色譜分析法及儀器，可對(duì)不同的色層進(jìn)行顯示。水質(zhì)檢測(cè)人員遵循色層特性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，能夠獲得有價(jià)值的數(shù)據(jù)。再通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)固體顆粒物數(shù)值對(duì)比，能夠掌握飲用水的顆粒物含量、類(lèi)型，同時(shí)對(duì)固體顆粒物的有害性進(jìn)行判斷，獲得最終結(jié)論。

（2）氣液色譜法。相比氣固色譜法，此技術(shù)的檢測(cè)常量為液體因素。在應(yīng)用氣液色譜法時(shí)，可蒸發(fā)、分流飲用水內(nèi)的物質(zhì)，去除水體內(nèi)的部分容量，確保后續(xù)水質(zhì)檢測(cè)的順利性。此外，氣液色譜法還可用于化學(xué)檢測(cè)，不會(huì)對(duì)水體內(nèi)的物質(zhì)成分產(chǎn)生影響，能夠保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此該技術(shù)應(yīng)用廣泛[2]。

2.2 氣相色譜法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）高分離率。水質(zhì)檢測(cè)中，色譜柱的長(zhǎng)度為1～2 m，會(huì)出現(xiàn)上百萬(wàn)個(gè)理論搭板，確保分配系數(shù)的相近性。當(dāng)物質(zhì)分離難度較大時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間分配后能夠分離，保證分離結(jié)果準(zhǔn)確。

（2）高靈活性。氣相色譜法使用時(shí)，檢測(cè)儀器具備較高的靈活度，可檢測(cè)10-1～10-9g的物質(zhì)。飲用水內(nèi)的有機(jī)物指標(biāo)均可采用氣相色譜法檢測(cè)。此外，應(yīng)用氣相色譜法還可檢測(cè)高分子單體、超純氣體，確定空氣內(nèi)的微量毒物含量。當(dāng)氣相色譜法允許時(shí)，能夠?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行氣化處理，因此氣相色譜法具備較高的靈活度。

（3）高選擇性。當(dāng)物質(zhì)性質(zhì)較為相似時(shí)，檢測(cè)難度比較大，對(duì)檢測(cè)方法的精確性要求高。氣相色譜法可分離復(fù)雜物質(zhì)，因此選擇性較高。

（4）高分析速度。應(yīng)用傳統(tǒng)方法時(shí)，單個(gè)樣品的分析時(shí)間非常長(zhǎng)，但氣相色譜法可縮短樣品的分析時(shí)間，且技術(shù)水平高，便于操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，能夠在短時(shí)間內(nèi)分析所有數(shù)據(jù)。

（5）應(yīng)用范圍廣。氣相色譜法可分析氣體樣品、固體樣品，分析對(duì)象包括有機(jī)、無(wú)機(jī)試樣，因此檢測(cè)適用范圍廣。當(dāng)前，氣相色譜法應(yīng)用到分析領(lǐng)域比較多，不僅可檢測(cè)水質(zhì)，還可檢測(cè)環(huán)境、分析醫(yī)藥等，應(yīng)用價(jià)值高。

3 氣相色譜法在飲用水水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 酚醛復(fù)合肥的檢測(cè)

酚類(lèi)復(fù)合肥料會(huì)危害人體的干細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)。由于酚類(lèi)物質(zhì)的殘留時(shí)間長(zhǎng)，很難完全溶解，因此會(huì)危害人體健康，尤其是導(dǎo)致胎兒畸形，且對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染影響大。在檢測(cè)酚類(lèi)化合物時(shí)以氣相色譜法為主，借助電氣設(shè)備捕獲器，以5%固定相、95%苯基的毛細(xì)管柱，長(zhǎng)度30 m，直徑25 mm，膜厚度0.25 μm。在測(cè)試時(shí)，以程序升溫法為主，可檢測(cè)出水體內(nèi)的DDT異構(gòu)體、一般異構(gòu)體。同時(shí)，還可檢測(cè)七氯水、硫丹、化學(xué)試劑等化合物。

3.2 有機(jī)磷的檢測(cè)

