探討氣相色譜—質譜聯用技術在環境有機污染物檢測中的應用

蔣國龍 高姍姍

（麗水市環境監測中心站 浙江麗水 323000）

探討氣相色譜—質譜聯用技術在環境有機污染物檢測中的應用

蔣國龍 高姍姍

（麗水市環境監測中心站 浙江麗水 323000）

近些年來，隨著人們對于環境質量要求的日益提高和科學技術的快速發展，越來越多的檢測手段被應用于環境有機污染物檢測之中，氣相色譜質譜聯用技術就是其中一種。本文就在對氣相色譜質譜聯用技術和前期處理介紹的基礎上，分析了其在幾種環境有機污染物檢測中的應用。

氣相色譜質譜聯用技術；前期處理；環境有機物檢測：應用

氣相色譜質譜聯用（GC—MS）技術既具備氣相色譜技術檢測效率高、分離能力強的特點，也具備質譜技術靈敏性、準確性高的特點，能夠有效地對各種復雜的有機化合物進行分析，因此，在環境有機污染物檢測中被運用的較為廣泛。

1 氣相色譜質譜聯用技術

1.1 工作原理

GC—MS技術的工作原理是在氣相和固定相中，性質不同的物質其分配系數也會有所區別。在使用過程中，需要先將樣品進行混合，然后利用載氣將混合后的樣品帶入到色譜柱中，氣相和固定相會對性質不同的物質進行反復地分配，當移動的柱長達到一定值后，便會彼此發生分立，按照一定的順序逐次進入到質譜儀中。在質譜儀中，物質會被分解成離子，質量分析器會按照離子質荷比的不同對離子進行分離，然后再使用檢測器對分離后的離子信息進行檢測和記錄[1]。

1.2 基本儀器

氣相色譜質譜聯用技術主要的儀器為GC—MS儀，其構成主要有色譜、接口和質譜等單元，根據其工作原理，氣相色譜儀可以視為是質譜的進樣器，而質譜儀也可以當做是氣相色譜的檢測器。

在GC—MS儀中，常用的將氣相分子離子化的離子源主要有化學電離源（CI）、電子轟擊源（EI）和場致電離源等，其中被應用的最多的是EI源，已經有許多成熟的有機標準物質庫，比如農藥庫、揮發油庫和NIST庫等。另外，常見的質量分析器有飛行時間質量分析器、離子阱質量分析器、四極質量分析器以及磁質量分析器等，其中，應用較為廣泛的是分辨率在2000以下的四極質量分析器和分辨率中、高的磁質量分析器[2]。

1.3 應用現狀

GC—MS技術能夠有效地實現復雜混合物的分離、鑒定和含量分析，是當前最為成功的聯用技術之一，對于石油、農業、食品和環境等領域的檢測有著重要的意義，被廣泛應用于水體、土壤、有機氯農藥、沉積物、多環芳烴、毒殺芬和多溴聯苯醚類等有機物的檢測中。以毒殺芬和農藥檢測為例，充分體現了GC—MS技術強大的分析能力，見圖1和圖2。

圖1 GC-MS測定的毒殺芬總離子流色譜圖

圖2 GC-MS測定的287種農藥總離子色譜圖

2 氣相色譜—質量聯用技術檢測前的樣品處理

在GC—MS技術的實際使用中，為保證檢測結果的快速、準確，需要選擇合理的有機污染物樣品處理方法，主要有液-液萃取、固相萃取和液相萃取三種。

2.1 液-液萃取

液-液萃取的工作原理是在目標物質在互不混溶的液體中，其分布規律有所不同，來對目標有機物進行提取，常用水中半揮發、不易揮發有機物提取的方法，主要使用的儀器為分液漏斗。液-液萃取能夠有效地避免水樣中無機物的干擾，分離效率較高，操作簡單，能夠用于大規模的生產[3]。

在液-液萃取過程中，首先要選擇合適的有機溶劑，以優化有機污染物采集的步驟，同時，可以通過加入無機鹽、調節pH值、調節水相和有機相的比例等措施來提高有機污染的萃取效率。

2.2 固相萃取

固相萃取是通過利用液相色譜固定相為萃取劑，對水樣中的痕量目標物質進行吸附，然后再利用熱脫附或其他選擇性溶劑將目標物質進行洗脫的方法，來獲得純化、富集的目標分析物。其優點在于能夠減少對環境的污染，并有效避免有機溶劑中雜質對被測目標物的影響，操作簡單。

