分析衍生气相色谱法在环境监测中的应用

2015-01-30袁文华

资源节约与环保 2015年11期

袁文华

（海门市环境监测站江苏海门 226100）

人们一直没有忽视对化学领域的探索，气象色谱从20世纪50年代出现以来，就被作为一种十分受到学者肯定的分析方法，不断分析之后发现其在石化、药物、环境等各方面都能够带来很好的分析效果，应用十分广泛。正是由于其具备快速且灵敏的检测能力让环境检测工作得到大大的发展，并且检测出的数据十分准确，奠定其在环境检测方面的专家地位。在对环境污染方面进行分析时，对各种较为常见的有机污染物检测分析十分成功，但随着时代发展，经济进步，原本的行业已经不能够满足我们发展的需求，我们在不断发展经济的情况下给环境带来巨大污染物，针对这些新时代产生的具备强大能量团的污染物，传统气相色谱分析法已经不能够满足人们在环境检测方面的需求，当有机污染物处于热稳定性十分差的情况下，传统气相色谱法也要面临灵敏度与分离强度不够的困境，这是在这样的需求背景下，衍生气相色谱法出现了。

衍生化技术从诞生以来检测的就是比较复杂的有机污染物，它是将需要检测的化学样品中比较难检测分析的目标化合物分离出来，利用化学反应将其转化成另外一种比较容易检测与分析的化合物，然后再对后者进行检测，就可以从定性、定量两罚规模来进行分析。简单来说就是将复杂的有机污染物通过衍生化反应，把原本封闭的极性能量团用非极性能量团所取代，并且提高目标分析物的挥发性，用与极性比较相对较弱的极性化合物所替代，从而改善受到复杂有机污染物所影响的灵敏度与选择性，进行这一步之后再进行分析得出的数据就比较准确。经过千锤百炼的尝试后，衍生化技术逐渐在气相和液相色谱分析中被广泛使用，且得到的效果十分好。

1 衍生气相色谱法主要体现方式

1.1 利用该方法可以改善传统分析法不能够改善的样品挥发性和热稳定性。有些化合物处于高沸点或者热不稳定的情况下，这个时候利用衍生化技术将其转化为可以汽化或者热稳定性比较高的衍生物。

1.2 该方法还可以将传统方法具备的选择性与灵敏度提升。比如传统气象色谱分析法对那些含有卤素的化合物是比较难以检测出的，但是衍生化技术使用后，针对卤素等化合物检测的灵敏度得到提高，主要是利用衍生化反应来把卤素能量团中原本不存在的化合物引入到其中。

1.3 分离强度提高，样品出现的峰形得到改善，待测物中如果含有极性基团，那么在仪器检测中通过色谱来显示的话，就会呈现出峰形或者峰拖尾的形状，但是将该待测物进行衍生化反应后就能够将目标化合物原本的气象色谱性质进行改变，从而提高分析效果。如果在衍生化反应过程中遇到一些较难分离的化合物，可以适当选择恰当的衍生化试剂，让检测化合物在色谱性能检测中能够出现差异，或者中和化合物中的其中一种物质，这样也能够达到物质与物质之间分离的目的。

1.4 对环境污染小，具备保护环境的优点。现代社会对环境的污染已经十分大，如何在获得应有的效果下还不对环境产生污染变得更加重要，而衍生化技术能够改善传统气相色谱法在这方面的缺陷。一些沸点高的化合物或者不能够挥发的化合物，衍生化技术都能够将其转化为可以挥发的化合物，之后再使用吹等方法将其代替传统方法中萃取，这样就可以做到尽量减少使用有机溶剂的机率。

我国为更好的检测环境质量，发布了《地表水环境质量标准》，在这个标准中，对80多个项目的化合物进行检测，这些化合物大多数是极性较大或者热稳定性不好，而这些化合物的来源也基本上属于集中式生活饮用水中的地表水，对化合物中的醛类、苯酚类等物质进行有效检测。本文综合国内外各种资料并且结合实际，针对环境检测中较为常见的几大项目利用衍生气相色谱法来进行分析。

2 衍生法种类

衍生法的种类比较多，根据色谱式样处理的不同可以将其分为七大法：硅烷化法、成肟或腙法、酯化法、酰化法、卤化法、环化法和无机试样衍生法。操作者可以依据待测物中含有什么样的能量基团来选择合适的衍生方法。通常情况下，羟基化合物或者化合物中含有羧基、巯基、胺基等这些能量基团可以采用硅烷化衍生方法。而酯化衍生方法则适用于化合物中含有羧基的样品，该方法进行反应后可以得到甲酯、乙酯、丙酯或丁酯，甲酯是四大反应后化合物中最为常见的;酰化衍生方法则更多的使用在衍生物的制备中，比如胺基的酰化衍生物，当然对含羟基、巯基的化合物也可以使用这种方法来进行衍生化处理；卤化衍生方法分析的化合物种类则要多一些，包括羟基、羧基、羰基化合物以及不饱和的键化合物，这些不同的化合物可以采用不同的卤化方法进行分析。不同条件下选择不同的试剂可以得到不一样的反应，比如羟基化合物在一定条件下可以与醚化试剂合成反应得到衍生成醚；而羰基化合物可以和合适的衍生试剂进行反应后再进行色谱分析；对于含有两个或者两个以上能量基团的有机物可以选择环化法。种种化合物都可以进行衍生反应，水、无机气体或者金属元素同样可以在与衍生试剂反应之后进行色谱分析。

