浅谈衍生气相色谱法在环境监测中的应用

李镇源

（广东惠利通检测技术有限公司，广东 惠州 516006）

20世纪50年代，气相色谱诞生，受到了众多学者的认可与欢迎，在药物、石化和环境等方面的应用效果均十分理想。正是由于具备灵敏、快速的检验能力，其应用到环境监测中后，使监测效果显著提升。衍生气相色谱能够通过化学反应的方式，将复杂的有机污染物中极性能量团转变为非极性，使分析物的挥发性得到显著提升，获得更加精准的数据。

1 衍生气相色谱法的特点

1.1 较强的灵敏度

在以往传统的检测方法中，选择性与灵敏度方面处于劣势，进而影响检测结果，而衍生气相色谱法能够有效弥补传统方法的不足，改善样品的挥发性与热稳定性。例如，以往传统检测方式难以检测含有卤素的化合物，但是衍生化技术可以提升这类化合物的灵敏度检测效果，主要原因是在衍生反应的作用下，化合物被引入卤素能量团中。

1.2 较高的分离强度

如果样品中具有极性基团，在仪器检测的过程中，采用色谱来显示检测结果，就会出现峰拖尾等形状。但是，利用衍生化反应方式对原本气相色谱性质进行改变，能够使分析效果显著提升。这主要是由于衍生方式具有较高的分离强度，一旦在反应过程中遇到分离难度较大的化合物，就可以选择适当的衍生化试剂，使化合物的检测结果体现差异，以达到不同物质分离的目的。

1.3 节能环保

当前，我国社会经济飞速发展，环境污染却日益严重，为了在经济发展的背景下减少环境污染，人们需要将衍生化技术融入气相色谱检测中。对于一些沸点较高、挥发较慢的化合物来说，采用衍生化技术能够将其转变成可挥发的化合物，提升其挥发效率，然后通过吹扫等方式，使有机溶剂的排放概率降到最低，达到节能环保的效果。

2 衍生气相色谱在环境监测中的应用

2.1 酚类化合物

酚类化合物属于有机物的一种，具有半挥发特性，其中氯酚具有毒性强、降解难度大特征，甚至具有潜在致癌的污染物。在衍生气相色谱的检测中，酚类化合物较难挥发，苯酚也很难从水中萃取出来。而对酚类进行衍生反应时，一般对苯环中的羟基进行作用，采用硅烷化和酸酐酰化的方式进行检测。

2.1.1 硅烷化法

该方法属于衍生作用中十分常用的类型，不仅能够应用到环境中酚类化合物的检测中，还能够检测酸类、氨类等多种化合物。通常情况下，该方法主要利用硅烷与活性氢原子相互作用进行，因此在溶剂的选择上对氢原子不做严格要求。

2.1.2 酸酐酰化法

此类试剂的价格较低，在酚类反应中，酚类通常使自身转变为羧酸，其间需要加入NaOH、KHCO3、Na2HPO4等，与化合物中的酸混合，促进反应朝酰基化的方向发展。在分析检测效果时，人们可以构建质谱联用的方式，利用气相色谱对酚类与氯酚类物质进行检测，从实际检测结果能够看出，相对标准偏差不超过13.7%，回收率为86.4%，符合水体中痕量酚类化合物的质量要求。

2.2 多环芳烃

研究发现，多环芳烃是一类致癌物质，具有突变性。部分多环芳烃能够与其他化合物发生反应，产生叠加效应，因此国家相关部门对此类物质高度重视。现阶段，人们主要运用高效液相色谱法、衍生气相色谱法等方法检测多环芳烃。在相关试验中，人们利用苯萃取煤焦油的方式，获取菲和联苯，然后对其进行色谱鉴定。从鉴定结果能够看出，该方式具有反应时间短、速度快、准确性高、色谱柱温度低等特征，其加标回收率范围在99%～100%，相对标准差范围为0.61%～1.90%，菲与苯的最小测量数值分别为2.01 μg和0.23 μg。在检测工业废水的过程中，人们可以应用衍生色谱，对苯与菲的含量进行准确预测，这种方法具有良好的分离效果，能够降低柱温，固定液的使用量较少，最重要的是反应速度快，水样检测的准确性得到进一步提升。

