气相色谱-质谱联用技术在环境检测中的应用

2023-11-16曹为

科学与信息化 2023年21期

曹为

安徽国科检测科技有限公司安徽合肥 230000

引言

GC-MS技术在环境监测中的应用，是将GC技术和GC技术在环境监测中的高分辨率结构识别技术有机地结合在一起，从而达到更高的环境探测和分析要求，提高环境监测的质量和效率。在各种环境条件下，GC-MS技术是一种非常有效的技术，它的测试方法也是稳定的，它的测试和分析都具有很高的灵活性和精确性[1]。它可以有效地探测微量物质和多组分的复杂环境污染物，并具有良好的实际应用前景，它在实际中得到了广泛的应用，在大气﹑土壤﹑固体废弃物组分等方面得到了广泛的应用。因此，本论文从分析GC-MS技术的基本原理出发，采用气相色谱-质谱联用技术，对其在环境监测中的应用进行了初步的探讨，以期为今后的环境监测提供一定的借鉴。

1 GC-MS技术的研究及原理分析

1.1 GC和MS技术

在环境监测中，采用气相色谱技术，对样品进行分离，对流动相进行检测，并与气相质谱法的进样检测条件相符。因此，在实际操作中，将采用GC-MS技术结合起来，以最大限度地利用各自的技术优势和特点，从而提高检测结果的准确度和效率。GC-MS技术的早期结合是在分离和检测技术中结合使用，又称分批联用技术，也就是说，在色谱柱后，先用冷阱收集流出液，然后根据质谱分析的方法，用质谱分析仪对流出液进行检测和分析，从而达到相关的检验要求。目前利用GC-MS联用技术进行联合检测，主要采用“在线式”联用技术，将GC和GC技术与GC技术相结合，并在一个公共网络的支撑下进行相关物质的检测和分析[2]。目前“在线式”GC-MS技术在实际的检测与使用中具有重要意义。由于使用了质谱分析仪，必须在高真空环境下进行，而气相色谱法测得的出口处于常压状态，而且它的出液量也很大，为了满足这两种技术的联合使用要求，必须在连接处设置相应的转换器，以解决技术联用中的矛盾与问题。

1.2 GC-MS方法的基本原理分析

为了更好地理解GC-MS技术的工作原理，必须根据它们各自的探测原理，正确地把握它们在环境探测中的作用机理。在这些方法中，气相色谱法是以气体为流动相，本文介绍了一种利用层析技术来测定被测物质的特殊方法。由于该方法可以迅速地在气相中进行，并且可以使样品成分在流动相与固定相间迅速平衡，结果表明，利用GC方法可以快速﹑高效地进行相关物质的测定。另外，在实际的检测中，通常采用高灵敏度﹑高选择性的气体检测器，从而提高了它的检测和分析的质量和效率，推动了它在实际测试中的广泛使用。在实际的检测中，一般采用气相色谱技术，其总区由五种不同的体系构成，而分离系统和检测系统是检测仪器的关键部分，它直接关系到气体色谱分析的质量和效果。质谱法是一种对被测样品进行电荷比对的检测，该方法是对被测样品进行高效的电离处理，然后利用电场中的不同离子，在质荷比下进行离子分离[3]。这样就可以处理被测样品的质谱信息，也就是相关的内容，以便对所检测的样品进行定性和定量的分析。在实践中，质谱法不但灵敏度高，而且所需的样品消耗量也比较小，它在化学以及环境检测等方面有着良好的应用前景。以上是该种技术在应用过程中的原理，要想保证该种技术在应用过程中发挥具体的作用和效果，就要了解其原理，在此基础上针对该种技术进行有效的完善和实施，这样能够方便各项工作的有效开展。

2 GC-MS预处理技术

环境样品的形状多样，一般分为气态﹑液态和固态三种。这里的有机物也是十分复杂的，因此在采用质谱法进行检测时，应结合具体情况选用合适的检测方法，确保测试结果的准确性。该项技术在应用过程中能够发挥非常重要的作用，但是需要有专业的人员进行分析和操作，这样能够保证整个检测工作的有效进行。

2.1 液-液萃取法

将液-液提取技术用于环境测试样品预处理，是一种传统的方法，在特定的加工和使用中，用两种互不兼容的溶液来溶解被试样品。在测试环境样品中，萃取液中的溶解剂含量大于基质溶解剂，因此可以从样品中进行分离，从而为进一步的分析提供依据。另外，在采用液-液提取的方法进行样品的检测时，往往采用分液漏斗作为测试仪器，并采用手动或分液的方式进行预处理，以便于后续的检验工作。与其他的仪器相比，分液漏斗不但操作方便，而且成本低廉，因此在各种大型的实验室里面都有，在环境探测方面有着广泛的应用。液-液萃取技术通常用于水中样品的检测，它可以将其功能和使用价值最大化，并确保检验的效果[4]。但应指出，液-液萃取方法用于环境监测时，通常要采用大量的有机溶剂，而且在处理的时候，很可能会出现乳化的情况，这会对处理的结果造成很大的影响。同时，液-液提取法与其他方法相比，耗时耗力，并且在挥发过程中，极易对受检者的身体造成伤害。由此可以看出该种与方法在应用过程中有相应的不足之处，不能够很好地发挥作用，所以没有受到相关行业的青睐，也没有得到广泛的应用。

