浅析饮用水水质检测中气相色谱仪的应用

孔燕

（邹城市疾病预防控制中心理化检验科 山东邹城 273500）

1 前言

气相色谱仪是高效分离和多组分定性、定量的综合分析系统，近年来，其作为一种新技术在分析化学领域得到快速发展，电离（Electrospray ionization）和气压化学电离Pressure chemical ionization）技术的发展，其工作原理是利用气相色谱技术将待分析的成分分离出来，并将其送入质谱检测系统。在高温高压条件下，分析物由液态转变为气相带电离子，即准分子离子。分析物由一级质量分析仪（MS1）按质核比率（M/z）分离，母体离子在碰撞室中被诱导解离，母体离子的特征碎片离子由二级质量分析仪（MS2）分离。MS1、MS2监测能有效地减少外界干扰，可以大大提高检测的灵敏度。

2 二氯乙酸、三氯乙酸等有机物检测中气相色谱仪的基本概述

2.1 气相色谱仪的基本概念

气相色谱仪是当前色谱法分析中主要运用的方法之一，能够对分析仪样品含量进行检测。气相色谱仪的使用原理，所涉及的混合物在流动过程中，会进行统一收集并将其带入固定相内，通过这一操作步骤便可以使每个混合物的各个组分中形成不同的相互作用力，会造成各个组分在固定相中的停留时间存在一定的差异，通过此差异并可以使混合物固定相内进行物质分离。所收集的样品在气相色谱仪中完成固定相分离，并可以使所收集的样品随着组分的流动一起引入检测仪器中。通过检测仪器便可以对所收集的样品进行各组分成分测量。

2.2 气相色谱仪的检测特点

采用气相色谱仪对饮用水中的二氯乙酸、三氯乙酸等有机物进行检测的过程中，主要具有以下特点：一是具有较高的检测灵敏度，气相色谱仪可以将其他检测技术无法检测到的物质实施检测，可以达到98.7%的检测效率；二是具有较高的检测选择性，气相色谱仪在检测过程中自身的分辨率和灵敏度较高，可以在检测过程中对性质相近的物体实现选择性分离检测；三是具有较快的分析速度，采用气相色谱仪对饮用水的水质进行检测，可以快速得到检测结果，进而提高饮用水水质安全检测的工作效率。

对二氯乙酸、三氯乙酸等有机物进行分析是一种痕量检测技术，样品中目标物的浓度通常很低，检测浓度也趋于下降。如今，对饮用水中有机物的限制越来越严格，欧盟及其他发达国家已经制定并实施了饮用水中有机物标准。本标准明确规定了饮用水中有机物分析过程中分析物结构的确认。通过使用气相色谱仪技术，可以在饮用水的有机物检测过程中，提高有机物的检测精准度，本文综述了气相色谱技术在饮用水中有机物检测中的应用及研究进展。

3 饮用水水质检测的重要性

水是生命之源，人在日常生活中离不开饮用水，因此对饮用水水质进行严格的检测及控制是当下民生工程的重要举措。在饮用水检测过程中需要对水质进行物理和化学方面的检测，同时也需要用专业仪器对饮用水水质进行微生物检测，避免饮用水中存在的污染物及细菌对人体造成危害。在检测过程中若发现饮用水水质中存在污染物，则需要采用高温杀菌的方法对饮用水进行净化，同时若发现饮用水水质中存在有毒重金属，则需采用电离、过滤等方式进行水质净化，避免有毒重金属进入人体，对人体健康造成威胁。此外在饮用水水质检测过程中，需要对饮用水内部的有机污染物进行严格的控制，减少有机污染物对饮用水的污染，避免人体因长期饮用水质不合格的饮用水，而出现相关疾病。

4 饮用水中有机物在气相色谱仪中的检测应用

4.1 检测中的材料与方法

采用气相色谱仪对饮用水中有机物进行检测过程中，所需要的材料主要有试剂、检测仪器、添加剂样品等，使用合适的仪器和试剂才能够提高饮用水中有机物的检测精度。

饮用水中的有机物在气相色谱仪检测过程中，需要选用10 ml的刻度比色管，并在比色管中分别加入0.25 ml、0.10 ml、2.5 ml的二氯乙酸、三氯乙酸等有机物标准溶液。将这些溶液进行混合，形成新的混合溶液，然后在混合溶液中添加5 ml的蒸馏水，再将蒸馏水与混合溶液进行充分摇匀。在摇匀后的混合溶液中添加少量的亚硝酸钠和亚硫酸溶液，这2种溶液在于混合溶液进行充分混合后，需要将溶液放置于冰火浴中进行预处理。在预处理期间，需要对溶液进行充分摇匀，摇匀3min后将混合溶液取出，然后向混合溶液中添加2.5 ml的正乙烷和1.5 mg的氯化钠试剂，再将混合溶液置于仪器中，待充分摇匀后及可对混合溶液中的成分进行物质检测。

