氣相色譜質譜法在環境檢測中的應用

陳福強

（廣東省地質實驗測試中心，廣東 廣州 510080）

【摘 要】上個世紀的50年代，氣相色譜法使熱穩定性組分的分析和分離以及揮發性在初期都發生了重大改變。近年來，在氣相色譜的檢測方法與分離技術等多方面的快速發展下，其應用范圍也已廣泛擴大，并成為環境保護、臨床、石油、食品、化工、超純材料、法檢以及法醫等領域中應用分析和分離的重要手段，為開拓新領域，習慣難揮發和復雜以及樣品不穩定的測試和分析，增強方法的可靠注與靈敏度，目前，氣相色譜法在濃縮、聯用技術、分離方法和分離方法優化等方面都有很大的進步，本文將從氣相色譜-質譜法的基本原理出發，分析其在環境空氣和土壤以及水資源等方面的應用。

【關鍵詞】基本原理；檢測應用；新發展

通過對氣相色譜的原理與質譜法原理的簡單實驗分析各自的優點和弊端，實驗證明兩者同時聯合使用時的實用性和效率性穩定并利于操作。利用氣相色譜-質譜法檢測土壤中的有害復雜有機物、環境空氣中的酚類有毒化合物和水資源污染，節能有效，是未來的新發展。

一、氣相色譜-質譜法基本原理

氣相色譜法是分析方法，由英國科學家于1952年創立，堪稱經典，是色譜技術成套化和儀器化的先驅。氣相色譜是通過樣品在固定相間的分配系數與色譜柱內氣象之間的不同，進行多次重復分配以達到分離的目地。氣相色譜的特點是分辨率高、選擇性高、效能高、靈敏度高、分析效率高以及節約樣品用量等。主要用來分析易揮發和沸點低的定量定性。由于毛細管色譜柱的分離度遠遠高于普通填充柱，毛細血管柱可以輕松的分離普通填充柱上難以分離的物質，因此，氣相色譜法近年來在環境檢測中的應用可謂是獨樹一幟。此外，聯合使用MS和IR等分析技術并生產新型檢測器，從而協助提高氣象色譜法在檢測食品安全和環境污染等方面的效率。質譜法是分析測定樣品離子質荷比的一種方法。質譜法不需要標樣，因其檢測時靈敏度較高，可直接普庫檢索定性，亦可根據化合物質譜特有的象征明確其分子結構。質譜圖的形成是質譜中氣態分子被高速電子束撞擊，再將離子快速導入分析器，最后順序的將碎片離子質荷比按大小記錄并進行收集。結構分析與定性取決于質譜峰的所處位置，定量分析取決于其相對強度，具有相當高的靈敏度。質譜儀早期使用范圍主要是測定原子量，經過漫長的發展慢慢開始運用到化合物的結構與鑒定分析中，但還是無法單獨分離混合物，因此，目前在環境檢測中質譜更多的是聯合液相色譜和氣相色譜等分析手段使用，從而起到互相彌補缺陷并提高檢測效率的效果。

二、氣相色譜-質譜法在進行環境檢測時的應用

氣象色譜法和質譜法在1957年首次技術聯用，并迅速成為有機化合物的鑒定和分離最有效的工具之一。在20世紀的60年代，氣相色譜法和質譜法的連用技術初步用于多氯聯苯、水質、大氣以及機氯農藥等監測，并有效的針對有機污染物復雜、測定痕量、多組分和分離。到20世紀的80年代，氣相色譜法和質譜法在相繼推出的臺式和小型聯用系統后促使其更為廣泛的應用在環境檢測中。

（一）氣相色譜-質譜法在土壤檢測時的應用

土壤在被地膜、化肥、污染水源和農藥等使用后會造成一定的殘留。應用萃取法檢測殘留在土壤中的狄氏劑、七氯、滅蟻靈、六六六、環氧七氯等農藥，通過測定條件得出檢出限是0.02～3.6ng/g，相對偏差是14～36%中間，從而證明氣相色譜法和質譜法聯用對測定農藥殘留的效率之高。張雪梅等參照標準方法對土壤與多環芳烴的聯用分析的方法對其進行研究。應用二氯甲烷索氏將樣品中的PAHs提取然后運用硅膠柱將其凈化，再用氣相色譜法和質譜法聯用的內標法進一步做定量定性分析。各樣品化合物良好線性關系數值是0.9953～0.9998，方法檢出限是0.07～2.08ng/g，加標回收率是55～106%。

（二）氣相色譜-質譜法在保護大氣中的應用

酚類化合物是空氣環境中相對比較繁多的種類，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，以及神經系統疾病。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標，應用離子檢測質譜對其檢測并用內標法定量，從而建立采樣管富集聯用法測定痕量化合物的方式方法。次方法能準確的定量和定性并保持良好的線性，相關線性系數大于0.999，回收率是92.4～102%，說明其檢測時所受干擾較小并靈敏度很高。如采集環境空氣中10L酚類化合物樣本，那么，檢測空氣中的濃度最低可至0.001mg/m3.應用氣相色譜-質譜法對實際樣品進行測定完全可達到對大氣中存在的酚類化合物隨時監測的要求。

（三）氣相色譜-質譜法在水資源保護中的應用

為促使農作物產量高和防治病蟲害而大量的使用農藥，至使其形成持久性極強的有機污染物。殘留大量的農藥可導致農作物污染，還可通過食物和水源等多種途徑侵入人體并對其健康造成極大的損害。所以，要高效并迅速的建立處理農藥殘留前的檢測方法，確保保障居民的身體健康與安全飲水。朱定姬等應用攪拌棒萃取并吸附與氣相色譜法和質譜法聯用檢測水中甲氧滴滴涕、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、環氧七氯，順-氯丹等20種有機農藥的含量。實驗結果顯示：這些有機氯農藥良好線性關系范圍是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農藥并對其進行檢測，回收率是52～117%，偏差少于13%，此方法在實際樣品檢測中操作迅速、簡單、快捷且靈敏度高，效率與結果均另人滿意。

三、新發展

目前分析儀器與儀器分析的發展方向是一種鑒定方法和一種分離手段的聯用技術。提高與增強分析方法的準確度和靈敏度以及分辨復雜混合物的能力即是聯用技術的應用，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用技術。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雜混合物的主要工具。但是色譜法本身難以單獨判斷定性復雜化合物，而紅外光譜、質譜和核磁共振等方法，雖然鑒定能力強卻無分離能力，因此，不能直接鑒定復雜混合物，然而，將譜學和色譜的優點結合在一起的聯用技術卻成為一種分析復雜混合物的高效手段，也是未來的主要發展方向。

四、結束語

綜上所述，氣相色譜法與質譜法在其應用上本身都帶有一定的缺陷，通過測試將兩種方法有機的結合在一起組成聯用技術可有效提高監測效率。將氣相色譜-質譜法巧妙的應用到環境空氣和土壤以及水資源的檢測中可快速分離復雜化合物，實用效率較高，是日前以及未來分析儀器與儀器分析的發展目標。

【參考文獻】

[1]何燧源.環境污染物分析監測[M].化學工業出版社，2001.

[2]唐紅衛，夏凡等.雙柱ECD檢測器氣相色譜儀測定有機氯農藥的殘留[J].環境化學，23（5），2004.

[3]吳小毛，方華等.將固相萃取-毛細管氣相色譜法英用于測定蔬菜、土壤和水中的毒死鞞殘留量[ J].環境污染與防治，27（2），2005.