2.2 固相萃取法

与液-液萃取工艺相比，固相萃取技术是近年来在环保领域得到广泛应用的一项新技术。它的检测方法是将检测试样与提取柱置于同一位置，将被测试样吸附于提取柱上，再将提取液注入萃取柱中，从而将有机物质从提取柱中分离出来，从而为下一步的测试工作奠定基础。固相萃取的检测原理与液相色谱方法基本相同，在环境样品的检测中，一般采用氧化铝以及活性炭等作为测试手段。随着科技的进步，各类填料也在不断地革新，为固相萃取的应用奠定了基础。由此可以看出该项技术是属于新型的技术，能够发挥一定的作用和效果，但是目前在应用过程中还存在着不足之处，需要相关人员进一步的研究和探讨，对该项技术进行完善。

2.3 顶空处理技术

顶空处理技术是一种常见的环境探测技术，它主要用于液体和固体的探测，它可以对环境中的有机物质进行有效的探测，从而为以后的检测工作奠定基础。它的检测原理是通过对气相和固液相之间的相互配合来实现有机物质的分离。由于气体中有机物含量高，所以采用顶空处理技术对测定结果的精确度有很高的要求。与其他方法相比，顶空处理技术可以直接对环境样本进行检测，无须与样本进行接触[5]。这样既能有效地防止基体对测试的影响，又能确保测试的精度，又能提高测试的工作效率，确保测试的质量。但是由于顶空工艺分为动﹑静两大类，所以在测试过程中，要科学合理地选择合适的测试技术，以保证测试的准确度。由此可以看出，顶空处理技术在应用过程中能够发挥相应的作用和效果，但是要想提升整体的精确度，需要相关人员进行有效的分析，按照具体的要求进行操作，这样能够提升测试工作的准确度，从而保证该项技术发挥自己的作用。

2.4 液相微萃取法

液相微萃取技术是20世纪后期发展起来的一种新的环境探测技术，它以其综合性能而在环保领域得到了广泛的应用。液相微萃取的基本原理是根据所测样品的实际状况，科学合理地分配有机物，为下一步的测试工作奠定了基础。而液相微萃取法则是液-液萃取技术的革新，与液-液萃取相比，它的检测操作更方便，检测效率也更高，非常适用于环境样本的检测。特别是对于某些基质非常复杂的环境，采用液相微萃取技术，可以将样品中的有机物与基质进行精确的分离，从而便于后续的检测。由此可以看出，该项技术在应用过程中能够实现有效的简便的操作，整体的检测效率也是很高的，但是需要相关人员进行科学有效的操作。

3 GC-MS技术用于环境监测

3.1 GC-MS技术用于环境水质的分析

因为人类将大量的污染物排放到水中，污染了环境。水中的有机物质含量高，长期食用含污染物质的水，会对人体的健康产生一定的危害。因此要保证饮用水的质量，保证饮用水达到有关的要求，就必须对水质进行监测。因为水中的污染物太多，所以水中的有机物非常稳定，而且还会产生大量的生物，这就给水质的检测带来了困难。一般来讲，水中的污染物是有机磷农药﹑多环芳香烃等，常规的检测手段难以保证其准确度。所以利用质谱法进行环境监测是可行的，这样才能确保测试的准确性，确保水质的安全性。但是由于水质的不同，要解决水质的污染问题，就必须科学合理地选择合适的检测手段，才能确保水质的检测质量。由此可以看出，在对环境水质进行分析时，可以科学合理的应用该项技术，在应用过程中要有专门的人员进行有效的操作。

3.2 GC-MS技术用于环境空气监测

当前，由于人们的生活水平越来越高，人们在进行经济活动时，会产生大量的污染物，污染环境。工业废气﹑汽车尾气﹑燃烧等污染物质，一旦进入大气，就会引起大气污染，对人体和生态环境都有一定的影响。因此，应采取科学合理的措施，减少对大气的影响，必须加强对大气的监测，以便为今后的环境管理工作提供科学依据。与其他技术相比，质谱技术有着明显的优越性，可以满足目前环境监测工作的需要，保证了测试结果的正确性，为以后的环境治理奠定了良好的基础。

3.3 GC-MS技术用于土壤检测

农夫们在耕种的时候，都会在土壤里面施用杀虫剂和肥料，以保证庄稼的生长。但是这种杀虫剂和肥料在给作物提供营养的同时，也会对土壤产生一定的污染，尽管土壤本身就具有自我清洁的功能，可以在不知不觉中将土壤里面的污染物进行净化，从而降低对环境的损害。不过，土壤本身的净化能力也是有极限的，如果土壤里面的污染物超过了自身的净化能力，那么就会有大量的污染物滞留在土壤里面，不但会影响到周围的生态，还会对庄稼产生污染。长期食用含有污染物质的农产品，会对人体产生不良影响。因此要进行土壤检测，以保证土壤中的污染物浓度达到相应的要求，这样才能最大限度地保障食用人员的身体，减少对环境的损害。因此质谱技术在环境监测中的应用是非常重要的，它不但操作简便，而且精度高，能够保证测试的结果，为土壤治理提供科学依据。在对土壤进行检测时，首先要将土壤中的杂质提取出来，再用萃取塔进行提纯和浓缩。该方法能将污染物质与土壤进行有效的分离，并能应用质谱法对其进行分析，为下一步的质量提供依据。