淺談衍生氣相色譜法在環境監測中的應用

李鎮源

（廣東惠利通檢測技術有限公司，廣東 惠州 516006）

20世紀50年代，氣相色譜誕生，受到了眾多學者的認可與歡迎，在藥物、石化和環境等方面的應用效果均十分理想。正是由于具備靈敏、快速的檢驗能力，其應用到環境監測中后，使監測效果顯著提升。衍生氣相色譜能夠通過化學反應的方式，將復雜的有機污染物中極性能量團轉變為非極性，使分析物的揮發性得到顯著提升，獲得更加精準的數據。

1 衍生氣相色譜法的特點

1.1 較強的靈敏度

在以往傳統的檢測方法中，選擇性與靈敏度方面處于劣勢，進而影響檢測結果，而衍生氣相色譜法能夠有效彌補傳統方法的不足，改善樣品的揮發性與熱穩定性。例如，以往傳統檢測方式難以檢測含有鹵素的化合物，但是衍生化技術可以提升這類化合物的靈敏度檢測效果，主要原因是在衍生反應的作用下，化合物被引入鹵素能量團中。

1.2 較高的分離強度

如果樣品中具有極性基團，在儀器檢測的過程中，采用色譜來顯示檢測結果，就會出現峰拖尾等形狀。但是，利用衍生化反應方式對原本氣相色譜性質進行改變，能夠使分析效果顯著提升。這主要是由于衍生方式具有較高的分離強度，一旦在反應過程中遇到分離難度較大的化合物，就可以選擇適當的衍生化試劑，使化合物的檢測結果體現差異，以達到不同物質分離的目的。

1.3 節能環保

當前，我國社會經濟飛速發展，環境污染卻日益嚴重，為了在經濟發展的背景下減少環境污染，人們需要將衍生化技術融入氣相色譜檢測中。對于一些沸點較高、揮發較慢的化合物來說，采用衍生化技術能夠將其轉變成可揮發的化合物，提升其揮發效率，然后通過吹掃等方式，使有機溶劑的排放概率降到最低，達到節能環保的效果。

2 衍生氣相色譜在環境監測中的應用

2.1 酚類化合物

酚類化合物屬于有機物的一種，具有半揮發特性，其中氯酚具有毒性強、降解難度大特征，甚至具有潛在致癌的污染物。在衍生氣相色譜的檢測中，酚類化合物較難揮發，苯酚也很難從水中萃取出來。而對酚類進行衍生反應時，一般對苯環中的羥基進行作用，采用硅烷化和酸酐酰化的方式進行檢測。

2.1.1 硅烷化法

該方法屬于衍生作用中十分常用的類型，不僅能夠應用到環境中酚類化合物的檢測中，還能夠檢測酸類、氨類等多種化合物。通常情況下，該方法主要利用硅烷與活性氫原子相互作用進行，因此在溶劑的選擇上對氫原子不做嚴格要求。

2.1.2 酸酐酰化法

此類試劑的價格較低，在酚類反應中，酚類通常使自身轉變為羧酸，其間需要加入NaOH、KHCO3、Na2HPO4等，與化合物中的酸混合，促進反應朝酰基化的方向發展。在分析檢測效果時，人們可以構建質譜聯用的方式，利用氣相色譜對酚類與氯酚類物質進行檢測，從實際檢測結果能夠看出，相對標準偏差不超過13.7%，回收率為86.4%，符合水體中痕量酚類化合物的質量要求。

2.2 多環芳烴

研究發現，多環芳烴是一類致癌物質，具有突變性。部分多環芳烴能夠與其他化合物發生反應，產生疊加效應，因此國家相關部門對此類物質高度重視。現階段，人們主要運用高效液相色譜法、衍生氣相色譜法等方法檢測多環芳烴。在相關試驗中，人們利用苯萃取煤焦油的方式，獲取菲和聯苯，然后對其進行色譜鑒定。從鑒定結果能夠看出，該方式具有反應時間短、速度快、準確性高、色譜柱溫度低等特征，其加標回收率范圍在99%～100%，相對標準差范圍為0.61%～1.90%，菲與苯的最小測量數值分別為2.01 μg和0.23 μg。在檢測工業廢水的過程中，人們可以應用衍生色譜，對苯與菲的含量進行準確預測，這種方法具有良好的分離效果，能夠降低柱溫，固定液的使用量較少，最重要的是反應速度快，水樣檢測的準確性得到進一步提升。