2.3 羧酸

卤乙酸通常存在于饮用水中，对人体健康产生极大的危害，甚至增加了致癌风险。羧酸具有较强的水溶性与强极性，其检测可能难以达到较高的灵敏性，检测结果往往存在显著的峰值拖尾现象，严重影响最终检测效果的精准性。现阶段，衍生法是酸类测定的重要方法，最常用的是醇酸衍生法与重氮衍生法。

2.3.1 醇酸衍生法

重氮甲烷具有毒性与易爆性，醇酸衍生法能够有效减少其使用量，显著提升检测效果。选择衍生剂时，人们可以用甲醇替代重氮甲烷。甲醇与羧酸发生反应后，将生成酯与水，该反应被称为酯化反应，具有较强的可逆性。在一定的室温环境下，醇酸进行酯化反应的速度十分缓慢，加入适量的催化剂能够提升反应速度。硫酸在价格与获取难度上占有优势，因此可以将其作为催化剂，利用衍生法进行试验时，主要应用一元酸。根据《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750），醇酸在50℃的环境下发生反应，经过120 min以后对三种氯乙酸进行检测[1]。结果显示，一氯乙酸的检出限为5.0 μg/L，二氯乙酸的检出限为2.0 μg/L，三氯乙酸的检出限为1.0 μg/L；相对标准偏差方面分别为：一氯乙酸为4.6%，二氯乙酸为6.4%，三氯乙酸为3.8%；在平均回收率方面，三种氯乙酸的回收范围均为93%～98%。

2.3.2 重氮甲烷

重氮甲烷能够适用于多种羧酸中，并与之发生反应，产生品质较为良好的甲酯，并且不产生其他副产物。重氮甲烷与水具有较为显著的反应速率，因此衍生化需要在无水的情况下进行，最为常见的检测方式是利用重氮甲烷进行衍生反应，经过反应后的酸转变为具有良好挥发性的脂类，然后对目标化合物进行间接分析[2]。通常，人们采用电子捕获器对氯乙酸等进行测定，检出限范围在0.007 4～0.140 0 μg/L，相对标准偏差的范围在7%～59%，回收率在58%～150%。

2.4 丙烯酰胺

在对水源进行丙烯酰胺检测的过程中，人们需要保障试验条件的准确性。首先，应保障pH值处于1～2；其次，在保障上述pH值范围后，应使其与溴发生反应；最后，获得A-B二溴丙酰胺，再利用乙酸对所得产物进行萃取和提炼以后，利用10%浓度的DEGS（二甘醇琥珀酸酯）与2%浓度的溴化钾进行衍生色谱分析。与此同时，运用GC-ECD（气相色谱电子捕获检测器）进行检测，使其能够满足最低的检测标准，即0.015 mg/L。但是，在水源检测的过程中，需要加入三甲基氯硅烷、烷羧酸，对气相色谱进行分析，然后反复循环，最终使检测浓度不断降低，直至0.01 mg/L。其中，需要保障在35℃的水中进行时长2 min的环烷羧酸生化反应[3]。

2.5 氟化物

在检测水体中的氟含量时，笔者在酸性条件下进行试验，发现其能够与三甲基氯硅烷发生反应，最终产生具有较强挥发性的氟硅烷，然后利用顶空气相色谱法进行测定。该试验在常温下开展，所得结果为：在50～210 V的分析柱中，检测中最低浓度为0.05 mg/L，所选取的水样量为25 mL。如若所选取的水样量为10 mL，则检测出的最低浓度为0.03 mg/L。

2.6 苯胺

在反应的过程中，水中苯胺经重氮的作用，产生了较多的重氮化合物，达到一定反应条件后，能够生成碘苯。人们可以利用此种衍生物来提取GC-ECD测定物，有93.1%的碘苯能够被有效地回收和再次利用，在分析柱中，所显示的浓度为1mg/L的OV-17与QF-1的混涂柱。

3 结语

衍生气相色谱作为一种新型技术，将其应用到环境监测中，能够促进新科技的进步。当前，它在色谱分析中占据十分重要的地位，能够显著推动环保监测工作的发展。