探讨饮用水水质检测中气相色谱技术的应用

2023-03-07乔瑞云张玉利

食品安全导刊 2023年1期

乔瑞云，张玉利*，高煜

（1.郑州市兽药饲料质量安全检验中心，河南郑州 450006；2.河南省科学院高新技术研究中心，河南郑州 450006）

在近几年的发展中，工业化发展速度加快，产生的残留毒害物、废物、生活垃圾等都会污染水资源，对多数地区水质环境的破坏影响大，特别是有机物、无机物的污染。饮用水水体中存在多种类型的污染物，几乎都具备致毒性，因此必须要检测饮用水水质。气相色谱法可检测复杂成分混合物，因此能够应用到饮用水水质检测中。

1 饮用水水质检测的意义

水为生命活动提供必需的能源，饮用水会直接影响社会生产与生活，因此要科学检测饮用水水质。在检测水质时，检测指标包括微生物、理化性质。对于生活饮用水，水质检测涉及细菌、污染物检测，以免危害机体健康。当饮用水内含有病毒、细菌时，要使用高温杀菌法处理，从而改善水体质量。对于水内的重金属，通过过滤法进行净化。通过长期检测实践可知，饮用水经过处理后，内部仍然会残留金属元素，当重金属含量超标，会危害身体健康。同时，在检测饮用水水质时，要注重有机污染物含量的控制。研究表明，当个体长时间饮用不洁水质，就会加大疾病患发率[1]。饮用水中的有机物存在明显的潜伏特征，会损伤人体的肝肾、胃功能。维护饮用水安全有助于保障人体健康，促进社会和谐发展。

2 气相色谱法概述

在水质检测中应用气相色谱技术能够检验水质内的不同成分，从而掌握不同成分的含量。在检测饮用水时，应注重对饮用水成分的判断。当内部有害物质超标时，则饮用水达不到饮用标准。在检测饮用水水质时，气相色谱法依赖于专业仪器与设备，如气相色谱仪，操作简单，能够控制简化参数。使用气相色谱法检测饮用水，混合物质会显示出不同的色层差，检测人员通过该原理，参考色层性质、数值，可确定饮用水内的物质。因此，气相色谱法的检测结果准确率高，具备良好的应用价值。

2.1 气相色谱法的分类

（1）气固色谱法。此方法重点检测饮用水内的悬浮颗粒物。如果颗粒物含量多，会影响饮用水的清洁度，产生悬浮物沉淀问题。使用气固色谱技术时，可对饮用水内的颗粒物进行吸附，通过色谱分析法及仪器，可对不同的色层进行显示。水质检测人员遵循色层特性，对数据进行转化，能够获得有价值的数据。再通过与标准固体颗粒物数值对比，能够掌握饮用水的颗粒物含量、类型，同时对固体颗粒物的有害性进行判断，获得最终结论。

（2）气液色谱法。相比气固色谱法，此技术的检测常量为液体因素。在应用气液色谱法时，可蒸发、分流饮用水内的物质，去除水体内的部分容量，确保后续水质检测的顺利性。此外，气液色谱法还可用于化学检测，不会对水体内的物质成分产生影响，能够保证检测结果的准确性，因此该技术应用广泛[2]。

2.2 气相色谱法的应用优势

（1）高分离率。水质检测中，色谱柱的长度为1～2 m，会出现上百万个理论搭板，确保分配系数的相近性。当物质分离难度较大时，通过长时间分配后能够分离，保证分离结果准确。

（2）高灵活性。气相色谱法使用时，检测仪器具备较高的灵活度，可检测10-1～10-9g的物质。饮用水内的有机物指标均可采用气相色谱法检测。此外，应用气相色谱法还可检测高分子单体、超纯气体，确定空气内的微量毒物含量。当气相色谱法允许时，能够对物质进行气化处理，因此气相色谱法具备较高的灵活度。

（3）高选择性。当物质性质较为相似时，检测难度比较大，对检测方法的精确性要求高。气相色谱法可分离复杂物质，因此选择性较高。

（4）高分析速度。应用传统方法时，单个样品的分析时间非常长，但气相色谱法可缩短样品的分析时间，且技术水平高，便于操作，可实现自动化处理，能够在短时间内分析所有数据。

（5）应用范围广。气相色谱法可分析气体样品、固体样品，分析对象包括有机、无机试样，因此检测适用范围广。当前，气相色谱法应用到分析领域比较多，不仅可检测水质，还可检测环境、分析医药等，应用价值高。

3 气相色谱法在饮用水水质检测中的应用

3.1 酚醛复合肥的检测

酚类复合肥料会危害人体的干细胞、中枢神经系统。由于酚类物质的残留时间长，很难完全溶解，因此会危害人体健康，尤其是导致胎儿畸形，且对生态环境的污染影响大。在检测酚类化合物时以气相色谱法为主，借助电气设备捕获器，以5%固定相、95%苯基的毛细管柱，长度30 m，直径25 mm，膜厚度0.25 μm。在测试时，以程序升温法为主，可检测出水体内的DDT异构体、一般异构体。同时，还可检测七氯水、硫丹、化学试剂等化合物。