3 衍生气相色谱法在环境监测检验中的应用

3.1 在水质分析中的应用

测定需要检测的水源中的丙烯酰胺要依据在一定条件下进行，首先就是pH值要在1～2之间，其次在这样的pH值下与溴进行加成反应，最后会得出A-B-二溴丙酰胺，再对其利用乙酸乙酯进行萃取提炼，然后再以10%DEGS+2%的溴化钾进行色谱分析，同时以GC-ECD为依据进行检测，检测的标准最低检测量是0.015Lg。而检测水源中的烷羧酸则需要利用三甲基氯硅烷、硅烷化试剂以及烷羧酸来进行气相色谱分析，环环相扣，最终检测出最低浓度为0.01mg/L，其中，进行环烷羧酸衍生化翻一个必须要在2min内的35℃的水中完成。

对水中氟的检测，两名学者在进行实验时时其在酸性条件下可以和三甲基氯硅烷进行反应，并最后形成具备挥发性的氟硅烷，之后再进行使用顶空气相色谱法的测定，不过进行衍生化反应的时候要在室温下进行，不过得出的结论，学者是以5Ov～210v作分析柱，检测出其最低浓度就为0.05mg/L，其中所采水样是25mL。而两名学者中的另外一名学者则是以30%阿匹松作为所需的分析柱，从而检测出的结果为0.03mg/L，但是他所取水样是10mL。

前一名学者在做出的报告中表示水中进行的苯胺经重氮反应，所形成的重氮化合物在相关条件下可以和碘化钾溶液发生反应衍生成碘苯，利用苯来提取出的目标物作为GC-ECD的测定物，这样百分之93.1的碘苯可以回收，其显示的分析柱是浓度在1Lg/L的OV-17和QF-1的混涂柱。检测砷则需要AS(Ⅲ）与AS(V）能够和二巯基丙醇(BAL）在1mol/L的HCl的介质中直接反应得出AS-BAL化合物，再以3%OV-17柱进行分离，分离前先用甲苯进行萃取，最后进行ECD测定，结果为0.01ng。

检测水中含有的微量硫氰酸盐和亚硝酸盐，进行反应前也是使用衍生化来做前期处理，前者是根据SCN-和氯胺T一起反应能够形成CNCl的原理，再依据HS-GC-ECD检测,测定出的结果被限制在为1×10-6Lg/mL。而后者在相关条件与硫酸二甲酯进行反应会形成具备电负性十分强的硝基甲烷，同样利用HS-GC-ECD来进行检测，实验反应过程在2min的70℃的水中就可以完成，结果：浓度为1Lg/L，平均回收率为95.5%

针对水中甲醛的检测，其中一名学者是利用反应生成五氟苄肟的原理进行GC-ECD测定的，而甲醛和盐酸邻-羟胺在一起恰恰能够得出这样的结果，再在其中增加甲醛标准试剂量0.10～20Lg/L，可以让回收率升至98%以上。

3.2 在大气监测检验中的应用

空气中的呋喃丹可以利用玻璃显微滤纸来采集样品，再通过乙酸乙酯进行洗脱，得出的吡啶作触媒在三氟乙酸酐进行衍生化反应后，进行ECD检测，结果所选择的色谱柱是OV-17的QF-1合在一起的混涂柱，这就是对空气中呋喃丹的测定;人碘化钾可以将其回收率定在95.0%～100.6%之间，碘化钾可以通过碘和硫酸二甲酯进行反应得出，再利用HS-GC-ECD这个标准来进行检测得出所需分析柱，

对房屋内空气中的甲醛测定更加重要，可以利用甲醛可以和2,4-二硝基苯肼发生衍生反应得出2,4-二硝基苯腙的特定来进行测定，2,4-二硝基苯腙还可以使用环己烷来提取，用OV-17和QF-1两个混涂色谱来对其进行分离，与上述一样使用ECD来检测，得出检测的最低浓度在0.01mg/m3，取样为10L，化学衍生反应同样要在60℃度的水中完成，反应时间要满足15min，这样衍生化反应才足够充分，得出的分析结果也更加准确。

4 衍生气相色谱法注意事项

在利用衍生化气相色谱进行试验反应的时候要对几下几点注意：（1）一般使用在衍生化反应中的试剂是很常见的，比比较容易得到，其不管是本身存在还是反应后的副产物的都不会对得出最终的目标结果分析进行干扰。（2）进行衍生化反应的环境要温和，而且操作还要方便、快捷。（3）进行衍生化反应的时候要让其反应充分，最好能定量进行反应，不断重复进行最好。最后，新时代衍生气相色谱法具备很好的选择性，因此让目标化合物进行衍生化反应并得出的产物分子量在进行分析时是比较恰当合适的。