論述氣相色譜法在有機物含量檢測中的應用

論述氣相色譜法在有機物含量檢測中的應用

Summary：當今社會，人們生活質量不斷提升，與此同時，也越來越重視環(huán)境污染產生的惡劣影響，尤其是化學污染物的影響。通過氣相色譜法能夠對揮發(fā)性有機化合物進行有效的測定，因此，氣相色譜法檢測在有機物含量檢測中得到廣泛的應用。本文探究了氣相色譜法在有機物含量檢測中的操作步驟及其具體應用。Keys：氣相色譜法；原理；揮發(fā)性有機化合物引言：隨著我國生活水平的提高，人們更加注重環(huán)境、食品、藥品等對身體健康的影響。近些年，揮發(fā)性有機物含量成為人們關注的環(huán)境問題之一，從而也引起了國家的重視，對此，國家制訂了許多關于環(huán)境保護類的標準方法來檢測環(huán)境的有機物含量，比如：《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325-2020）[1]、《室內空氣質量標準》（GB/T18883-2022）和《環(huán)境空氣苯系物的測定固體吸附熱脫附-氣相色譜法》（HJ583-2010）等等，這些標準體系也為環(huán)境揮發(fā)性有機化合物等污染物的控制以及評價提供了比較好的依據。一、氣相色譜法的概述氣液色譜法也被稱作氣相層析，此色譜技術可以分離和分析有機化學中容易揮發(fā)、但不會發(fā)生分解的化合物。氣相色譜的用途有很多，典型的用途是測試特定一些有機化合物的純度，另外它可以對混合有機物中的各組分進行分離，與此同時它還可以測定各組分的相對含量。討論氣相色譜法的原理[2]，先談談氣相色譜儀的主要組成系統(tǒng)，它是由進樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和檢測記錄系統(tǒng)等五大系統(tǒng)組成。氣相色譜法檢測有機化合物含量時，主要是利用物質的沸點、吸附性質和極性等存在差異，從而實現對混合物的分離。具體而言，當物質從進樣系統(tǒng)（進樣口）進入儀器，汽化成氣體（或者物質本身是氣體），由惰性氣體（如氮氣）作為載體，將待測物質“運輸”到分離系統(tǒng)，分離系統(tǒng)起主要分離作用的是色譜柱，色譜柱內含吸附劑或者惰性固體上涂著液體固定相，由于混合物中各組分的吸附能力或者溶解能力不一致，或者各組分在固定相和流動相之間的分配系數有差異，當組分在兩相中反復多次進行分配并隨移動相向前移動時，各組分沿管柱運動的速度就不同，分配系數小的組分被固定相滯留的時間短，能較快地從色譜柱末端流出。經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力較弱的組分容易被解吸下來，較早離開色譜柱進入檢測記錄系統(tǒng)（即檢測器），而吸附力較強的組分就不容易被解吸下來，從而較晚離開色譜柱。因此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。檢測器能夠將混合物組分轉變成電信號，物質含量（或者說濃度）的多少影響電信號的大小，它們成正比例關系。最終一連串的電信號形成了色譜圖。二、氣相色譜法在有機物含量檢測的操作步驟揮發(fā)性有機化合物來源很多，比如：室內的建筑裝修材料、家具家電，室外的工廠排放等等。揮發(fā)性有機化合物是重要的空氣污染源，對人們的身體健康的危害非常大，濃度較大的揮發(fā)性污染物能夠引起頭暈頭痛等輕狀，嚴重的對身體的肝臟、腎臟和大腦等都有極大的危害，所以世界衛(wèi)生組織對揮發(fā)性有機化合物的控制、檢測和評價較為重視。下面以檢測室內空氣中揮發(fā)性有機物含量的過程作為這次討論氣相色譜法檢測環(huán)境中有機物的例子。首先，根據圖紙進行采樣布點，根據房間數量和房間大小來確定檢測點數量，設計檢測方案。檢測室內空氣前，需要按照GB50325-2020《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》要求，將門窗關閉，檢測房間封閉24小時，采樣人員使用大氣采樣儀器將室內空氣收集于吸附管里，比如:檢測TVOC，每個檢測點用Tenax-TA采樣管，以采樣流量0.5ml/min，采樣時間20分鐘進行采樣。