4.2 检测结果讨论

饮用水中有机物在检测过程中，通过气相色谱仪可以优化饮用水中有机物检测过程中的分流比，因此针对市场上绝大多数饮用水，即使其中仅含有少量有机物，采用气相色谱仪也可以对其进行精确检测，并且该技术还可以在最大限度上提高饮用水水质中有机物的回收率，通常气相色谱仪对饮用水中有机物的回收率在95%以上。采用气相色谱仪检测饮用水水质中的有机物与其他方法相比，可以明显提高饮用水中有机物的检测精度，在此次实验的8次检测中发现，气相色谱仪对饮用水中有机物的检测结果只有3%的偏差率，而其他实验的检测偏差率高达5%，这说明气相色谱仪可以准确的检测出饮用水水质中有机物的含量。

4.3 气相色谱仪中色谱条件的优化

相关研究显示，在检测过程中，二氯乙酸、三氯乙酸等有机物会被检测为阳离子形式，研究人员需要在侧向色谱质量分析中通过添加适当浓度的甲酸溶液，对有机物中阳离子的变化效率进行抑制。这样才能够在试验过程中，获得最佳峰型的阳离子信号，以满足实验需求。在检测过程中当温度达到40℃时，实验人员可以明显的观察到部分有机物阳离子的峰值形态出现转变，这一转变代表有机物阳离子的整体分离时间变短，此时需要将仪器调整为正离子和负离子模式，进行一级状态全扫描，将化合物分子、离子分子一次调整，线性相关系数（R）和校准限应在标准曲线内。根据每个组分的限值要求，应将低、中、高浓度的对照样品溶液添加至适当的样品中，不同样品的添加含量应测定六次，然后依次计算这些有机化合物的回收率和相对标准偏差。平均回收率为81.0%～119.0%，相对标准偏差为0.54%～11.00%。

5 气相色谱仪在检测中的应用及趋势

5.1 气相色谱仪在检测中的具体应用

5.1.1 检测饮用水中是否含有有机氯离子农药

在对饮用水进行检测的过程中可以采用气相色谱法检测饮用水中是否含有有机氯离子农药，该农药是一种有机毒药在人体中不易被分解，会对人体身体健康造成极大威胁。采用气相色谱技术能够对饮用水中的有机氯离子农药进行检测，该技术主要运用电子捕获检测器（electron capture detector）、苯基检测器（Phenyl detector）、二甲基聚硅滤烷毛细管柱 （Diethylpolysililsilane capillary column）等设备，在检测过程中的检测毛细管柱的尺寸应为30~35 mm，直径在0.25~0.35 mm进而可以根据智能化升温程序对水溶液中的有机氯离子进行分离。

5.1.2 检测饮用水中是否含有有机含磷农药

采用气相色谱法可以检测饮用水中的有机含磷农药，这一类农药在常温下通常呈现出淡黄色或棕绿色，同时还含有大蒜臭味，有机含磷农药较难溶于水，但是这类农药在动植物油或有机溶液中具有较强的溶解性，此外这一类农药若遇到碱环境，则会发生化学反应，会对碱环境进行结构性质的破坏。在采用气相色谱法对有机含磷农药进行检测的过程中，主要是对农药中的含氮磷物质进行检测，通常所选择的检测化学物为质量分数5%的固定甲苯基，同时还需选择质量分数在95%的二甲基聚硅氧烷毛细管柱（Diethylpolysiloxane capillary column）。采用机械制冷的方式对待检测液体进行升温处理，可以检测出水体中所含有的有机磷农药。

5.1.3 对挥发性有机物及半挥发性有机物检测

在饮用水检测过程中可以借助气相色谱仪对水质中所含有的挥发性有机物及半挥发性有机物进行检测，在检测的过程中检测人员需要提取一定容积的被检测液体，放置于特定容器中，再将液体进行智能化加温提取检测，同时该技术还可以帮助检测人员将有害物质从饮用水之中隔离，以减少对周边环境的影响。

5.2 饮用水之中气相色谱法的发展方向

近年来，气相色谱技术在饮用水质的检测中，其自动化程度明显提升，同时该技术还逐步地摆脱了人为操作，通过智能化的操作可以使气相色谱仪在功能方面提升安全性和高效性，如智能化手性固定液等，通过这一设备便可以使毛细管色谱柱得到广泛的应用，提高对饮用水中污染物的检测分析速度。气相色谱技术在应用过程中还可与质谱技术进行协同使用，该技术在应用过程中可以对饮用水中的多组混合物及污染物进行分离处理，同质谱联用技术主要是对水剂中的污染物实行分组处理。目前在我国市场上所售卖的同质谱联用技术仪器通常为磁质谱、傅里叶变换质谱等功能相关设备，随着技术发展，这些设备的接口逐渐变小，设计更加精巧，更加适用于野外水质的检测工作。

6 结论

当前，在饮用水有机物气相色谱检测过程中，借助该技术可以准确的识别饮用水有机物中的阳离子、阴离子的物质，同时气相色谱检测技术还具有高效的定性、定量、分离等功能，在饮用水水质检测中可以缩减样品的处理工序，对饮用水中的多种有机物成分进行精准检测，此外还可以实现饮用水水质农药的残留检测。气相色谱检测技术的检测灵敏性较高，其灵敏度是传统检测技术的约110倍，但是，气相色谱检测技术易受仪器质量参数的影响，目前在饮用水质检测中尚无标准图库可供检索。随着当前我国有关部门对饮用水水质安全工作的愈发重视，现阶段对饮用水水质气相色谱检测技术进一步的完善，提高饮用水水质内部有机物的检测精度，对促进我国区域经济发展具有至关重要的作用。