有機(jī)磷屬于液體物質(zhì)，黏度大，顏色為淺黃色、深棕色，會(huì)散發(fā)出大蒜氣味。有機(jī)磷的水溶性較低，但會(huì)與動(dòng)植物油、溶劑相溶。有機(jī)磷的光熱氧穩(wěn)定性高，在堿性物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行溶解，破壞原始結(jié)構(gòu)。研究指出，有機(jī)磷酸酯通過(guò)呼吸、皮膚、消化系統(tǒng)，均能夠進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人體內(nèi)各個(gè)器官組織造成危害，且在肝臟組織內(nèi)的聚集量較多。在檢測(cè)有機(jī)磷時(shí)可應(yīng)用氣相色譜法，借助硝酸鹽氮檢測(cè)器，以50%固定相、95%苯基的毛細(xì)管柱，長(zhǎng)度30 m，直徑0.25 mm，膜厚度0.25 μm。通過(guò)溫度程序能夠檢測(cè)水體內(nèi)的二甲雙胍、甲基對(duì)硫磷、敵百蟲(chóng)等有害物質(zhì)濃度[3]。

3.3 有機(jī)氯的檢測(cè)

在飲用水檢測(cè)中，有機(jī)氯農(nóng)藥屬于常見(jiàn)污染物，會(huì)傷害人體器官，因此要采用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)人體內(nèi)攝入有機(jī)氯農(nóng)藥后，會(huì)產(chǎn)生肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)毒害性，損傷相應(yīng)的器官。當(dāng)攝入量較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)全身器官衰竭而死亡。在檢測(cè)有機(jī)氯時(shí)，面臨的難度較多，如分解效率低下，殘留時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)增加結(jié)果的錯(cuò)誤率。氣相色譜技術(shù)可保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，對(duì)水體內(nèi)的有機(jī)氯進(jìn)行判斷。利用電子捕獲模塊、毛細(xì)血管柱進(jìn)行飲用水中氯檢測(cè)，合理應(yīng)用程序化升溫措施，可保證檢測(cè)效果，明確有機(jī)氯的含量。

一般情況下，通過(guò)配置電子捕獲器，配置50%固定相、95%苯基的毛細(xì)管柱，待至程序化升溫后，能夠?qū)︼嬘盟械漠悩?gòu)體、七氯、艾氏劑進(jìn)行分離檢查，且精確度高。

3.4 揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測(cè)

使用氣相色譜儀可檢測(cè)水體內(nèi)的揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)化合物。在實(shí)際檢測(cè)中，通過(guò)不同的預(yù)處理方法以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水體內(nèi)的三氯化物；通過(guò)自動(dòng)頂空進(jìn)樣器檢測(cè)飲用水內(nèi)的揮發(fā)性酚、溴苯；通過(guò)氣液平衡法處理水質(zhì)采樣問(wèn)題。此外，在氣相色譜儀上配置頂空進(jìn)樣器，能夠?qū)︼嬘盟畠?nèi)的丁二烯、間二甲苯等物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，增加蒸汽體內(nèi)的揮發(fā)性酚濃度，保證檢測(cè)的靈敏度，利用率達(dá)到95.6%～102.0%。部分技術(shù)人員采用氣相色譜法對(duì)水質(zhì)內(nèi)的溴氯甲烷進(jìn)行檢測(cè)，加熱水質(zhì)樣本、平衡溶液，能夠加快檢測(cè)進(jìn)度、降低外部空氣的影響。二溴氯甲烷、溴二氯甲烷的檢測(cè)限為0.1 μg·L-1。溴二氯甲烷和二溴氯甲烷的標(biāo)準(zhǔn)添加回收率分別為99.6%、97.4%。在應(yīng)用氣相色譜法時(shí)，需要連接計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，整體操作簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確檢測(cè)水體內(nèi)的多個(gè)指標(biāo)。

3.5 苯系物的檢測(cè)

使用氣相色譜法對(duì)苯系物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，基本無(wú)干擾項(xiàng)，可獲得良好的檢測(cè)效果。苯系物檢測(cè)時(shí)濃度達(dá)到0.05 mg·L-1，可檢測(cè)污染水質(zhì)，保證檢測(cè)結(jié)果的精確度，降低誤差率，溶劑峰不會(huì)干擾酚類(lèi)物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果能夠?qū)︼嬘盟幚硖峁┲笇?dǎo)依據(jù)，減少污水的排放量。應(yīng)用固相微萃取工藝時(shí)，要注重樣品處理，集中水內(nèi)的苯系物，通過(guò)毛細(xì)管的氣相色譜法，能夠?qū)崿F(xiàn)分離處理。在整個(gè)分析處理中只需15 min，檢測(cè)限為1～2 μg·L-1。

