气相色谱质谱法在环境检测中的应用

陈福强

（广东省地质实验测试中心，广东 广州 510080）

【摘 要】上个世纪的50年代，气相色谱法使热稳定性组分的分析和分离以及挥发性在初期都发生了重大改变。近年来，在气相色谱的检测方法与分离技术等多方面的快速发展下，其应用范围也已广泛扩大，并成为環境保护、临床、石油、食品、化工、超纯材料、法检以及法医等领域中应用分析和分离的重要手段，为开拓新领域，习惯难挥发和复杂以及样品不稳定的测试和分析，增强方法的可靠注与灵敏度，目前，气相色谱法在浓缩、联用技术、分离方法和分离方法优化等方面都有很大的进步，本文将从气相色谱-质谱法的基本原理出发，分析其在环境空气和土壤以及水资源等方面的应用。

【关键词】基本原理；检测应用；新发展

通过对气相色谱的原理与质谱法原理的简单实验分析各自的优点和弊端，实验证明两者同时联合使用时的实用性和效率性稳定并利于操作。利用气相色谱-质谱法检测土壤中的有害复杂有机物、环境空气中的酚类有毒化合物和水资源污染，节能有效，是未来的新发展。

一、气相色谱-质谱法基本原理

气相色谱法是分析方法，由英国科学家于1952年创立，堪称经典，是色谱技术成套化和仪器化的先驱。气相色谱是通过样品在固定相间的分配系数与色谱柱内气象之间的不同，进行多次重复分配以达到分离的目地。气相色谱的特点是分辨率高、选择性高、效能高、灵敏度高、分析效率高以及节约样品用量等。主要用来分析易挥发和沸点低的定量定性。由于毛细管色谱柱的分离度远远高于普通填充柱，毛细血管柱可以轻松的分离普通填充柱上难以分离的物质，因此，气相色谱法近年来在环境检测中的应用可谓是独树一帜。此外，联合使用MS和IR等分析技术并生产新型检测器，从而协助提高气象色谱法在检测食品安全和环境污染等方面的效率。质谱法是分析测定样品离子质荷比的一种方法。质谱法不需要标样，因其检测时灵敏度较高，可直接普库检索定性，亦可根据化合物质谱特有的象征明确其分子结构。质谱图的形成是质谱中气态分子被高速电子束撞击，再将离子快速导入分析器，最后顺序的将碎片离子质荷比按大小记录并进行收集。结构分析与定性取决于质谱峰的所处位置，定量分析取决于其相对强度，具有相当高的灵敏度。质谱仪早期使用范围主要是测定原子量，经过漫长的发展慢慢开始运用到化合物的结构与鉴定分析中，但还是无法单独分离混合物，因此，目前在环境检测中质谱更多的是联合液相色谱和气相色谱等分析手段使用，从而起到互相弥补缺陷并提高检测效率的效果。

二、气相色谱-质谱法在进行环境检测时的应用

气象色谱法和质谱法在1957年首次技术联用，并迅速成为有机化合物的鉴定和分离最有效的工具之一。在20世纪的60年代，气相色谱法和质谱法的连用技术初步用于多氯联苯、水质、大气以及机氯农药等监测，并有效的针对有机污染物复杂、测定痕量、多组分和分离。到20世纪的80年代，气相色谱法和质谱法在相继推出的台式和小型联用系统后促使其更为广泛的应用在环境检测中。

（一）气相色谱-质谱法在土壤检测时的应用

土壤在被地膜、化肥、污染水源和农药等使用后会造成一定的残留。应用萃取法检测残留在土壤中的狄氏剂、七氯、灭蚁灵、六六六、环氧七氯等农药，通过测定条件得出检出限是0.02～3.6ng/g，相对偏差是14～36%中间，从而证明气相色谱法和质谱法联用对测定农药残留的效率之高。张雪梅等参照标准方法对土壤与多环芳烃的联用分析的方法对其进行研究。应用二氯甲烷索氏将样品中的PAHs提取然后运用硅胶柱将其净化，再用气相色谱法和质谱法联用的内标法进一步做定量定性分析。各样品化合物良好线性关系数值是0.9953～0.9998，方法检出限是0.07～2.08ng/g，加标回收率是55～106%。

（二）气相色谱-质谱法在保护大气中的应用

酚类化合物是空气环境中相对比较繁多的种类，甲酚毒性仅次于苯酚同属污染最重的化合物，长期接触或吸入少量酚类化合物可致人食欲不振、呕吐、头晕、腹泻和贫血，以及神经系统疾病。杨丽莉等利用采样管采取空气中痕量酚类的化合物，再用甲醇解吸化合物并做好内标，应用离子检测质谱对其检测并用内标法定量，从而建立采样管富集联用法测定痕量化合物的方式方法。次方法能准确的定量和定性并保持良好的线性，相关线性系数大于0.999，回收率是92.4～102%，说明其检测时所受干扰较小并灵敏度很高。如采集环境空气中10L酚类化合物样本，那么，检测空气中的浓度最低可至0.001mg/m3.应用气相色谱-质谱法对实际样品进行测定完全可达到对大气中存在的酚类化合物随时监测的要求。

（三）气相色谱-质谱法在水资源保护中的应用

为促使农作物产量高和防治病虫害而大量的使用农药，至使其形成持久性极强的有机污染物。残留大量的农药可导致农作物污染，还可通过食物和水源等多种途径侵入人体并对其健康造成极大的损害。所以，要高效并迅速的建立处理农药残留前的检测方法，确保保障居民的身体健康与安全饮水。朱定姬等应用搅拌棒萃取并吸附与气相色谱法和质谱法联用检测水中甲氧滴滴涕、狄氏剂、七氯、异狄氏剂酮、六六六、艾氏剂、硫丹硫酸盐、异狄氏剂、异狄氏剂醛、环氧七氯，顺-氯丹等20种有机农药的含量。实验结果显示：这些有机氯农药良好线性关系范围是2.5～ug/L，检出线是0.008～0.118ug/L。在样品里分别添加以上有机农药并对其进行检测，回收率是52～117%，偏差少于13%，此方法在实际样品检测中操作迅速、简单、快捷且灵敏度高，效率与结果均另人满意。

三、新发展

目前分析仪器与仪器分析的发展方向是一种鉴定方法和一种分离手段的联用技术。提高与增强分析方法的准确度和灵敏度以及分辨复杂混合物的能力即是联用技术的应用，两种手段的功能互利互助。如今广泛使用的色谱法有液相色谱、气相色谱、红外光谱、核磁共振波普等各种联用技术。其中色谱法的分离能力与分析速度以及高效灵敏度是分析复杂混合物的主要工具。但是色谱法本身难以单独判断定性复杂化合物，而红外光谱、质谱和核磁共振等方法，虽然鉴定能力强却无分离能力，因此，不能直接鉴定复杂混合物，然而，将谱学和色谱的优点结合在一起的联用技术却成为一种分析复杂混合物的高效手段，也是未来的主要发展方向。

四、结束语

综上所述，气相色谱法与质谱法在其应用上本身都带有一定的缺陷，通过测试将两种方法有机的结合在一起组成联用技术可有效提高监测效率。将气相色谱-质谱法巧妙的应用到环境空气和土壤以及水资源的检测中可快速分离复杂化合物，实用效率较高，是日前以及未来分析仪器与仪器分析的发展目标。

【参考文献】

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