气相色谱技术及其在环境监测中的应用

王红　乔培华

【摘要】近些年来我国通过颁布各种环境保护政策与法令来缓解发展过程中的环境保护压力，提升可持续发展的政策稳定性。尽管这一举措取得了一定的成果，也确实提高了人们的环境保护意识，但实践证明，仅仅依靠政策进行环境保护是远远不够的，还需要更高质量的环境监测手段来获得第一手资料与数据，从而在根本上实现环境的综合治理，在这个过程中，气相色谱技术发挥了十分重要的作用。【关键词】环境监测；气相色谱法；应用色谱分析指的是根据物质在固定相与流动相两相间的分配系数不同而进行分离和测定的分析方法。此时，以气体作为流动相的色谱方法叫做气相色谱法，以液相作为流动相的叫做液相色谱法。其中，气相色谱分析技术以满意的分离效果、较短的分析时间和简便的操作在水环境质量监测中得以广泛应用。1、气相色谱仪原理及流程气相色谱技术在应用中，一般情况下要求监测样品为气体状态。主要原因为气体状态下样品的传输率高、通过量大，对于监测结果的准确性有较好的提升。气相色谱技术在实际测试实验的过程中，首先针对测试样品进行汽化载入。通过含样品成分的气态物质，快速在测试设备中通过。样品通过中监测设备针对样品的各物理属性，以及化学属性进行快速的分析判断。并通过内部测试数据进行矢量图形描绘，以此为实验者提供清晰准确的测试数据。测试中，浓度较大物质最先出现于描绘图形中。理论分析认为各组分在通过设备时，其流动相与固定相之间形成相对平衡的状态，但实际分析各相之间平衡度维持较为困难，并且持续时间较为短暂。因此实际测试中，需通过多次测试进行数据的综合判断。以此增加数据测试的准确性，并且提升数据应用的可参考性。2、气相色谱技术在环境监测中的应用2.1 有机污染物的监测有机污染物表现在农田中即为农药使用超标，导致农药残留在植物体内和土壤中，随后进入地表水环境。其中有代表性的是有机氯农药（六六六、滴滴涕、七氯等）、有机磷农药（敌敌畏、乐果、对硫磷、甲基对硫磷等）。有机氯农药是一种神经毒素，它能够长时间存留在植物体内和土壤中，而且非常不容易降解，十分危害环境。有机磷农药是一种油状液体，其不溶于水，溶解于部分植物油和多数有机溶剂。有机磷农药能够通过消化道、呼吸道或皮肤和粘膜进入动物或人体中，对环境水体和人体健康产生危害。在监测上述污染物时，气相色谱配备的是火焰光度监测器，采用填充有硅烷化硅藻土的硬制玻璃柱作为固定相，柱温一般设在170与240°C之间，汽化室温度设在200与240°C之间，监测器温度通常约为230°C，以氮气作为载气，流速设置在60mL/min左右，以大于99.99%纯度的氢气作为燃烧气，流速设为160mL/min。当使用配有氢火焰离子化监测器的气相色谱，并合理设置监测条件时，能够监测环境水体中的三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、甲苯、硝基苯、苯胺、丙烯酰胺等50多种污染物，它们的监测限分别为0.6μg/L、0.3μg/L、3μg/L、1.2μg/L、10μg/L、0.2μg/L、2μg/L、0.15μg/L。2.2 有毒气体的监测有毒气体的监测必须要针对不同的对象选择相应的气相色谱进行测定。比如针对工作场所的特丁基甲苯进行气相色谱测定就可以使用10%的OV-275进行色谱柱的填充，然后使用毛细管通用色谱柱的方式进行测定，测定过程中要结合当前国内有关工作场所空气毒物监测的研判规范进行。有益类似特丁基甲苯这样的有毒气体具有一定的特异性，所以必须要先捕捉到气体类型后再进行针对性测量才能够获得相对准确的数据，类似的还有邻氯苯乙烯以及苯系其他毒物等等。2.3 微量金属元素的监测在对有机污染物进行监测时，气相色谱作为一种重要的分析手段，近几年其在监测水环境中的微量金属元素也有所應用。现在气相色谱已经能够用来对砸、铍、铜等元素进行分析监测。砸的测定原理是在酸性条件下，四价砸会与衍生化试剂1，2-邻苯二胺发生反应，当衍生化试剂的量足够时，能够产生具有挥发性的化合物，此时使用有机溶剂将其萃取出来，最后通过配有电子捕获监测器的气相色谱仪进行含量测定。2.4 在土壤监测中的应用环境监测中，土壤监测为主要的监测内容之一。当前气相色谱技术在土壤监测中，主要为农业生产中的监测应用。监测中针对土壤酸碱性以及农药残留进行监测。我国为农业生产大国，日常作物种植中对于农药的应用量较大。此类现状下农药残留量，使得后期作物在食用中存在较多的危害现象。过多的农药残留，对于人体健康以及生命安全都造成了严重的危害。气相色谱技术在监测中，通过将农残土壤进行液化汽化分析，并应用火焰光度监测器进行监测，以此缩短监测周期，提升监测效率确保土壤土质农药残留量的准确判断。2.5 在水质监测中的应用当前我国水质污染案例较多，水质污染的危害性大。因此在环境监测中，水质监测也为主要监测内容之一。当前在实际监测中，气相色谱技术的应用主要通过监测有害物质，并且比对安全值进行水质污染现状判断。常规监测中，主要的监测对象为：苯系物（苯、甲苯、乙苯、二甲苯等）、氯类物质。此外对于矿区周围水质监测，主要监测对象为各类重金属在水中的含量。综上所述，由于气相色谱法具有操作简单、抗干扰能力强、定量定性准确等特点，势必是实现空气质量监测的重要环节。气象色谱法被广泛的应用于家装空气质量监测中，对我国人口安全与健康也具有十分重要的影响。相信随着科技的不断发展，气相色谱法也将逐渐由现有的半自动化向着全自动化发展，同时色谱条件也会得到进一步优化，这不但可以更好的适应日益提升的环保标准，对于促进我国空气监测事业的进步以及实现环境友好型实验的愿景都具有十分重要的作用。参考文献：[1]曹海侠. 气相色谱在食品检测中的应用研究[J]. 科技资讯，2016，14（26）：53-54.[2] 褚芸，张吉君. 气相色谱法在环境质量检测中的应用[J]. 生物化工，2016，2（04）：78-79.