氣相色譜質(zhì)譜法在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

陳福強(qiáng)

（廣東省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，廣東 廣州 510080）

【摘 要】上個(gè)世紀(jì)的50年代，氣相色譜法使熱穩(wěn)定性組分的分析和分離以及揮發(fā)性在初期都發(fā)生了重大改變。近年來(lái)，在氣相色譜的檢測(cè)方法與分離技術(shù)等多方面的快速發(fā)展下，其應(yīng)用范圍也已廣泛擴(kuò)大，并成為環(huán)境保護(hù)、臨床、石油、食品、化工、超純材料、法檢以及法醫(yī)等領(lǐng)域中應(yīng)用分析和分離的重要手段，為開(kāi)拓新領(lǐng)域，習(xí)慣難揮發(fā)和復(fù)雜以及樣品不穩(wěn)定的測(cè)試和分析，增強(qiáng)方法的可靠注與靈敏度，目前，氣相色譜法在濃縮、聯(lián)用技術(shù)、分離方法和分離方法優(yōu)化等方面都有很大的進(jìn)步，本文將從氣相色譜-質(zhì)譜法的基本原理出發(fā)，分析其在環(huán)境空氣和土壤以及水資源等方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】基本原理；檢測(cè)應(yīng)用；新發(fā)展

通過(guò)對(duì)氣相色譜的原理與質(zhì)譜法原理的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)分析各自的優(yōu)點(diǎn)和弊端，實(shí)驗(yàn)證明兩者同時(shí)聯(lián)合使用時(shí)的實(shí)用性和效率性穩(wěn)定并利于操作。利用氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)土壤中的有害復(fù)雜有機(jī)物、環(huán)境空氣中的酚類有毒化合物和水資源污染，節(jié)能有效，是未來(lái)的新發(fā)展。

一、氣相色譜-質(zhì)譜法基本原理

氣相色譜法是分析方法，由英國(guó)科學(xué)家于1952年創(chuàng)立，堪稱經(jīng)典，是色譜技術(shù)成套化和儀器化的先驅(qū)。氣相色譜是通過(guò)樣品在固定相間的分配系數(shù)與色譜柱內(nèi)氣象之間的不同，進(jìn)行多次重復(fù)分配以達(dá)到分離的目地。氣相色譜的特點(diǎn)是分辨率高、選擇性高、效能高、靈敏度高、分析效率高以及節(jié)約樣品用量等。主要用來(lái)分析易揮發(fā)和沸點(diǎn)低的定量定性。由于毛細(xì)管色譜柱的分離度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通填充柱，毛細(xì)血管柱可以輕松的分離普通填充柱上難以分離的物質(zhì)，因此，氣相色譜法近年來(lái)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用可謂是獨(dú)樹(shù)一幟。此外，聯(lián)合使用MS和IR等分析技術(shù)并生產(chǎn)新型檢測(cè)器，從而協(xié)助提高氣象色譜法在檢測(cè)食品安全和環(huán)境污染等方面的效率。質(zhì)譜法是分析測(cè)定樣品離子質(zhì)荷比的一種方法。質(zhì)譜法不需要標(biāo)樣，因其檢測(cè)時(shí)靈敏度較高，可直接普庫(kù)檢索定性，亦可根據(jù)化合物質(zhì)譜特有的象征明確其分子結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜圖的形成是質(zhì)譜中氣態(tài)分子被高速電子束撞擊，再將離子快速導(dǎo)入分析器，最后順序的將碎片離子質(zhì)荷比按大小記錄并進(jìn)行收集。結(jié)構(gòu)分析與定性取決于質(zhì)譜峰的所處位置，定量分析取決于其相對(duì)強(qiáng)度，具有相當(dāng)高的靈敏度。質(zhì)譜儀早期使用范圍主要是測(cè)定原子量，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展慢慢開(kāi)始運(yùn)用到化合物的結(jié)構(gòu)與鑒定分析中，但還是無(wú)法單獨(dú)分離混合物，因此，目前在環(huán)境檢測(cè)中質(zhì)譜更多的是聯(lián)合液相色譜和氣相色譜等分析手段使用，從而起到互相彌補(bǔ)缺陷并提高檢測(cè)效率的效果。

二、氣相色譜-質(zhì)譜法在進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)時(shí)的應(yīng)用

氣象色譜法和質(zhì)譜法在1957年首次技術(shù)聯(lián)用，并迅速成為有機(jī)化合物的鑒定和分離最有效的工具之一。在20世紀(jì)的60年代，氣相色譜法和質(zhì)譜法的連用技術(shù)初步用于多氯聯(lián)苯、水質(zhì)、大氣以及機(jī)氯農(nóng)藥等監(jiān)測(cè)，并有效的針對(duì)有機(jī)污染物復(fù)雜、測(cè)定痕量、多組分和分離。到20世紀(jì)的80年代，氣相色譜法和質(zhì)譜法在相繼推出的臺(tái)式和小型聯(lián)用系統(tǒng)后促使其更為廣泛的應(yīng)用在環(huán)境檢測(cè)中。