2.3 羧酸

鹵乙酸通常存在于飲用水中，對人體健康產生極大的危害，甚至增加了致癌風險。羧酸具有較強的水溶性與強極性，其檢測可能難以達到較高的靈敏性，檢測結果往往存在顯著的峰值拖尾現象，嚴重影響最終檢測效果的精準性。現階段，衍生法是酸類測定的重要方法，最常用的是醇酸衍生法與重氮衍生法。

2.3.1 醇酸衍生法

重氮甲烷具有毒性與易爆性，醇酸衍生法能夠有效減少其使用量，顯著提升檢測效果。選擇衍生劑時，人們可以用甲醇替代重氮甲烷。甲醇與羧酸發生反應后，將生成酯與水，該反應被稱為酯化反應，具有較強的可逆性。在一定的室溫環境下，醇酸進行酯化反應的速度十分緩慢，加入適量的催化劑能夠提升反應速度。硫酸在價格與獲取難度上占有優勢，因此可以將其作為催化劑，利用衍生法進行試驗時，主要應用一元酸。根據《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T 5750），醇酸在50℃的環境下發生反應，經過120 min以后對三種氯乙酸進行檢測[1]。結果顯示，一氯乙酸的檢出限為5.0 μg/L，二氯乙酸的檢出限為2.0 μg/L，三氯乙酸的檢出限為1.0 μg/L；相對標準偏差方面分別為：一氯乙酸為4.6%，二氯乙酸為6.4%，三氯乙酸為3.8%；在平均回收率方面，三種氯乙酸的回收范圍均為93%～98%。

2.3.2 重氮甲烷

重氮甲烷能夠適用于多種羧酸中，并與之發生反應，產生品質較為良好的甲酯，并且不產生其他副產物。重氮甲烷與水具有較為顯著的反應速率，因此衍生化需要在無水的情況下進行，最為常見的檢測方式是利用重氮甲烷進行衍生反應，經過反應后的酸轉變為具有良好揮發性的脂類，然后對目標化合物進行間接分析[2]。通常，人們采用電子捕獲器對氯乙酸等進行測定，檢出限范圍在0.007 4～0.140 0 μg/L，相對標準偏差的范圍在7%～59%，回收率在58%～150%。

2.4 丙烯酰胺

在對水源進行丙烯酰胺檢測的過程中，人們需要保障試驗條件的準確性。首先，應保障pH值處于1～2；其次，在保障上述pH值范圍后，應使其與溴發生反應；最后，獲得A-B二溴丙酰胺，再利用乙酸對所得產物進行萃取和提煉以后，利用10%濃度的DEGS（二甘醇琥珀酸酯）與2%濃度的溴化鉀進行衍生色譜分析。與此同時，運用GC-ECD（氣相色譜電子捕獲檢測器）進行檢測，使其能夠滿足最低的檢測標準，即0.015 mg/L。但是，在水源檢測的過程中，需要加入三甲基氯硅烷、烷羧酸，對氣相色譜進行分析，然后反復循環，最終使檢測濃度不斷降低，直至0.01 mg/L。其中，需要保障在35℃的水中進行時長2 min的環烷羧酸生化反應[3]。

2.5 氟化物

在檢測水體中的氟含量時，筆者在酸性條件下進行試驗，發現其能夠與三甲基氯硅烷發生反應，最終產生具有較強揮發性的氟硅烷，然后利用頂空氣相色譜法進行測定。該試驗在常溫下開展，所得結果為：在50～210 V的分析柱中，檢測中最低濃度為0.05 mg/L，所選取的水樣量為25 mL。如若所選取的水樣量為10 mL，則檢測出的最低濃度為0.03 mg/L。

2.6 苯胺

在反應的過程中，水中苯胺經重氮的作用，產生了較多的重氮化合物，達到一定反應條件后，能夠生成碘苯。人們可以利用此種衍生物來提取GC-ECD測定物，有93.1%的碘苯能夠被有效地回收和再次利用，在分析柱中，所顯示的濃度為1mg/L的OV-17與QF-1的混涂柱。

3 結語

衍生氣相色譜作為一種新型技術，將其應用到環境監測中，能夠促進新科技的進步。當前，它在色譜分析中占據十分重要的地位，能夠顯著推動環保監測工作的發展。