氣相色譜在阿勒泰地區地表水質分析中的應用

阿依登古麗·阿斯哈提

（阿勒泰水文勘測局，新疆 阿勒泰 836500）

1 引言

氣象色譜方法是近些年發展速度較快的一種新型的污染物分離及測定的技術[1]，主要用于測定分子量較低的有機化合物的測定[2]，從近些年的研究成果可看出[3]～[9]，氣象色譜方法也較為成熟，在《地表水環境治理標準》中，地表水監測項目中有57 項指標，占總指標的71.2%，采用氣象色譜方法來進行水質指標的測定。當前，隨著水質保護力度的不斷加大，對于地表水，特別是集中飲用水區域的水質保護措施逐步開展，對于地表水質的監測要求也越來越高。氣象色譜方法作為一種先進、快速的水質測定手段，在阿勒泰地區地表水質測定中得到應用，但應用范圍及測定的項目還相對較少，為此本文通過氣象色譜主要特點和測定方法進行闡述，并結合實例分析，分析氣象色譜在阿勒泰地區水質測定的應用效果。

2 氣象色譜的主要特點

（1）污染物分離的效率較高：氣象色譜可以對多個理論分離的塔板進行有效分離，可以對一些分離系數較為復雜的有機物、重金屬進行高效分離，經過多次平衡分解后，可使分離效果達到最佳狀態；

（2）污染物測定靈敏度較高：由于采用高靈敏的檢測裝置，可以對測定的水體中10-11g～10-13g 的物質進行有效測定，在水質中可測定質量數量級為10-6～10-9級數的硫和磷等化合物，在集中式飲用水源地表水質測定中，采用氣象色譜方法進行檢測的最低檢驗值為0.05 mg/L～0.00002 mg/L，對應的標準值為0.5 mg/L～0.00012 mg/L，達到水質評價的基本要求；

（3）選擇度較高：對于具有相似特點的的烴類有機物、同位素也具有較好的測定能力；

（4）具有較好的檢測速度：對一個測定樣本的時間一般在10 分鐘內可以完成，對于測定地表水中的有機氯、農藥殘留物可以在2 分鐘內完成分離測定；

（5）檢測覆蓋面較廣：對工作溫度內的有機物、無機物均可以進行測定，覆蓋的領域、區域都較廣。

3 氣象色譜儀主要污染物監測方法

（1）有機氯農藥的監測方法：氣象色譜檢測儀器配置有電子捕獲裝置，檢測時溫度控制在220℃，流速應控制在60 L/min內，可以對水中的有機氯農藥成分進行有效測定，測定的限值在4 ng/L～200 ng/L 之間；

（2）有機磷農藥的監測方法：氣象色譜檢測儀配置火焰光度方法進行測定，檢測時溫度控制在230℃，流速應控制在160 L/min 內，可對水體中的有機磷農藥成分進行有效測定，檢測的限值在5×10-4mg/L～5×10-5mg/L 之間；

（3）有機化學物的監測方法：氣象色譜檢測儀配置氫火焰離子進行測定，可以對水體中的三氯甲烷進行測定，測定的限值為0.0006 mg/L，對四氯化碳的檢測限值為0.003 mg/L，可以針對50 多項有機化學物進行測定，具體測定限值可見參考文獻[10]；

（4）微量金屬元素的監測方法：可以結合氣象色譜進行硒、鈹、銅等微量元素的監測，其中硒的監測主要采用酸性溶液與四價硒進行化學反應，當測定試劑足量后，可以產生具有揮發性且可被萃取的有機化合物，而后可采用電子捕獲檢測儀器進行測定。

氣象色譜檢測儀器可實現50 多項有機物污染物的快速測定，該儀器配置有電子捕獲、火焰光度、氫火焰離子檢測器，各檢測器檢測項目及技術指標見表1。

表1 氣象色譜儀器主要監測項目及技術指標

4 主要有機污染物測定方式及誤差分析

4.1 測定原理

將采集的水樣放入到測定的密封空瓶中，在一定的試驗溫度下等水樣有效平衡后，水體中的鹵化物氣體上升到密封瓶的頂部，使氣體和液體達到動態的平衡狀態，而這個時候，測定水體中的氣相與液相中的濃度達到正比例，通過對氣相中的有機物的濃度進行測定，可以對其有機物的濃度進行測定。

