氣相色譜法在大氣污染監測中的應用

楊長江

（新疆昌源水務科學研究院（有限公司），烏魯木齊 830000）

氣相色譜法是一種新型檢測技術，可以檢測大氣中的很多有害成分，在極短的時間內可以進行分離分析，同時不需要大量樣本，就可以在極大范圍內使用。在大氣污染監測中應用氣相色譜法，可以高效分析數據，及時反映檢測結果，這有助于保護城市大氣環境、推動城市環境可持續發展，因此，不斷強化氣相色譜法在大氣污染監測中的應用研究至關重要。

1 氣相色譜法概述

氣相色譜法作為一種高效靈敏的檢測技術，在社會多個領域得到了廣泛的應用，如化工、藥品、食品等。近些年，在大氣污染監測中，氣相色譜法也發揮了不可忽視的作用。為能夠更好地研究相色譜法在大氣污染監測中的應用，對氣相色譜法的技術原理加以分析十分必要，本文分別就色譜技術和氣相色譜檢測原理等進行介紹。

1.1 色譜技術

色譜技術是一種物理分離技術，也被稱為層析技術。在應用此種技術分離物質時，由于混合物不同部分流動狀況各有不同，因此可以將不動態部分稱為固定相，而流經固定相的液體混合物可稱為流動相。在流動過程中，兩者之間會發生反應，由于固定相混合物和流動相混合物的結構、性質各有不同，因此兩者之間的作用反應就會產生不同的效果。這樣在相同的推力作用下，固定相中存在的不同物質成分，勢必會出現停留時間方面的差異，因此流出固定的過程中，就會出現不同的順序，這使得人們可以對混合物中的不同物質成分按照順序進行分離，這就是色譜技術的物理分離原理[1]。

1.2 氣相色譜原理

在氣相色譜中，流動相是氣體，而之所以將流動相定為氣體，是因為氣體沒有較大的黏度。因此，在色譜柱中，流動不會產生較大的阻力，但同時氣體的擴散系數是比較大的，這為物質之間相互傳遞創造了便利條件，因此可以將氣體混合物快速分離。在氣相色譜大氣污染監測過程中，可以利用高壓氣體容器提供承載氣體，然后根據實際壓力需求針對性調節，使得氣體試樣和液體通過余熱盤旋管和檢測器滲比池進入不同的柱子中，在承載氣體經過導熱池進入大氣的過程中，實現氣體分離檢測。通常，在沸點為300℃以下的氣體分離檢測中，都使用氣相色譜法。

1.3 氣相色譜檢測標準氣體配置

在應用氣相色譜法進行大氣污染監測時，標準氣體配置對檢測結果準確性具有直接影響。通常情況下，氣相色譜檢測標準氣體配置方法包括兩種，即靜態配氣法和動態配氣法。其中，靜態配氣法主要是將一定量的氣體或者蒸汽原料，按照一定的體積稀釋到容器中，通過計算氣體濃度，確保氣體均勻混合。在應用靜態配氣法配氣中，可以使用注射器、集氣瓶等工具。而動態配氣法，則是將被檢測的氣體按照痕量組分進行配置，從而以很小的速度通過氣體混合室并與流速較大的稀釋氣體混合。動態配氣法又可以劃分為負壓噴射法、滲透管法等，此種配氣方法具有操作簡單的特點。

氣相色譜法在大氣污染監測中具有不可替代的優勢，其操作簡單，對壓力和溫度方面的要求并不高。值得注意的是，檢測大氣污染時，不能單純依靠色譜峰直接定性結論，還應該與相關的色譜數據進行對比，這樣才能保障檢測結果的準確性。

2 氣相色譜法在大氣污染監測中的具體應用

2.1 有毒試劑檢測應用

氣相色譜法可以檢測出大氣污染中的有毒物質。在城市化不斷推進的過程中，人均機動車占有量不斷增加，汽車尾氣排放出的一氧化碳和氧化氮，是大氣污染物中的主要有毒氣體。這些有毒氣體在空氣中的擴散，將會對人體造成很大危害，因此強化有毒氣體成分檢測十分必要，人們可以使用氣相色譜法。使用氣相色譜法檢測大氣污染中的有毒試劑時，常見的有毒物質普遍沸點較低，并具有很強的揮發性。因此，使用氣相色譜法檢測，可以將氣體中的成分快速分離，避免檢測中受到其他因素干擾，這極大地保障了檢測數據的準確性，從而為開展環境保護提供科學依據。

2.2 有機污染物和氧化碳檢測應用

在大氣有機污染物和氧化碳檢測中，也可以使用氣相色譜法。具體而言，在檢測過程中，要借助氫火焰離子化檢測器檢測設備，此種檢驗設備在系統中額外增加了一個鎳反應器，可以將有機污染物全部轉化為甲烷。同時，在氫火焰離子化檢測器檢測設備中，還存在一個測量氫化合物總體含量的進樣器，通過色譜圖可以檢測大氣污染物質。相關研究表明，有機污染物和一氧化碳檢測過程中，氫氣會在壓力調節器的作用下，進入氫火焰離子化檢測器檢測設備中的V2閥門中，采樣閥門在“進樣”位置處，在氫氣的作用下，將采樣管中1～2 mL氣體送入C1位置處，并經過1 min左右的時間，采樣閥門重新回到反吹位置，這時氫氣就可以對C1管反吹，從而將有機物污染物和多余的一氧化碳清洗出去[2]。在等待4 min左右后，重復進行上述操作，這時就會有一部分空氣進入色譜柱C2中，并在C1與C2之間形成一個高分子聚合球。而部分物質如甲烷或一氧化碳則會率先從C2位置處濾出，并在Va位置處自動關閉，這樣就可以對大氣中的有機污染物和一氧化碳進行檢測。