（一）氣相色譜-質(zhì)譜法在土壤檢測(cè)時(shí)的應(yīng)用

土壤在被地膜、化肥、污染水源和農(nóng)藥等使用后會(huì)造成一定的殘留。應(yīng)用萃取法檢測(cè)殘留在土壤中的狄氏劑、七氯、滅蟻靈、六六六、環(huán)氧七氯等農(nóng)藥，通過(guò)測(cè)定條件得出檢出限是0.02～3.6ng/g，相對(duì)偏差是14～36%中間，從而證明氣相色譜法和質(zhì)譜法聯(lián)用對(duì)測(cè)定農(nóng)藥殘留的效率之高。張雪梅等參照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)土壤與多環(huán)芳烴的聯(lián)用分析的方法對(duì)其進(jìn)行研究。應(yīng)用二氯甲烷索氏將樣品中的PAHs提取然后運(yùn)用硅膠柱將其凈化，再用氣相色譜法和質(zhì)譜法聯(lián)用的內(nèi)標(biāo)法進(jìn)一步做定量定性分析。各樣品化合物良好線性關(guān)系數(shù)值是0.9953～0.9998，方法檢出限是0.07～2.08ng/g，加標(biāo)回收率是55～106%。

（二）氣相色譜-質(zhì)譜法在保護(hù)大氣中的應(yīng)用

酚類化合物是空氣環(huán)境中相對(duì)比較繁多的種類，甲酚毒性僅次于苯酚同屬污染最重的化合物，長(zhǎng)期接觸或吸入少量酚類化合物可致人食欲不振、嘔吐、頭暈、腹瀉和貧血，以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。楊麗莉等利用采樣管采取空氣中痕量酚類的化合物，再用甲醇解吸化合物并做好內(nèi)標(biāo)，應(yīng)用離子檢測(cè)質(zhì)譜對(duì)其檢測(cè)并用內(nèi)標(biāo)法定量，從而建立采樣管富集聯(lián)用法測(cè)定痕量化合物的方式方法。次方法能準(zhǔn)確的定量和定性并保持良好的線性，相關(guān)線性系數(shù)大于0.999，回收率是92.4～102%，說(shuō)明其檢測(cè)時(shí)所受干擾較小并靈敏度很高。如采集環(huán)境空氣中10L酚類化合物樣本，那么，檢測(cè)空氣中的濃度最低可至0.001mg/m3.應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行測(cè)定完全可達(dá)到對(duì)大氣中存在的酚類化合物隨時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。

（三）氣相色譜-質(zhì)譜法在水資源保護(hù)中的應(yīng)用

為促使農(nóng)作物產(chǎn)量高和防治病蟲(chóng)害而大量的使用農(nóng)藥，至使其形成持久性極強(qiáng)的有機(jī)污染物。殘留大量的農(nóng)藥可導(dǎo)致農(nóng)作物污染，還可通過(guò)食物和水源等多種途徑侵入人體并對(duì)其健康造成極大的損害。所以，要高效并迅速的建立處理農(nóng)藥殘留前的檢測(cè)方法，確保保障居民的身體健康與安全飲水。朱定姬等應(yīng)用攪拌棒萃取并吸附與氣相色譜法和質(zhì)譜法聯(lián)用檢測(cè)水中甲氧滴滴涕、狄氏劑、七氯、異狄氏劑酮、六六六、艾氏劑、硫丹硫酸鹽、異狄氏劑、異狄氏劑醛、環(huán)氧七氯，順-氯丹等20種有機(jī)農(nóng)藥的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：這些有機(jī)氯農(nóng)藥良好線性關(guān)系范圍是2.5～ug/L，檢出線是0.008～0.118ug/L。在樣品里分別添加以上有機(jī)農(nóng)藥并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，回收率是52～117%，偏差少于13%，此方法在實(shí)際樣品檢測(cè)中操作迅速、簡(jiǎn)單、快捷且靈敏度高，效率與結(jié)果均另人滿意。

三、新發(fā)展

目前分析儀器與儀器分析的發(fā)展方向是一種鑒定方法和一種分離手段的聯(lián)用技術(shù)。提高與增強(qiáng)分析方法的準(zhǔn)確度和靈敏度以及分辨復(fù)雜混合物的能力即是聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用，兩種手段的功能互利互助。如今廣泛使用的色譜法有液相色譜、氣相色譜、紅外光譜、核磁共振波普等各種聯(lián)用技術(shù)。其中色譜法的分離能力與分析速度以及高效靈敏度是分析復(fù)雜混合物的主要工具。但是色譜法本身難以單獨(dú)判斷定性復(fù)雜化合物，而紅外光譜、質(zhì)譜和核磁共振等方法，雖然鑒定能力強(qiáng)卻無(wú)分離能力，因此，不能直接鑒定復(fù)雜混合物，然而，將譜學(xué)和色譜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的聯(lián)用技術(shù)卻成為一種分析復(fù)雜混合物的高效手段，也是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，氣相色譜法與質(zhì)譜法在其應(yīng)用上本身都帶有一定的缺陷，通過(guò)測(cè)試將兩種方法有機(jī)的結(jié)合在一起組成聯(lián)用技術(shù)可有效提高監(jiān)測(cè)效率。將氣相色譜-質(zhì)譜法巧妙的應(yīng)用到環(huán)境空氣和土壤以及水資源的檢測(cè)中可快速分離復(fù)雜化合物，實(shí)用效率較高，是日前以及未來(lái)分析儀器與儀器分析的發(fā)展目標(biāo)。

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