分析衍生氣相色譜法在環境監測中的應用

袁文華

（海門市環境監測站 江蘇海門 226100）

人們一直沒有忽視對化學領域的探索，氣象色譜從20世紀50年代出現以來，就被作為一種十分受到學者肯定的分析方法，不斷分析之后發現其在石化、藥物、環境等各方面都能夠帶來很好的分析效果，應用十分廣泛。正是由于其具備快速且靈敏的檢測能力讓環境檢測工作得到大大的發展，并且檢測出的數據十分準確，奠定其在環境檢測方面的專家地位。在對環境污染方面進行分析時，對各種較為常見的有機污染物檢測分析十分成功，但隨著時代發展，經濟進步，原本的行業已經不能夠滿足我們發展的需求，我們在不斷發展經濟的情況下給環境帶來巨大污染物，針對這些新時代產生的具備強大能量團的污染物，傳統氣相色譜分析法已經不能夠滿足人們在環境檢測方面的需求，當有機污染物處于熱穩定性十分差的情況下，傳統氣相色譜法也要面臨靈敏度與分離強度不夠的困境，這是在這樣的需求背景下，衍生氣相色譜法出現了。

衍生化技術從誕生以來檢測的就是比較復雜的有機污染物，它是將需要檢測的化學樣品中比較難檢測分析的目標化合物分離出來，利用化學反應將其轉化成另外一種比較容易檢測與分析的化合物，然后再對后者進行檢測，就可以從定性、定量兩罰規模來進行分析。簡單來說就是將復雜的有機污染物通過衍生化反應，把原本封閉的極性能量團用非極性能量團所取代，并且提高目標分析物的揮發性，用與極性比較相對較弱的極性化合物所替代，從而改善受到復雜有機污染物所影響的靈敏度與選擇性，進行這一步之后再進行分析得出的數據就比較準確。經過千錘百煉的嘗試后，衍生化技術逐漸在氣相和液相色譜分析中被廣泛使用，且得到的效果十分好。

1 衍生氣相色譜法主要體現方式

1.1 利用該方法可以改善傳統分析法不能夠改善的樣品揮發性和熱穩定性。有些化合物處于高沸點或者熱不穩定的情況下，這個時候利用衍生化技術將其轉化為可以汽化或者熱穩定性比較高的衍生物。

1.2 該方法還可以將傳統方法具備的選擇性與靈敏度提升。比如傳統氣象色譜分析法對那些含有鹵素的化合物是比較難以檢測出的，但是衍生化技術使用后，針對鹵素等化合物檢測的靈敏度得到提高，主要是利用衍生化反應來把鹵素能量團中原本不存在的化合物引入到其中。

1.3 分離強度提高，樣品出現的峰形得到改善，待測物中如果含有極性基團，那么在儀器檢測中通過色譜來顯示的話，就會呈現出峰形或者峰拖尾的形狀，但是將該待測物進行衍生化反應后就能夠將目標化合物原本的氣象色譜性質進行改變，從而提高分析效果。如果在衍生化反應過程中遇到一些較難分離的化合物，可以適當選擇恰當的衍生化試劑，讓檢測化合物在色譜性能檢測中能夠出現差異，或者中和化合物中的其中一種物質，這樣也能夠達到物質與物質之間分離的目的。

1.4 對環境污染小，具備保護環境的優點。現代社會對環境的污染已經十分大，如何在獲得應有的效果下還不對環境產生污染變得更加重要，而衍生化技術能夠改善傳統氣相色譜法在這方面的缺陷。一些沸點高的化合物或者不能夠揮發的化合物，衍生化技術都能夠將其轉化為可以揮發的化合物，之后再使用吹等方法將其代替傳統方法中萃取，這樣就可以做到盡量減少使用有機溶劑的機率。

我國為更好的檢測環境質量，發布了《地表水環境質量標準》，在這個標準中，對80多個項目的化合物進行檢測，這些化合物大多數是極性較大或者熱穩定性不好，而這些化合物的來源也基本上屬于集中式生活飲用水中的地表水，對化合物中的醛類、苯酚類等物質進行有效檢測。本文綜合國內外各種資料并且結合實際，針對環境檢測中較為常見的幾大項目利用衍生氣相色譜法來進行分析。

2 衍生法種類

衍生法的種類比較多，根據色譜式樣處理的不同可以將其分為七大法：硅烷化法、成肟或腙法、酯化法、酰化法、鹵化法、環化法和無機試樣衍生法。操作者可以依據待測物中含有什么樣的能量基團來選擇合適的衍生方法。通常情況下，羥基化合物或者化合物中含有羧基、巰基、胺基等這些能量基團可以采用硅烷化衍生方法。而酯化衍生方法則適用于化合物中含有羧基的樣品，該方法進行反應后可以得到甲酯、乙酯、丙酯或丁酯，甲酯是四大反應后化合物中最為常見的;酰化衍生方法則更多的使用在衍生物的制備中，比如胺基的酰化衍生物，當然對含羥基、巰基的化合物也可以使用這種方法來進行衍生化處理；鹵化衍生方法分析的化合物種類則要多一些，包括羥基、羧基、羰基化合物以及不飽和的鍵化合物，這些不同的化合物可以采用不同的鹵化方法進行分析。不同條件下選擇不同的試劑可以得到不一樣的反應，比如羥基化合物在一定條件下可以與醚化試劑合成反應得到衍生成醚；而羰基化合物可以和合適的衍生試劑進行反應后再進行色譜分析；對于含有兩個或者兩個以上能量基團的有機物可以選擇環化法。種種化合物都可以進行衍生反應，水、無機氣體或者金屬元素同樣可以在與衍生試劑反應之后進行色譜分析。