2.3 熱不穩定化合物檢測應用

大氣污染中的熱不穩定化合物質檢測中，也可以應用氣相色譜法。具體而言，大氣污染中的熱不穩定化合物質主要是指有機酸、肼及偏二甲肼等，這些物質本身的揮發性比較低，因此不能直接使用氣相色譜法檢測，需要將這些物質衍生化之后，轉變成熱穩定性較高的物質。在檢測大氣污染中的熱不穩定化合物質時，人們可以用XAD-2樹脂作為吸附劑，用芐基溴作為酯化劑，用氧化銀作為催化劑，這樣可以將熱不穩定化合物的衍生率提升98%，然后使用氣相色譜法檢測，最低檢出濃度也會達到幾個微克每升，從而提升檢測準確性[3]。再如，在使用氣相色譜法檢測大氣污染中的熱不穩定化合物質時，可以在SG-2固體吸附劑上涂抹硫酸，這樣可以增加樣本中熱不穩定化合物質收集含量，然后使用糖醛對熱不穩定化合物質進行處理，也可以實現熱穩定化合物轉化，最后使用氣相色譜法檢測。

2.4 硫污染物檢測應用

大氣污染中的硫污染物檢測中，氣相色譜法也發揮出極大的作用，但使用氣相色譜法檢測硫污染物，需要借助氫火焰離子化檢測器提升檢測結果的準確性。具體而言，氫火焰離子化檢測器是一種靈敏度較高的檢測器，其工作原理是利用特殊元素在火焰中可以發出特殊的光，從而根據發射光譜選擇濾光器。在使用氣相色譜法檢測硫污染物時，可以應用氫火焰離子化檢測器，并借助光電倍增管進行放大測定。檢測過程中，以空氣作為基本檢測載體，并使用四氟乙烯作為色譜柱，這樣可以有效解決硫化物容易吸收的問題，然后使用濃度96%的PMME固定液和濃度4%的丙酮混合，并均勻地涂抹在40～60目的聚四乙烯球形擔體上，最后使用滲透管對儀器進行校準，就可以對大氣污染中的硫污染物進行檢測。此種檢測方法幾乎不會受到其他因素的干擾，可以極大地保障檢測結果的準確性[4]。

2.5 汽車廢氣光化學產物檢測應用

氣相色譜法在汽車廢氣光化學產物檢測中也發揮著重要的作用，具體而言，在使用氣相色譜法檢測汽車廢氣光化學產物時，要使用電子捕獲檢測器輔助檢測。電子捕獲檢測器是一種對金屬有機化合物檢測十分適用的儀器，如在化工業中，在檢測過程中使用電子捕獲檢測器輔助檢測，可以將DDT（雙對氯苯基三氯乙烷）和有機氯農藥全部檢測出來。因此，使用氣相色譜法進行汽車廢氣光化學產物檢測時，人們也使用了此種儀器輔助檢測[5]。此外，汽車尾氣中的電負性化合物的靈敏度比較高，而化合物的電負性越強，電子吸收系數就會越大。例如，對廢氣有機氟光化學物質進行測定時，由于有機氟的毒性較大，相當于光氣的10倍，若直接使用氣相色譜法檢測，往往達不到衛生檢測要求。這時就可以應用電子捕獲檢測器輔助氣相色譜法檢測，從而提升捕捉有機氟光化學物質的靈敏度，為檢測結果的準確性提供保障，這是應用氣相色譜法檢測汽車廢氣光化學產物時需要注意的。

3 結語

目前，氣相色譜法獲得極為廣泛的應用，并在大氣污染監測中發揮著不可替代的作用。因此，在今后的大氣污染監測中，檢測人員要強化氣相色譜法應用研究，使氣相色譜法更好地為大氣污染監測服務，從而創造良好的大氣生態環境，為城市可持續發展作出貢獻。

1 徐 寅.氣相色譜法在大氣污染監測中的運用[J].綠色科技，2017，（8）：89-90.

2 張 義.氣相色譜法及其在藥物分析中的應用[J].河北化工，2016，35（8）：85-86.88.

3 郭小莉，陳 敏，胡錦榮.氣相色譜法測定醬油中的4-甲基咪唑[J].食品工業科技，2016，（7）：125-127.

4 羅偉強.氣相色譜法測定葵花籽油的脂肪酸[J].食品工業科技，2016，（6）：79-80.

5 張世湘.氣相色譜法在大氣污染監測中的應用[J].衛生研究，2016，（4）：71-84.