氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

王清琪 杜美

摘 要：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）是一種高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境有害物質(zhì)的檢測(cè)中。該文對(duì)GC-MS常用的前處理技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并分析近幾年來(lái)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境空氣、水、土壤中的主要污染物檢測(cè)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展情況。

關(guān)鍵詞：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 環(huán)境檢測(cè) 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：O657.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（c）-0095-02

環(huán)境中的污染物種類繁多，基質(zhì)復(fù)雜，其毒性高、長(zhǎng)時(shí)間接觸易產(chǎn)生生物富集等特點(diǎn)，對(duì)人體健康產(chǎn)生巨大的威脅。隨著人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的逐漸關(guān)注，環(huán)境中污染物的檢測(cè)規(guī)范和技術(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）是環(huán)境檢測(cè)中常用的檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了氣相色譜的分離分析與質(zhì)譜的高分辨結(jié)構(gòu)鑒定的特點(diǎn)。具有檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)方法穩(wěn)定、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于痕量物質(zhì)及多組分復(fù)雜樣品的分析檢測(cè)，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境空氣、水質(zhì)、土壤、固體廢棄物等檢測(cè)領(lǐng)域，成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。

1 GC-MS前處理方法

環(huán)境樣品的前處理對(duì)于分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有著至關(guān)重要的作用。環(huán)境樣品主要包括氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)等不同形態(tài)，GC-MS法主要用于測(cè)定環(huán)境中的有機(jī)污染物，有機(jī)測(cè)物成分復(fù)雜、種類繁多，因此樣品的前處理方法需考慮樣品的不同基質(zhì)形態(tài)、被測(cè)物性質(zhì)、試劑空白的引入、處理時(shí)間的長(zhǎng)短及回收率等情況進(jìn)行選擇，而對(duì)于微量和痕量物質(zhì)的檢測(cè)，前處理過(guò)程就顯得尤為重要。所以選擇合適的前處理方法是確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵[1]。

環(huán)境有機(jī)物的前處理方法主要包括：液-液萃取法、固相萃取法、液相微萃取法以及頂空處理技術(shù)等[2]。

1.1 液-液萃取法

液-液萃取法是環(huán)境樣品前處理的傳統(tǒng)方法，其原理是根據(jù)被測(cè)物質(zhì)在兩種不互溶的溶劑中進(jìn)行分配溶解，被測(cè)物在萃取劑中的溶解度大于基質(zhì)溶液，從而從基質(zhì)溶液中提取出來(lái)。液-液萃取法使用的主要前處理儀器為分液漏斗，通過(guò)人工手動(dòng)震搖或通過(guò)簡(jiǎn)易的分液漏斗萃取裝置進(jìn)行，所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，一般實(shí)驗(yàn)室均能夠配置，使用比較普遍，常用于環(huán)境水質(zhì)樣品的前處理。該方法的弊端是萃取過(guò)程中會(huì)使用到大量的有機(jī)溶劑，存在乳化現(xiàn)象，且操作時(shí)間較長(zhǎng)，揮發(fā)的有機(jī)試劑會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的健康造成危害。

1.2 固相萃取法

固相萃取法是近年發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，主要原理是通過(guò)被測(cè)物與萃取柱上的填充物進(jìn)行吸附，然后使用萃取劑將被測(cè)物從萃取柱上洗脫下來(lái)，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)物與基質(zhì)的分離，其原理與與液相色譜相似。常用的萃取柱填料為C18鍵合材料、硅膠材料、氧化鋁、活性炭以及硅酸鎂等。近年來(lái)固相萃取技術(shù)發(fā)展迅速，各種新型填料不斷被開發(fā)應(yīng)用于萃取柱中。與傳統(tǒng)的液-液萃取法相比操作簡(jiǎn)單、使用試劑量大大減小、縮短了前處理時(shí)間同時(shí)也增加了被測(cè)物的回收率。該前處理方法存在的缺點(diǎn)是操作不夠靈活，不便進(jìn)行程序優(yōu)化，且萃取柱為一次性消耗品，成本較高。

1.3 液相微萃取法

液相微萃取技術(shù)是1996年才發(fā)展起來(lái)的新型預(yù)處理技術(shù)[3]，該技術(shù)的原理是通過(guò)有機(jī)被分析物在不同相之間的平衡分配，它是對(duì)傳統(tǒng)液-液萃取技術(shù)的改進(jìn)。使得液-液萃取過(guò)程集成化和微型化，操作更加簡(jiǎn)單、快捷，富集效率更高，尤其對(duì)于基質(zhì)復(fù)雜的微量和痕量物質(zhì)的富集是傳統(tǒng)液-液萃取技術(shù)所無(wú)法比擬的。液相微萃取法可分為直接浸入式液相微萃取、液相微萃取-后萃取和頂空液相微萃取等3種方式[2]。