3 衍生氣相色譜法在環境監測檢驗中的應用

3.1 在水質分析中的應用

測定需要檢測的水源中的丙烯酰胺要依據在一定條件下進行，首先就是pH值要在1～2之間，其次在這樣的pH值下與溴進行加成反應，最后會得出A-B-二溴丙酰胺，再對其利用乙酸乙酯進行萃取提煉，然后再以10%DEGS+2%的溴化鉀進行色譜分析，同時以GC-ECD為依據進行檢測，檢測的標準最低檢測量是0.015Lg。而檢測水源中的烷羧酸則需要利用三甲基氯硅烷、硅烷化試劑以及烷羧酸來進行氣相色譜分析，環環相扣，最終檢測出最低濃度為0.01mg/L，其中，進行環烷羧酸衍生化翻一個必須要在2min內的35℃的水中完成。

對水中氟的檢測，兩名學者在進行實驗時時其在酸性條件下可以和三甲基氯硅烷進行反應，并最后形成具備揮發性的氟硅烷，之后再進行使用頂空氣相色譜法的測定，不過進行衍生化反應的時候要在室溫下進行，不過得出的結論，學者是以5Ov～210v作分析柱，檢測出其最低濃度就為0.05mg/L，其中所采水樣是25mL。而兩名學者中的另外一名學者則是以30%阿匹松作為所需的分析柱，從而檢測出的結果為0.03mg/L，但是他所取水樣是10mL。

前一名學者在做出的報告中表示水中進行的苯胺經重氮反應，所形成的重氮化合物在相關條件下可以和碘化鉀溶液發生反應衍生成碘苯，利用苯來提取出的目標物作為GC-ECD的測定物，這樣百分之93.1的碘苯可以回收，其顯示的分析柱是濃度在1Lg/L的OV-17和QF-1的混涂柱。檢測砷則需要AS(Ⅲ）與AS(V）能夠和二巰基丙醇(BAL）在1mol/L的HCl的介質中直接反應得出AS-BAL化合物，再以3%OV-17柱進行分離，分離前先用甲苯進行萃取，最后進行ECD測定，結果為0.01ng。

檢測水中含有的微量硫氰酸鹽和亞硝酸鹽，進行反應前也是使用衍生化來做前期處理，前者是根據SCN-和氯胺T一起反應能夠形成CNCl的原理，再依據HS-GC-ECD檢測,測定出的結果被限制在為1×10-6Lg/mL。而后者在相關條件與硫酸二甲酯進行反應會形成具備電負性十分強的硝基甲烷，同樣利用HS-GC-ECD來進行檢測，實驗反應過程在2min的70℃的水中就可以完成，結果：濃度為1Lg/L，平均回收率為95.5%

針對水中甲醛的檢測，其中一名學者是利用反應生成五氟芐肟的原理進行GC-ECD測定的，而甲醛和鹽酸鄰-羥胺在一起恰恰能夠得出這樣的結果，再在其中增加甲醛標準試劑量0.10～20Lg/L，可以讓回收率升至98%以上。

3.2 在大氣監測檢驗中的應用

空氣中的呋喃丹可以利用玻璃顯微濾紙來采集樣品，再通過乙酸乙酯進行洗脫，得出的吡啶作觸媒在三氟乙酸酐進行衍生化反應后，進行ECD檢測，結果所選擇的色譜柱是OV-17的QF-1合在一起的混涂柱，這就是對空氣中呋喃丹的測定;人碘化鉀可以將其回收率定在95.0%～100.6%之間，碘化鉀可以通過碘和硫酸二甲酯進行反應得出，再利用HS-GC-ECD這個標準來進行檢測得出所需分析柱，

對房屋內空氣中的甲醛測定更加重要，可以利用甲醛可以和2,4-二硝基苯肼發生衍生反應得出2,4-二硝基苯腙的特定來進行測定，2,4-二硝基苯腙還可以使用環己烷來提取，用OV-17和QF-1兩個混涂色譜來對其進行分離，與上述一樣使用ECD來檢測，得出檢測的最低濃度在0.01mg/m3，取樣為10L，化學衍生反應同樣要在60℃度的水中完成，反應時間要滿足15min，這樣衍生化反應才足夠充分，得出的分析結果也更加準確。

4 衍生氣相色譜法注意事項

在利用衍生化氣相色譜進行試驗反應的時候要對幾下幾點注意：（1）一般使用在衍生化反應中的試劑是很常見的，比比較容易得到，其不管是本身存在還是反應后的副產物的都不會對得出最終的目標結果分析進行干擾。（2）進行衍生化反應的環境要溫和，而且操作還要方便、快捷。（3）進行衍生化反應的時候要讓其反應充分，最好能定量進行反應，不斷重復進行最好。最后，新時代衍生氣相色譜法具備很好的選擇性，因此讓目標化合物進行衍生化反應并得出的產物分子量在進行分析時是比較恰當合適的。

5 展望

衍生氣相色譜是新時代的一項新技術，是讓目標化合物進行化學衍生氣相反應后轉變為可以進行色譜分析的化合物，這樣的新科技是時代的進步，在現代社會色譜分析技術中有著十分重的含量與地位，如果能夠讓該技術在環境衛生監測領域中得到充分推行，那么環境檢測工作將可以在未來提高不止一個臺階。

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