3.2 有机磷的检测

有机磷属于液体物质，黏度大，颜色为浅黄色、深棕色，会散发出大蒜气味。有机磷的水溶性较低，但会与动植物油、溶剂相溶。有机磷的光热氧稳定性高，在碱性物质内进行溶解，破坏原始结构。研究指出，有机磷酸酯通过呼吸、皮肤、消化系统，均能够进入人体，会对人体内各个器官组织造成危害，且在肝脏组织内的聚集量较多。在检测有机磷时可应用气相色谱法，借助硝酸盐氮检测器，以50%固定相、95%苯基的毛细管柱，长度30 m，直径0.25 mm，膜厚度0.25 μm。通过温度程序能够检测水体内的二甲双胍、甲基对硫磷、敌百虫等有害物质浓度[3]。

3.3 有机氯的检测

在饮用水检测中，有机氯农药属于常见污染物，会伤害人体器官，因此要采用现代技术对其进行检测。当人体内摄入有机氯农药后，会产生肝脏、神经系统毒害性，损伤相应的器官。当摄入量较多时，会出现全身器官衰竭而死亡。在检测有机氯时，面临的难度较多，如分解效率低下，残留时间长，会增加结果的错误率。气相色谱技术可保证检测结果的准确度，对水体内的有机氯进行判断。利用电子捕获模块、毛细血管柱进行饮用水中氯检测，合理应用程序化升温措施，可保证检测效果，明确有机氯的含量。

一般情况下，通过配置电子捕获器，配置50%固定相、95%苯基的毛细管柱，待至程序化升温后，能够对饮用水中的异构体、七氯、艾氏剂进行分离检查，且精确度高。

3.4 挥发性有机化合物的检测

使用气相色谱仪可检测水体内的挥发性、半挥发性有机化合物。在实际检测中，通过不同的预处理方法以及相关标准检测水体内的三氯化物；通过自动顶空进样器检测饮用水内的挥发性酚、溴苯；通过气液平衡法处理水质采样问题。此外，在气相色谱仪上配置顶空进样器，能够对饮用水内的丁二烯、间二甲苯等物质进行检测，增加蒸汽体内的挥发性酚浓度，保证检测的灵敏度，利用率达到95.6%～102.0%。部分技术人员采用气相色谱法对水质内的溴氯甲烷进行检测，加热水质样本、平衡溶液，能够加快检测进度、降低外部空气的影响。二溴氯甲烷、溴二氯甲烷的检测限为0.1 μg·L-1。溴二氯甲烷和二溴氯甲烷的标准添加回收率分别为99.6%、97.4%。在应用气相色谱法时，需要连接计算机对设备进行控制，整体操作简单，可准确检测水体内的多个指标。

3.5 苯系物的检测

使用气相色谱法对苯系物进行检测时，基本无干扰项，可获得良好的检测效果。苯系物检测时浓度达到0.05 mg·L-1，可检测污染水质，保证检测结果的精确度，降低误差率，溶剂峰不会干扰酚类物质，不会产生二次污染。通过检测结果能够对饮用水处理提供指导依据，减少污水的排放量。应用固相微萃取工艺时，要注重样品处理，集中水内的苯系物，通过毛细管的气相色谱法，能够实现分离处理。在整个分析处理中只需15 min，检测限为1～2 μg·L-1。

4 气相色谱分析水质的问题与改进措施

4.1 基线波动

在检测饮用水水质时，气相色谱法的精确性、稳定性优势显著。但在对水质进行检测时，基线变动的干扰明显，对检测数据的稳定性影响大。因此，在应用气相色谱法时，应遵循实际问题，对基线进行准确把控。此外，还应注重基线变动干扰的分析，如检测过程的合规化等。在检测饮用水水质时要做好各项准备工作。检测前，全面检查检测仪器，清除表面杂质，防止干扰气相色谱基线。将仪器放置到水体后，不能立即读数，这是因为此时水体动荡，影响检测读数的准确性。检测时，静止一段时间，确保水质数据稳定后，再读取和记录，可保障检测数据的可靠性。在检测操作时，需要多次检测操作，从而获取饮用水水质数据，以免由于操作失误影响检测结果。检测人员还可对多次检测数据进行对比，消除差异数据，保留稳定数据，加强检测质量。

4.2 色谱柱氧化

在水质检测中，常见的色谱柱氧化问题多是由于色谱柱受到污染，无法确保检测精确度。当色谱柱氧化后，会导致水体内的物质附着，色谱柱清洁不完全，堆积大量物质，腐蚀色谱柱。当杂质、色谱柱材料产生反应时，会导致氧化问题加重。为了避免色谱柱氧化，需及时更换新的色谱柱，确保水质检测操作时具备相应的色谱对照标准。

4.3 色谱柱灵敏度问题

在检测饮用水时，色谱柱的条件非常重要，会直接影响检测效果。当色谱柱的灵敏度不佳时，不能对水体内的物质进行检测，且会对饮用水的清洁、安全度的评价产生影响。对于色谱柱的灵敏度问题，可采用添加剂方式，加强水质检测的灵敏度。二氧化苯溶液能够催化不敏感物质并产生反应，确保物质转化为富集状态，提升检测结果的准确度[4]。

4.4 无机物干扰

在检测饮用水中的物质时，主要是对水体内的有机物进行检测。但饮用水中含有无机物，会影响色谱柱，导致检测人员无法分辨影响来源，错误判断饮用水的物质。在应用气相色谱法时，需要应用无机物去除法，采用吸附、气化方式消除，可更容易检测出饮用水中的有机物[5]。无机物干扰消除后，可提升气相色谱的实施效果，确保检测的准确性。