氣相色譜技術在環境監測工程中的應用

張國龍

（山西藍源成環境監測有限公司，山西 太原 030023）

引言

工業發展在某種程度上可以說是一把雙刃劍，它在給人們謀求生活質量的同時，也在悄悄的危害環境。所以，如何完善對環境的監測，從而達到及時環保的目的，已經成為了相關行業人士有待解決的問題。對于我國現有的多種環境監測技術來說，氣相色譜技術具備著靈敏度高、效率好的獨特優勢，因而有著極為廣闊的發展前景[1]。此外，伴隨著工業的發展，苯胺類化合物得到了廣泛的應用，然而這種物質毒性較高且化學性質活潑，在污染環境的同時還能損害人體。所以，將氣相色譜技術應用到環境監測工程中去檢測并回收處理這類物質，符合可持續發展的意義。

1 氣相色譜技術概述

1.1 氣相色譜技術的主要原理

對于氣相色譜技術而言，其主要原理實際上是根據物理和化學性質的差異分離被檢測物質，從而檢測整個混合物質中各成分的具體含量[2]。詳細的技術過程是將被測物質的成分置于兩個階段之間，使其移動。對于這兩個相，其中一個在檢測過程中保持靜止，稱為靜止相，另一個移動相稱為流動相。其中，流動相可以對被測混合物起到促進作用。當被測混合物通過固定相時，它將與之相互作用?？紤]到混合物中各組分的結構不同，流動相促進過程中在固定相上的停留時間也不同。使用氣相色譜技術監測環境中的物質時，通過氣體的流動性，可使被檢測物質在氣相色譜儀中傳輸更快，也避免了固定相與流動相長期不平衡的問題。

1.2 氣相色譜技術的特點

隨著使用時間的延長，氣相色譜檢測儀器的監測精度以及監測的水準都會得到進一步的提升?？偟膩碚f，氣相色譜技術在應用的過程中具有以下特點：不同組分的物質在沸點以及極性方面都存在一定的差異，氣相色譜技術正是利用這一特性，實現了被測混合物內部的組成結構以及物質含量的分離；在采用氣相色譜技術分離被測物質時，必須搭配惰性氣體。因為在分離的過程中，某些物質存在與空氣中的氣體發生反應的可能性，而惰性氣體恰好可以避免這一現象的出現；在分離的過程中，被測混合物中濃度含量最低的物質會從固定相中流出，而對于流動相來說，則是濃度含量最大的物質會率先流出。該技術也正是通過這一特點，在一定程度上增加了混合物質的分離效率；在對物質分離完成后，要通過顯示器將所監測的結果進行放大，從而生成一套完整的氣相色譜圖供人們分析。

2 氣相色譜技術在土壤環境中的應用

2.1 氣相色譜技術測定土壤中的苯胺化合物

在對氣相色譜技術的主要原理以及技術特點進行了分析后，為了進一步研究氣相色譜技術在實際環境中的監測效果，本文展開了相關實驗加以論證。實驗使用的氣相色譜儀為安捷倫科技股份有限公司生產的7890b-5977a 氣相色譜-質譜儀；混合五種苯胺的標準溶液，其中苯胺、鄰硝基苯胺、間硝基苯胺、對硝基苯胺和二硝基苯胺的濃度和質量為100 μg/mL。將實驗用到的混合苯胺類溶液分別選取5 μL、10 μL、15 μL、25 μL、40 μL 以及50 μL，并將其依次放置到容積為1 mL 的6 只容量瓶中，采用二氯甲烷定容至標準線，待混勻后就得到了質量濃度分別為每毫升0.2 μL、0.4 μL、0.6 μL、1.0 μL、1.6 μL 以及2.0 μL的苯胺類混合工作溶液。對于實驗樣品土壤的選擇，則是采集南水北調中線水源地渠首周圍的空閑地土壤。嚴格依據《土壤環境監測技術規范》中規定的流程，來對樣品土壤進行布點、采樣、運輸、保存以及制備[3]。按照實際的地形通過梅花點法來對表土層進行采集，為了避免偶然性，將各個點的土壤混合到一起并提取其中的1 kg 當作實驗樣品，將其裝入棕色的玻璃瓶內進行密封冷藏。剝離土壤中存在的雜物，獲取樣品土壤兩份各10 g，一份測定其干物質的重量，另一份與少許硅藻土進行混合并細致研磨成流沙狀，放入氣相色譜儀中進行監測。如表1 所示，為5 種苯胺類化合物的掃描的起始時間以及對應的特征離子。