根據采樣流量和采樣時間可以計算采樣體積。采樣過程中，記錄采樣時的溫濕度和氣壓。通過計算采樣體積、記錄溫濕度和大氣壓力來計算標準狀況下的采樣體積。采樣完成后，將采集的樣品運輸到實驗室，由實驗檢測人員進行檢測。然后實驗員使用氣相色譜儀檢測苯系物和TVOC含量。那么，氣相色譜法如何檢測有機化合物含量呢？結合氣相色譜法的工作原理，講述一下實際的操作過程。首先，配制濃度梯度的混合標準溶液，然后用吸附管收集不同濃度的標液，使用熱解析儀解吸、吹掃至氣相色譜儀，經過氣相色譜儀里的毛細管柱進行分離揮發(fā)性有機物的各組分，由于揮發(fā)性有機化合物的各組分的沸點、吸附性能力和極性不同，從而達到分離效果。揮發(fā)性有機化合物中的各個組分陸續(xù)被氮氣輸送到FID檢測器，由化學信號轉變成電信號，最后形成氣相色譜圖顯示在電腦上。每個梯度濃度的標準溶液經過氣相色譜儀都形成對應的氣相色譜圖，揮發(fā)性有機物各組分的含量（濃度）不同，色譜圖上顯示的組分峰面積（峰高）也不一樣。另外，通過單物質標準溶液進行定性，確定每個組分的保留時間。以組分的保留時間作為橫坐標，組分的峰面積作為縱坐標，從而建立了標準曲線。然后，將采集回來的TVOC樣品吸附管放入熱解吸儀，檢測方法跟檢測有機物標準溶液一樣，檢測出來的色譜圖顯示著揮發(fā)性有機物中組分和對應的保留時間，使用標準曲線對其進行計算，從而計算出待測有機化合物中組分的含量。三、氣相色譜法在有機物含量檢測的具體應用氣相色譜法的應用涉及很多領域，極為廣泛。比如：對雜質進行分離；分析和檢測食品藥品的成分和含量；刑事司法鑒定等等；特別地，它在環(huán)境污染物檢測中有著獨特的機理作用。隨著有毒有害有機污染物對空氣、水、土壤及糧食、蔬菜的污染日益嚴重，有機污染物的監(jiān)測已得到世界各國的重視。目前，檢測行業(yè)經常使用的CODCr和CODMn檢測方法，這兩種檢測方法雖好，但也存在很大的局限性，例如多環(huán)芳烴、苯系物、VOCs等等化學污染物，這兩種方法就無法實現檢測，而恰恰對于這些有機污染物的檢測，氣相色譜法就能滿足檢測要求。再者，氣相色譜法相對其他檢測化學有機污染物的方法而言，價格比較低廉、操作也比較方便，因此受到檢測行業(yè)的青睞。（一）氣相色譜法在水污染檢測的應用氣相色譜分析法在環(huán)境檢測中有著獨特的應用空間，除了上述的可以檢測室內環(huán)境中揮發(fā)性有機化合物含量，它還可以對廢水進行分析，比如工業(yè)排放廢水和城市污水，會含有各種有機污染物，地下水和自來水中也會含有很多微量的有機污染物，這都會對人們健康造成直接或潛在的威脅。因此，需要使用氣相色譜法對廢水中有機污染物含量進行分析和檢測，如果出現超標的需要及時作出改善措施。通過對廢水中有機污染物進行監(jiān)測，可以預防超標水質的排放。（二）氣相色譜法在土壤農藥殘留檢測的應用土壤環(huán)境為環(huán)境保護領域中的重點監(jiān)測對象之一，有機磷農藥因為自身具有藥效強、殘留期短暫等特征，廣泛應用于在農業(yè)生產中，在環(huán)境中有一定殘留期，敵敵畏、樂果等有機磷農藥對人畜形成的毒性較大，增加急性中毒情況發(fā)生的風險。針對土壤環(huán)境，采用氣相色譜法能較有效獲得各類農藥對應的含量指標。比如，有研究人員將殺撲磷、甲胺磷及久效磷等十余種有機磷農藥設為目標對象，分析柱選擇厚液膜大口徑毛細管柱，采用火焰光度檢測器檢測，采用完善儀器分析及樣品前處理條件的形式，構建了氣相色譜法檢測多組分有機磷農藥的分析模型。此方法精簡了分析流程，減縮分析歷時，降低資金的投入量，為有機磷農藥檢測工作的開展提供了一種快捷、簡易、精確的分析方法。因此，氣相色譜技術在環(huán)境樣品提取領域中也有較廣泛應用。四、結束語綜上所述，在環(huán)境檢測分析中，和其他檢測技術方法比較，氣相色譜法能夠實現對多種組分同時分析，具有快捷、高效