气相色谱法在环境监测中的应用

付晶(辽宁省阜新市环境监测中心站 123000)

一、色谱法的起源和发展

色谱法又叫色层法、 层历法。 1903 年俄国植物学家茨威特（Tswett），用一根充填碳酸钙的柱子，以石油醚做流动相，依靠碳酸钙对叶绿素中不同色素吸附能力的差别， 在石油醚的流动方向把有关色素分离成一个个带有颜色的谱带。 茨威特把这个方法叫做色谱法，色谱这一名词也就从此流传下来。 在当时已经知道，这一方法对有色或无色的成分分离是同样适用的。 这样不论是气相色谱还是液相色谱，柱色谱或是板色谱，作为一种分离检测手段更趋完善，成为分析化学中发展快、应用广、选择性好、效率高的一种方法。

二、气相色谱在水污染监测中的应用

气相色谱法广泛用于纯物质中的杂质、环境污染物、食品中有害成分、药物有效成分、代谢物、刑事法医鉴定、石油化工生产中痕量物质等的分析。

随着有毒有害有机污染物对空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重，有机污染物的监测已得到世界各国的重视。 常用的CODCr 和CODMn 的监测方法不能检测出多环芳烃、苯系物、PCB 等强致癌物的状况。 GC，GC－MS，HPLC 法是有机污染物监测的常用方法。尤其是GC 法以其相对价格低廉，操作简便，易于推广利用而备受关注。 目前，美国、日本和我国在有机污染物监测的方法中，GC 法占了80%［4］。

气相色谱分析法在环境水和废水分析中有着广泛的应用，特别是对水中复杂、痕量、多组分有机物分析，GC 是强有力的成分分析工具，而MS 是能给出最充分信息的结构分析器。 二者的结合常常成为首选的分析方法。 据报道少数发达国家已将GC／MS 系统列为水中有机物的监测分析方法和标准分析方法，成为有力的鉴定工具。

全球性的多环芳烃污染一直为人们关注。 多环芳烃主要产生于煤的加工转化工艺中，后随工业排放水进入环境。 由于它具有生物诱变性和致癌性，深受各国的关注。 复旦大学的陈正夫、陈思华介绍了利用色谱保留值结合质谱信息鉴定多环芳烃在焦化废水形态分布分析中的应用研究。 将多环芳烃的Lee 保留指数推广到环境监测中的应用条件和范围， 探讨全过程跟踪式的焦化废水采样方式，分析方法切实、有效。

唐红卫、 夏凡等人使用双柱ECD 检测器气相色谱仪测定有机氯农药的残留，这种方法可以在一次进样条件下，同时收集两套数据供定性定量分析，具有定性更准确，定量更精确的特点。潘海东， 钟登杰等人建立了一种基于Nernst 分配定律的液液萃取平衡——气相色谱快速检测2,4－二氯苯酚的方法， 该方法准确、快速。 Waters 中国有限公司质谱分析部将高效气相色谱串联四极杆质谱联用这种快速筛选方法用于测定飞灰和鲤鱼中的二噁英。

吴小毛、方华等人将固相萃取－毛细管气相色谱法应用于测定蔬菜、土壤和水中的毒死鞞残留量，与传统方法相比它的回收率和变异系数相当，但更省时、省力和省溶剂。 陈明、陈少华等人基于HLB 固相萃取柱和气相色谱／电子捕获（GC／ECD）分析垃圾渗滤液中氯农药的分析方法，对厌氧滤池－膜生物反应器处理的不同工艺段水体中有机氯残留进行了分析。 叶新荣、张海生、潘建明应用气相色谱测定海水中氯氟烃， 海水用Niskin 采水器采集，将海水转移玻璃注射器中储藏直到分析。 把大约30ml 海水引入到一个玻璃气提器中， 用高纯氮气将溶解在海水中氯氟烃（CFC's）吹扫出来浓缩在冷捕集器中，然后把捕集器加热，用高纯氮气将CFC's 送入气相色谱分离柱，CFC's 由电子捕获检测器（ECD）检测出。结果表明：该方法快速，灵敏度高，分离效果好，适用于分析测定水体中氯氟烃。

在水处理的厌氧发酵过程中， 选用不同的菌种产生不同的气体，不同组分、不同含量的气体需选用不同的条件进行分析。云南师范大学太阳能研究所的高天荣、肖怡玲、徐锐等人通过实践， 用HP4890D 气相色谱仪和常用固定相摸索出包括O2、N2、CO2、H2 和CH4 的测试条件，取得了良好的效果。

三、新发展

由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术， 是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。

联用技术可以提高分析方法的灵敏度、准确度，增强对复杂混合物的分辨力， 获得两种手段分别使用所不具有的功能。 日前，在色谱领域中广泛采用的，如气相色谱）质谱（GC）MS）、液相色谱）质谱（LC）MS）、气相色谱）傅里叶红外光谱（GC）FTIR）、液相色谱）核磁共振（C）NMR）等多种联用技术。

色谱法具有高分离能力、高灵敏度和高分析速度等优点，是复杂混合物分析的主要手段。 但是，由于色谱法本身在进行定性分析时的主要依据是保留值， 因而它是难以对复杂未知混合物作定性判断的。

相反，如质谱（MS）、红外光谱（IR）、核磁共振波谱（NMR）等谱学方法， 虽然具有很强的结构鉴定能力， 却均不具备分离能力，因而不能直接用于复杂混合物的签定。 而把色谱与谱学方法有机地结合起来的联用技术，由于结合了两者的长处，因而是复杂混合物分析的有效手段。 联用已成为当今仪器分析和分析仪器的一个主要发展方向。

近年来人们将气相色谱与计算机信息系统技术相结合设计出了气相色谱专家系统。 气相色谱专家系统是一个具有大量气相色谱分析方法的专门知识与经验的计算机程序。 它应用人工智能技术，根据一个或多个色谱专家提供的专门知识、经验进行推理和判断， 模拟色谱专家来解决那些需要专家决定的复杂问题，提出专家水平的解决方法或决策。

[1]李浩春.分析化学手册,第五分册,气相色谱分析[M].化学工业出版社,1999.

[2]周良模.气相色谱新技术[M].科学出版社,1994.