表1 5 種苯胺類化合物選擇性離子掃描參數

2.2 監測結果分析

采用氣相色譜技術監測的苯胺類物質是一種中等極性化合物，通過流動相以及固定相將被測物質進行分離。為了增加氣相色譜儀的使用壽命，保障色譜燈絲不發生損壞，實驗過程中的整體掃描時間推遲5 min，也就是在5 min 后對色譜圖進行記錄。根據目標化合物的不同保留時間，來對各個苯胺類化合物進行定性。加標土壤樣品的選擇性離子色譜圖，如圖1所示。

圖1 加標土壤樣品的選擇性離子色譜圖

從圖中可以發現，土壤中全部的待測物都得到了很好的分離。為了進一步判斷樣品的基質對監測結果產生的影響，我們就將事先配置好的5 種苯胺類混合物溶液進行了目標化合物的掃描監測，其選擇性離子色譜圖，如圖2 所示。從圖2 中我們仍然可以看出混合溶液中的各個待測物質都得到了明顯的分離，且對比圖1 與圖2 還可以發現，土壤樣品的基質對整體的監測結果影響程度較小，且測得的結果與理想溶液接近，滿足測定的要求。值得注意的是，苯胺色譜圖的峰值達到了30 000，同時也具有一定的展寬，筆者推測可能和苯胺類化合物的活性較高有一定的關系。

圖2 苯胺類混合標準溶液選擇性離子色譜圖

3 苯胺化合物的提取與回收

3.1 提取溶劑的選擇

依照相似相溶理論，我們可以知道提取溶劑的極性對土壤環境中的目標物提取極其關鍵。為此，本文配置了丙酮-二氯甲烷的混合溶液以及丙酮-正己烷的混合溶液，混合比皆為1∶1，來判斷二者對苯胺化合物的提取效率。如圖3 所示，為采用不同提取溶劑時的回收率。從圖3 中可以發現，在這五種目標化合物中，采用丙酮-二氯甲烷混合溶液提取時，其回收率更高。因此，在對苯胺化合物進行提取回收時，采用丙酮-二氯甲烷當做提取溶劑可以起到很好的回收效果。

圖3 不同提取溶劑的回收率

3.2 回收效率試驗

將空白的土壤樣品作為試驗對象，在其內部依次加入5 種苯胺類的混合標準溶液適量，并使得土壤中的苯胺化合物的質量分數保持在一定大小不變，并記錄。在其中加入上述選擇的丙酮-二氯甲烷混合溶液進行提取，同時通過上述儀器工作條件進行目標化合物的監測。其測定結果如表2 所示。

表2 回收效率試驗結果

從上表中可以發現，采用丙酮-二氯甲烷混合溶液對苯胺類化合物進行提取后，只有苯胺的回收率相對較低，為51%～64.2%，剩下的都在68%～121.5%之間。由此可以說明，采用該方法對土壤中的苯胺化合物有很好的回收效果。

4 結語

隨著社會工業的發展，在提升人們幸福指數的同時，也衍生了一系列的環境問題。苯胺化合物在工業領域應用的范圍較廣，不但會造成土壤環境的污染，還會損害人的健康。為此，本文將氣相色譜技術應用到了環境監測工程中，針對此類物質展開了相關監測實驗，并開展了土壤中苯胺類化合物的提取與回收研究。其結果表明，氣相色譜技術可以很好的監測出目標化合物，搭配提取溶劑可以很好的對有毒有害物質進行回收，起到了環保的效果。