氣相色譜法在環境監測中的應用

劉利昆

（天津市東麗區環境保護監測站，天津 300300）

1 色譜法的起源和發展

色譜法又被稱之為色層法或者層歷法。1903年這個節點上，俄國的植物學家茨威特做了這樣的實驗，將一根充填著碳酸鈣的柱子，將石油醚作為流動所需物，通過碳酸鈣特有的分離、分析的能力，將這種色素的吸附能力差別應用到顏色識別中，由此而產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。從那個時候，色譜法對于有色亦或是無色的都是合適的。1940年-1943年蒂西利斯進一步發展了色譜法，發明了迎頭法以及吸附色譜法，因為這兩項發明讓他獲得了1948年的諾貝爾化學獎。1941年英國的馬廷和辛吉兩位科學家更進一步發展了色譜法，開創了一個新的分配色譜時代，并因此而獲得了1952年的諾貝爾化學獎。在液—液分配色譜法的研究過程中，馬廷回憶道：用一根長僅一英尺的色譜柱對氨基酸進行分離得出的結果往往出乎意料。之后各國的科學家又對色譜法進行理論和實踐中的發展。

1959年這一節點上又出現了新的凝腔滲透色譜法，這種方法是以分子的大小進行分離而得。1967年時，生物親和色譜又出現，這種色譜分離過程是以生活特異性來完成的。20世紀60年代末，近代高壓液相色譜法得到新的發展，這種技術發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技術。這種液相色譜從而在分析速度、分離效率等方面實現飛躍發展。同時，高效的薄層色譜也相應地發展起來。這些年，高效率的毛細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展，開辟了一條新的路徑。如此，這樣無論從氣相色譜亦或是液相色譜，分離檢測技術更加完善，逐步成為了分析化學中發展十分突出的一個領域。

2 氣相色譜在水污染監測中的應用

氣相色譜法目前應用十分廣泛，這其中涵蓋了雜質的分離、食品藥品的成分分析、刑事司法鑒定等領域，尤其在環境污染物檢測中有著獨特的機理作用。

隨著有毒有害有機污染物對空氣、水、土壤及糧食、蔬菜的污染日益嚴重，有機污染物的監測已得到世界各國的重視。在日常生產工作中，常用的CODCr以及CODMn這兩種檢測方法都有著很大的局限性，例如對多環芳烴、苯系物、PCB等諸多強致癌物的檢測束手無策，對于有機污染物的檢測，目前比較流行的檢測方法有GC、HPLC等，其中GC法的推廣意義更加廣闊，這種方法相對來講價格比較低廉、操作也比較方便，因此備受各界關注。目前在美、日等國的有機污染物檢測中，GC方法占比呈現絕對優勢。

氣相色譜分析法在環境檢測中有著獨特的應用空間，其針對對象主要為廢水分析，尤其是在水中的多組有機物分析中，GC已然成為了強有力的成分分析工具，同時配合的MS在信息結構分析中也發揮著重要的作用，這兩者互相滲透配合已經在環境檢測中成為工作人員有力的工具。據新聞報道，少數發達國家已經將GC/MS組合系統規定為環境檢測中廢水監測的標準方法。煤化工產業中經常出現的多環芳烴污染一直被人們所關注，在煤加工的轉化過程中，將會隨污染水而被排出，這種有機物是種致癌物，而且污染水中占比較廣，因此引起各國的重視。學者們也給予了高度關注，如復旦大學的陳正夫、陳思華兩位研究員就提出以色譜保留值同時結合其他信息來應用到多環芳烴的追蹤監測中。由此全過程的焦化廢水采樣追蹤全過程將使用這種分析方法，這種方法也得到了實踐的肯定。

唐紅衛、夏凡等人將雙柱ECD檢測法結合氣相色譜法應用到有機農藥殘留的檢測中，這種方法之下，一次性的進樣將會產生出兩套分析方案，其中的定性將會更加細致準確，而定量將會實現精確的目的。潘海東、鐘登杰等人將Nernst分配定律與氣相色譜分析法結合起來，在這種配合系統之下，二氯苯酚的檢測將會更加有效。Waters中國有限公司更是進一步發展了氣相色譜分析法，使得測定二惡英篩選起來更加快速。

吳小毛、方華等人將氣相色譜法應用到農產品的毒死蜱殘留檢測當中，這種創造性應用與傳統方法相比，具有省時、省力等優勢。陳明、陳少華等人在垃圾滲濾液中氯農藥的檢測分析當中應用氣相色譜分析方法，同時進一步改進了工藝方法，對不同工藝段水體進行了劃分。葉新榮、張海生等人將氣相色譜分析法應用到海水氟氯烴的檢驗當中，海水通過Niskin這種采水器進行收集，并通過注射器加以儲藏。這種方法最后證明，相較于傳統的方法更加靈敏、分離效果更加顯著，適用于水體中氯氟烴物質的檢測分析。同時西安交大的李霞、唐玉海等人在氣相色譜—質譜法測定藥物存留上進行較為深入的研究，這種研究展現出了廣闊的理論和實踐前景。

在水處理的厭氧發酵實驗過程中，如果存在著不同的菌種，會產生出不同的氣體，氣體之間將會產生奇妙的反應，可能會進行重新的組合，因此也要選取不同的條件對其進行分析。云南師范大學的高天榮、肖怡玲等人在實踐當中，對氣相色譜分析法做了改進，結合HP4890D技術，摸索出O2、N2、 CO2、 H2以及CH4等物質的檢測條件。

3 新發展

由一種分離手段與一種鑒定方法組成的聯用技術，是當前儀器分析和分析儀器的發展方向之一。

聯用技術在提高分析方法準確性、靈敏性方面有著較大的優勢，尤其在復雜混合物的分辨過程中更是十分靈敏，在這一過程中，兩種手段的獲取方案將會導致不同的功能結果出現。在色譜領域中，其中涵蓋了氣相色譜、GC、MS、LC等方法的聯用。

色譜分析法在混合物分離、分析過程中有靈敏度高、分析速度快的優勢，將會在復雜混合物的分離、分析中得以廣泛應用。當然，色譜分析法本身在定量分析有很大優勢，但定性分析中因為主要依據保留值，復雜的未知混合物進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，雖然具有較高的結構鑒定作用，但是并不當然具有分析、分離功能，因此在復雜混合物的簽定實踐中并不能直接進行適用。將色譜與譜學方法進行有機的結合，因此產生的聯用技術，將會將兩者的優勢結合起來，因此將會成為復雜混合物分析、分離的有效方法和手段。聯用技術將會成為下一步化學分析、分離技術的主要發展方向之一。

近些年以來，氣相色譜分析法與計算機信息技術結合起來，學者們將設計成氣相色譜專家系統。這種系統是具有大量色譜分析方法的計算機軟件系統，在人工智能技術的應用過程中，模擬色譜專家將會通過專門知識以及經驗進行判斷、推理等，這種專家水平的解決方法將會被存儲到計算機程序當中以備查用。

[1]李浩春.分析化學手冊,第五分冊,氣相色譜分析[M].化學工業出版社,1999.

[2]周良模.氣相色譜新技術[M].科學出版社,1994.

[3]何燧源.環境污染物分析監測[M].化學工業出版社,2001.

[4]韋進寶,錢沙華.環境分析化學[M].化學工業出版社,2002.

[5]陳正夫,陳思華.焦化廢水中多環芳烴的形態分析[J].同濟大學學報,23(4),1995.