气相色谱法在环境监测中的应用

刘利昆

（天津市东丽区环境保护监测站，天津 300300）

1 色谱法的起源和发展

色谱法又被称之为色层法或者层历法。1903年这个节点上，俄国的植物学家茨威特做了这样的实验，将一根充填着碳酸钙的柱子，将石油醚作为流动所需物，通过碳酸钙特有的分离、分析的能力，将这种色素的吸附能力差别应用到颜色识别中，由此而产生了各种颜色的谱带。茨威特将这种方法称为色谱法，从此这样的方法名称也就流传开来。从那个时候，色谱法对于有色亦或是无色的都是合适的。1940年-1943年蒂西利斯进一步发展了色谱法，发明了迎头法以及吸附色谱法，因为这两项发明让他获得了1948年的诺贝尔化学奖。1941年英国的马廷和辛吉两位科学家更进一步发展了色谱法，开创了一个新的分配色谱时代，并因此而获得了1952年的诺贝尔化学奖。在液—液分配色谱法的研究过程中，马廷回忆道：用一根长仅一英尺的色谱柱对氨基酸进行分离得出的结果往往出乎意料。之后各国的科学家又对色谱法进行理论和实践中的发展。

1959年这一节点上又出现了新的凝腔渗透色谱法，这种方法是以分子的大小进行分离而得。1967年时，生物亲和色谱又出现，这种色谱分离过程是以生活特异性来完成的。20世纪60年代末，近代高压液相色谱法得到新的发展，这种技术发展的根基在于采纳了高压、均匀微颗粒填料以及其他新的检测技术。这种液相色谱从而在分析速度、分离效率等方面实现飞跃发展。同时，高效的薄层色谱也相应地发展起来。这些年，高效率的毛细管电泳方法的兴起也使得生物大分子的分离、分析方法得以飞跃式发展，开辟了一条新的路径。如此，这样无论从气相色谱亦或是液相色谱，分离检测技术更加完善，逐步成为了分析化学中发展十分突出的一个领域。

2 气相色谱在水污染监测中的应用

气相色谱法目前应用十分广泛，这其中涵盖了杂质的分离、食品药品的成分分析、刑事司法鉴定等领域，尤其在环境污染物检测中有着独特的机理作用。

随着有毒有害有机污染物对空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重，有机污染物的监测已得到世界各国的重视。在日常生产工作中，常用的CODCr以及CODMn这两种检测方法都有着很大的局限性，例如对多环芳烃、苯系物、PCB等诸多强致癌物的检测束手无策，对于有机污染物的检测，目前比较流行的检测方法有GC、HPLC等，其中GC法的推广意义更加广阔，这种方法相对来讲价格比较低廉、操作也比较方便，因此备受各界关注。目前在美、日等国的有机污染物检测中，GC方法占比呈现绝对优势。

气相色谱分析法在环境检测中有着独特的应用空间，其针对对象主要为废水分析，尤其是在水中的多组有机物分析中，GC已然成为了强有力的成分分析工具，同时配合的MS在信息结构分析中也发挥着重要的作用，这两者互相渗透配合已经在环境检测中成为工作人员有力的工具。据新闻报道，少数发达国家已经将GC/MS组合系统规定为环境检测中废水监测的标准方法。煤化工产业中经常出现的多环芳烃污染一直被人们所关注，在煤加工的转化过程中，将会随污染水而被排出，这种有机物是种致癌物，而且污染水中占比较广，因此引起各国的重视。学者们也给予了高度关注，如复旦大学的陈正夫、陈思华两位研究员就提出以色谱保留值同时结合其他信息来应用到多环芳烃的追踪监测中。由此全过程的焦化废水采样追踪全过程将使用这种分析方法，这种方法也得到了实践的肯定。

唐红卫、夏凡等人将双柱ECD检测法结合气相色谱法应用到有机农药残留的检测中，这种方法之下，一次性的进样将会产生出两套分析方案，其中的定性将会更加细致准确，而定量将会实现精确的目的。潘海东、钟登杰等人将Nernst分配定律与气相色谱分析法结合起来，在这种配合系统之下，二氯苯酚的检测将会更加有效。Waters中国有限公司更是进一步发展了气相色谱分析法，使得测定二恶英筛选起来更加快速。

吴小毛、方华等人将气相色谱法应用到农产品的毒死蜱残留检测当中，这种创造性应用与传统方法相比，具有省时、省力等优势。陈明、陈少华等人在垃圾渗滤液中氯农药的检测分析当中应用气相色谱分析方法，同时进一步改进了工艺方法，对不同工艺段水体进行了划分。叶新荣、张海生等人将气相色谱分析法应用到海水氟氯烃的检验当中，海水通过Niskin这种采水器进行收集，并通过注射器加以储藏。这种方法最后证明，相较于传统的方法更加灵敏、分离效果更加显著，适用于水体中氯氟烃物质的检测分析。同时西安交大的李霞、唐玉海等人在气相色谱—质谱法测定药物存留上进行较为深入的研究，这种研究展现出了广阔的理论和实践前景。

在水处理的厌氧发酵实验过程中，如果存在着不同的菌种，会产生出不同的气体，气体之间将会产生奇妙的反应，可能会进行重新的组合，因此也要选取不同的条件对其进行分析。云南师范大学的高天荣、肖怡玲等人在实践当中，对气相色谱分析法做了改进，结合HP4890D技术，摸索出O2、N2、 CO2、 H2以及CH4等物质的检测条件。

3 新发展

由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术，是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。

联用技术在提高分析方法准确性、灵敏性方面有着较大的优势，尤其在复杂混合物的分辨过程中更是十分灵敏，在这一过程中，两种手段的获取方案将会导致不同的功能结果出现。在色谱领域中，其中涵盖了气相色谱、GC、MS、LC等方法的联用。

色谱分析法在混合物分离、分析过程中有灵敏度高、分析速度快的优势，将会在复杂混合物的分离、分析中得以广泛应用。当然，色谱分析法本身在定量分析有很大优势，但定性分析中因为主要依据保留值，复杂的未知混合物进行定性分析有着较大差别。

在此要指出的是，如MS、IR、NMR等色谱分析方法，虽然具有较高的结构鉴定作用，但是并不当然具有分析、分离功能，因此在复杂混合物的签定实践中并不能直接进行适用。将色谱与谱学方法进行有机的结合，因此产生的联用技术，将会将两者的优势结合起来，因此将会成为复杂混合物分析、分离的有效方法和手段。联用技术将会成为下一步化学分析、分离技术的主要发展方向之一。

近些年以来，气相色谱分析法与计算机信息技术结合起来，学者们将设计成气相色谱专家系统。这种系统是具有大量色谱分析方法的计算机软件系统，在人工智能技术的应用过程中，模拟色谱专家将会通过专门知识以及经验进行判断、推理等，这种专家水平的解决方法将会被存储到计算机程序当中以备查用。

[1]李浩春.分析化学手册,第五分册,气相色谱分析[M].化学工业出版社,1999.

[2]周良模.气相色谱新技术[M].科学出版社,1994.

[3]何燧源.环境污染物分析监测[M].化学工业出版社,2001.

[4]韦进宝,钱沙华.环境分析化学[M].化学工业出版社,2002.

[5]陈正夫,陈思华.焦化废水中多环芳烃的形态分析[J].同济大学学报,23(4),1995.