4.2 選用試劑和材料

（1）選用的材料為：高純度氮氣（純度為99.999%）、去離子水（主要用于測定物色譜檢驗的組份）、抗壞血酸、甲醇、色譜標準物（三氯甲烷（99.92%）、二氯一溴甲烷（97.3%）、一溴二氯甲烷（98.1%）、三溴甲烷（99.73%）、四氯化碳（99.92%）、四氯乙烯（99.73%）、三氯乙烯（99.53%））。

（2）試驗標準濃液的配置：①三氯甲烷：對100 mL 的容量瓶進行稱重，加入一定質量的三氯甲烷，將溶液瓶進行密封稱重，以增量的方法得到三氯甲烷的質量為3.8391 g，采用甲醇進行定容并溶解，此標準溶液的濃度為38.36 mg/mL；②二氯一溴甲烷：采用和三氯甲烷一樣的稱重方法，二氯一溴甲烷為4.0781 g，同一定容方法，其標準濃液濃度為39.68 mg/mL；③一溴二氯甲烷：采用和三氯甲烷一樣的稱重方法，一溴二氯甲烷為4.329 g，同上配制方法，其標準濃液濃度為39.26 mg/mL；④三溴甲烷：同上稱重方法，三溴甲烷為4.329 g，同上配制方法，三溴甲烷標準濃液濃度為43.17 g/mL。

4.3 標準溶液配制結果

對各有機物進行測定，需要評定測定的精度，精度評定首選需要對其濃度標準工作線進行繪制，取5 個200 mL 的容量瓶，依次加入配置好的標準濃液0.00、0.50、1.00、2.00 以及4.00 mL，采用純凈水進行稀釋至標準刻度后，混合均勻，在倒入到5 個頂空瓶到100 mL 的刻度處，進行密封處理，在40℃的恒定溫度下進行水浴后使其達到平衡狀態，水浴持續時間為1 h，取各自瓶內的頂部氣體30μL 放入到色譜儀進行測定，各濃度體積下有機物標準溶液配制結果見表2。

表2 各有機物標準溶液的配置指標

4.4 測定精密度定量分析結果

對各測定組分不同濃度下的相對標準差進行了分析，分析結果見表3。

表3 試驗測定結果相對標準偏差結果

相對標準偏差，RSD 是反映試驗測定精密度的定量分析指標，從表3 中可看出，各有機物測定的組分濃度下的相對標準差RSD 均在20%以內，一氯二溴甲烷和四氯化碳的相對標準偏差最大，主要是這兩種有機物的分解系數較大，存在難分解的原因，因此其測定的相對標準偏差較大，各組分濃度下其相對標準偏差均在2.7%～13.0%之間，三氯甲烷的相對標準偏差在各組分中最小，這主要是因為其分解系數相對較小，測定難度較小，使得其相對標準偏差在0.8%～7.6%。但各組分下其相對標準差值RSD 均可滿足水質測驗的標準規范精度內。

4.5 測定準確度定性分析結果

在色譜儀測定精密度分析的基礎上，對各組分下的測定準確度進行分析，分析結果見表4。

表4 試驗各組分的回收率分析結果

回收率是反映水質測定方法準確度的重要指標，本文選取各試驗組分下的回收率作為定量評價色譜儀測定準確度的重要指標。從表中可看出，各組分濃度下的回收率均可以達到90%以上，表明色譜儀在區域有機物測定中具有較好的準確度，可以用來進行阿勒泰地區地表水主要有機物的測定工作。從各組分濃度的回收率對比結果可看出，三氯甲烷的測定準確度相比于其他組份最低，三溴甲烷的最高，但各指標的回收率均可滿足地表水質測定的規范要求。

5 結論

（1）色譜儀可以實現地表水質測定規范指標中50 項指標的測定，通過精密度和準確度定量分析結果，其檢測精度可滿足水質測定規范要求，適合于阿勒泰地區地表水中有機物、有機農藥的測定工作；

（2）氣象色譜可以對多個理論分離的塔板進行有效分離，可以對一些分離系數較為復雜的有機物、重金屬進行高效分離，經過多次平衡分解后，可使分離效果達到最佳狀態；

（3）氣象色譜檢測儀配置火焰光度方法進行有機磷農藥測定時，檢測溫度應控制在230℃，流速應控制在160 L/min內，有機磷農藥檢測的限值在5×10-4mg/L～5×10-5mg/L 之間。