1.4 頂空處理技術(shù)

頂空處理技術(shù)主要用于測(cè)定液態(tài)和固態(tài)樣品中揮發(fā)和半揮發(fā)性有機(jī)物，其原理是利用被測(cè)物在氣相和固/液相之間的分配平衡。氣相中被分析物含量越多，萃取富集效果越明顯，分析靈敏度也越高。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不直接接觸固體或液體樣品，消除了樣品復(fù)雜的基質(zhì)干擾，對(duì)被測(cè)物的富集效率高，提高了檢測(cè)的靈敏度。頂空處理技術(shù)分為靜態(tài)頂空技術(shù)和動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)兩種。

2 GC-MS在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 GC-MS在環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

環(huán)境水體中殘留的有機(jī)污染物具有高毒性、高穩(wěn)定性和生物富集等特點(diǎn)是水質(zhì)污染的主要研究對(duì)象，水體中的有機(jī)污染物主要有有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、高分子聚合物、多環(huán)芳烴和染料等。近年來(lái)對(duì)于水中有機(jī)物的檢測(cè)研究不斷朝向快速、高效的方向發(fā)展。

2.2 GC-MS在環(huán)境土壤檢測(cè)中的應(yīng)用

化肥、農(nóng)藥的大量使用使得土壤中聚集了大量的有機(jī)污染物，殘留的有機(jī)污染物達(dá)到一定量后超出土壤的自凈能力會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。吳香姣等人以超聲波萃取法將土壤中的七氯、氯丹用正己烷/二氯甲烷（1+1）萃取、經(jīng)弗羅里柱凈化濃縮定容后，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）進(jìn)行測(cè)定。七氯、順、反-氯丹方法檢出限分別為14.7 μg/kg、3.93 μg/kg和5.28 μg/kg，加標(biāo)回收率在76.4%～114%之間，精密度（RSD）<15%[8]。張宗慶等建立了氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定環(huán)境土壤中21種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法。經(jīng)測(cè)定，21種有機(jī)氯農(nóng)藥在0.2～4.0 mg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.997 9。4，4-DDT和2，4-DDT的檢出限為0.02 mg/kg，其余19種有機(jī)氯農(nóng)藥的檢出限為0.01 mg/kg。加標(biāo)回收率為62.5%～103.0%，RSD為4.8%～9.1%。該方法適用于環(huán)境土壤基質(zhì)中21種有機(jī)氯農(nóng)藥的同時(shí)測(cè)定，為土壤環(huán)境中有機(jī)氯農(nóng)藥檢測(cè)方法拓展提供參考。

2.3 GC-MS在環(huán)境空氣檢測(cè)中的應(yīng)用

隨著人類活動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)排放、汽車尾氣、燃燒等產(chǎn)生的廢氣對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，大氣污染物對(duì)人體健康造成危害的同時(shí)也嚴(yán)重影響著生態(tài)環(huán)境，其對(duì)全球氣候的影響已是全球關(guān)注的重大問(wèn)題。因此對(duì)大氣中污染物的監(jiān)測(cè)技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用被不斷開發(fā)改進(jìn)，通過(guò)近幾年的研究成果可以看出，環(huán)境中GC-MS的檢測(cè)方法正朝向快捷、靈敏和多種物質(zhì)的同時(shí)測(cè)定方向發(fā)展，氣相色譜-三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用法具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性，尤其適用于多類多殘留有機(jī)物的同時(shí)測(cè)定，能夠滿足當(dāng)下環(huán)境檢測(cè)的技術(shù)需求。同時(shí)環(huán)境樣品前處理方法的研究也是一個(gè)主要集中點(diǎn)。前處理裝置的高效、微型和集成化可以大大的提高檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)效率，是目前環(huán)境樣品前處理的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 李洪仁，趙軍.分析化學(xué)樣品前處理方法討論[J].沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，1（2）：100-102.

[2] 劉明仁.氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)中的應(yīng)用[D].濟(jì)南大學(xué)，2010.

[3] 白利濤.氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定環(huán)境中有機(jī)污染物樣品預(yù)處理方法的研究[D].蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，2010.