近些年來，在固相萃取技術基礎上，又發展出了固相微萃取技術，其工作原理與固相萃取大體一致，作吸附作用的是固相吸附劑，是一種無溶液樣品處理技術。其既保存了傳統固相萃取技術的優點，又具備攜帶方便、操作簡潔、靈敏度較高、費用低和適用范圍廣的優點[4]。

2.3 液相萃取

液相萃取是在液-液萃取基礎上發展起來的，其工作原理與液-液萃取大體一致，利用有機物在不同相之間進行分配富集的原理，具備溶劑量少、廉價和快速的優點，其實質是一種微型化的液-液萃取，需要的儀器只有微量進樣器，用于萃取和進樣過程中。

3 氣相色譜—質譜聯用技術在環境有機污染物檢測中的運用

3.1 空氣中有機污染物檢測

空氣污染是一種較為嚴重的環境污染，空氣中的有機污染物種類較多，比如甲酚、苯酚以及鹵代烴、芳香烴、苯類化合物等。其中，酚類化合物會導致人體發生腹瀉、嘔吐、神經不振等問題，甚

至會引發貧血和神經系統疾病。

在使用GC—MS技術對酚類化合物檢測時，樣品采集的器具可以是Tenax采樣管，來獲取檢測區域空氣中的痕量酚類化合物，然后利用甲醇進行處理，再將萘-D8加入到洗脫液中作內標，使用GC—MS技術進行檢測，根據內標法定量的原理，就可以確定環境空氣中的痕量酚類化合物含量。該方法可以獲得較為準確的定性和定量值，測定過程中干擾因素較少，檢測結果的靈敏度較高[5]。

在對芳香烴、鹵代烴和苯類化合物等進行檢測時，可以使用二次熱解吸收—氣相色譜/質譜聯用技術的方式和熱脫附—氣相色譜/質譜聯用技術的方式。前者可以同時實現對50種揮發性有機物的定性和定量分析，準確性和靈敏度較高，能夠較為有效地反應空氣中的VOCs的污染情況；后者在使用時，需要利用擴散標記采樣方法，測定的苯、甲苯、乙苯、對二甲苯和鄰二甲苯五種有機污染物值都在1ng～7 ng范圍內，相對標準偏差不超過10%，準確性較高，在優化條件下，可以實現全部回收。

3.2 水體中有機污染物的檢測

水體中的有機污染物有相當一部分都是來自農作物使用的農藥殘留，農藥殘留具備的高穩定性和高生物累積性，使其成為一種持久性有機污染物，因此，提高對水體中農藥殘留的檢測能力，是人們飲水安全和身體健康的重要保障[6]。

利用氣相色譜—質譜技術結合攪拌棒吸附萃取的方法，可以對水體中的六六六、環氧七氯、p,p-滴滴伊、艾氏劑、異狄氏劑醛和硫丹硫酸鹽等20種有機氯農藥含量進行檢測，該方法的相對偏差低于13%，操作較為簡單，檢測的速度較快，檢測結果的靈敏度較高，有機氯農藥的回收率在52%～117%之間。

4 結語

隨著現代工業的快速發展，人們生活環境中的各種有機污染越來越多，其毒性、易殘留性以及生物富集性的特點，給人們的身體健康造成了嚴重的安全隱患，因此，加強對環境有機污染物檢測成為人們關注的重點。氣相色譜-質譜聯用技術兼具了色譜和質譜技術的優點，能夠快速、高效的完成對多種有機物檢測，對于環境有機污染檢測有著十分重要的作用。

[1]饒竹.環境有機污染物檢測技術及其應用[J].地質學報,2011,11: 1948-1962.

[2]趙曉峰,李云,張海軍,倪余文,陳吉平.基于色譜-質譜聯用的新型有機污染物分析方法與技術[J].色譜,2010,05:435-441.

[3]宋淑玲,郭曉辰,胡小鍵,李鴻枝.氣相色譜-高分辨質譜聯用測定地下水中16種典型痕量含氯持久性有機污染物[J].巖礦測試, 2013,02:319-324.

[4]趙起越.現場質譜及氣相色譜/質譜聯用在環境有機污染監測中的應用[J].現代科學儀器,2013,04:50-54.

[5]高立新.氣相色譜-質譜聯用技術在藥物分析中的應用[J].中外醫療,2014,05:190-191.

[6]黃健,王傳博,郭春濤,張秀華.水質有機污染物GC/MS分析專家系統測定地表水中55種揮發性有機物[J].現代科學儀器,2014,02: 112-117.