4 氣相色譜分析水質(zhì)的問(wèn)題與改進(jìn)措施

4.1 基線波動(dòng)

在檢測(cè)飲用水水質(zhì)時(shí)，氣相色譜法的精確性、穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)顯著。但在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，基線變動(dòng)的干擾明顯，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性影響大。因此，在應(yīng)用氣相色譜法時(shí)，應(yīng)遵循實(shí)際問(wèn)題，對(duì)基線進(jìn)行準(zhǔn)確把控。此外，還應(yīng)注重基線變動(dòng)干擾的分析，如檢測(cè)過(guò)程的合規(guī)化等。在檢測(cè)飲用水水質(zhì)時(shí)要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。檢測(cè)前，全面檢查檢測(cè)儀器，清除表面雜質(zhì)，防止干擾氣相色譜基線。將儀器放置到水體后，不能立即讀數(shù)，這是因?yàn)榇藭r(shí)水體動(dòng)蕩，影響檢測(cè)讀數(shù)的準(zhǔn)確性。檢測(cè)時(shí)，靜止一段時(shí)間，確保水質(zhì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，再讀取和記錄，可保障檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。在檢測(cè)操作時(shí)，需要多次檢測(cè)操作，從而獲取飲用水水質(zhì)數(shù)據(jù)，以免由于操作失誤影響檢測(cè)結(jié)果。檢測(cè)人員還可對(duì)多次檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，消除差異數(shù)據(jù)，保留穩(wěn)定數(shù)據(jù)，加強(qiáng)檢測(cè)質(zhì)量。

4.2 色譜柱氧化

在水質(zhì)檢測(cè)中，常見(jiàn)的色譜柱氧化問(wèn)題多是由于色譜柱受到污染，無(wú)法確保檢測(cè)精確度。當(dāng)色譜柱氧化后，會(huì)導(dǎo)致水體內(nèi)的物質(zhì)附著，色譜柱清潔不完全，堆積大量物質(zhì)，腐蝕色譜柱。當(dāng)雜質(zhì)、色譜柱材料產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化問(wèn)題加重。為了避免色譜柱氧化，需及時(shí)更換新的色譜柱，確保水質(zhì)檢測(cè)操作時(shí)具備相應(yīng)的色譜對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 色譜柱靈敏度問(wèn)題

在檢測(cè)飲用水時(shí)，色譜柱的條件非常重要，會(huì)直接影響檢測(cè)效果。當(dāng)色譜柱的靈敏度不佳時(shí)，不能對(duì)水體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，且會(huì)對(duì)飲用水的清潔、安全度的評(píng)價(jià)產(chǎn)生影響。對(duì)于色譜柱的靈敏度問(wèn)題，可采用添加劑方式，加強(qiáng)水質(zhì)檢測(cè)的靈敏度。二氧化苯溶液能夠催化不敏感物質(zhì)并產(chǎn)生反應(yīng)，確保物質(zhì)轉(zhuǎn)化為富集狀態(tài)，提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度[4]。

4.4 無(wú)機(jī)物干擾

在檢測(cè)飲用水中的物質(zhì)時(shí)，主要是對(duì)水體內(nèi)的有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)。但飲用水中含有無(wú)機(jī)物，會(huì)影響色譜柱，導(dǎo)致檢測(cè)人員無(wú)法分辨影響來(lái)源，錯(cuò)誤判斷飲用水的物質(zhì)。在應(yīng)用氣相色譜法時(shí)，需要應(yīng)用無(wú)機(jī)物去除法，采用吸附、氣化方式消除，可更容易檢測(cè)出飲用水中的有機(jī)物[5]。無(wú)機(jī)物干擾消除后，可提升氣相色譜的實(shí)施效果，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了科學(xué)控制水資源質(zhì)量，必須做好水質(zhì)檢測(cè)工作。氣相色譜檢測(cè)法可提升物質(zhì)分離率，且檢測(cè)靈敏度高，能夠快速獲取檢測(cè)結(jié)果。因此，在飲用水檢測(cè)中，需要推廣應(yīng)用氣相色譜法，掌握水體內(nèi)的物質(zhì)含量，確保人們用水的安全性。