氣相色譜法分析水質中有機污染物的研究

摘要：我國水體在近幾年遭到了不同程度的有機物污染，政府開啟了檢測和治理工作。本文簡要介紹氣相色譜法的原理和設備，分析水質中有機污染物的主要構成，詳細研究氣相色譜法對苯系物、鹵代烴和氯酚化合物的分析檢測技術，有利于檢測水質中有機污染物的工作。

關鍵詞：氣相色譜法;水質分析;有機污染物

中圖分類號：X131.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.077

Analysis of organic pollutants in water by gas chromatography

Bi Xing

（Southeast Guizhou Miao and Dong Autonomous Prefecture Environmental Monitoring Center Station， Kaili Guizhou 556000，China）

Abstract： Chinas water bodies have been polluted by different levels of organic matter in recent years， and the government has started testing and treatment. This paper briefly introduces the principle and equipment of gas chromatography， analyzes the main components of organic pollutants in water quality， and studies the analysis and detection technology of benzene series， halogenated hydrocarbons and chlorophenol compounds by gas chromatography， which is beneficial to the detection of organic pollution in water quality. The work of things.

Key words： Gas chromatography;Water quality analysis; Organic pollutants

1 氣相色譜法和水質中有機污染物

1.1 氣相色譜法

氣相色譜法是利用氣體作流動相的色層分析方法，是色譜法的一種。氣相色譜法的歷史可以追溯到20世紀50年代，我國對氣相色譜的研究始于1955年，首先進行氣相色譜研究的是中科院大連石油研究所。氣相色譜法的原理是利用物質的物理化學性質實現對混合物的分離技術，可以測定含量占比。不但可以利用它分析混合物質，而且也可以實現對物質的提純。近幾年氣相色譜法被廣泛應用到環保行業、化工行業、石油行業、生物行業和食品、藥品行業等各個領域，此項技術的應用比較成熟。

利用氣相色譜法可以對水質中的有機污染物進行檢測，并對其分離分析。氫火焰檢測器用于對非極性有機物的檢測，電子捕獲電測器用于對極性有機物的檢測，利用氣質聯用技術可以實現對未知檢測物的定性分析。由于FID和ECD等色譜法所用的檢測器都有局限性，而質譜檢測器的檢測能力比較強，其靈敏度也較高，所以可以采用色譜-質譜聯用的技術對混合有機物進行成分分析，發揮出二者分離和鑒別的作用。當下氣相色譜法越來越受專家學者的重視，色譜質譜聯用技術被廣泛地運用到水質有機污染物的定性和定量檢測。

1.2 常見水中有機污染物

水是地球表面上分布最多的物質，正常人身體70%的成分也是水，水的質量影響著人們的身體健康。由于我國的經濟建設速度越來越快，工業發展迅速，一旦處理不好廢料的污染問題，很可能會導致嚴重的水質污染，威脅人類的生存安全。對有機污染物的研究起始于20世紀60年代，在70年代后逐漸發現有機污染物對環境的影響，開始對其進行治理[1]。天然有機物和人工合成有機物是水體中有機污染物的主要來源，天然有機物是自然界的代謝產物，其主要成分是腐質酸，人工合成有機物的范圍則比較大，以苯系物、鹵代烴和氯酚類物質等為主。近幾年我國開始了對水質污染問題的預防治理工作，例如：2019年江西推進了“清磷行動2019”，組織鄱陽湖周圍的三市十三縣開展清磷行動，對涉磷企業進行全面排查和整治，旨在從根本上根除污染物。

2 氣相色譜法分析水質中幾種常見的有機污染物技術

2.1 GC-FID檢測苯系物

苯系污染物是一類重要的化工原料和有機溶劑，通過工業廢水排放污染水質。水質中苯系污染物的主要成分是一元取代和二元取代物，一元取代物有苯、甲苯、乙苯等，二元取代物有鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯等。苯系污染物對人身體的損傷極大，人體攝入之后可能會導致細胞癌變、器官畸形、組織突變等，對兒童的危害最大，影響正常的骨骼肌肉發育。

檢測分析水質中的苯系污染物是檢測水中有機污染物的重要內容，分析方法一般采用溶液萃取和填充氣相色譜法或毛細管柱氣相色譜法，一般后者使用居多。實驗器材選用氣相色譜儀、氫火焰檢測器、石英毛細管柱，此外溶液萃取需要使用固相微萃取裝置和集熱式磁力加熱攪拌器。實驗對象是苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯和異丙苯，用甲醇試劑配制標準溶液。此外甲醇作為色譜純，氯化鈉作為分析純。

毛細管柱的起始溫度設定為40℃，保持1min后，每分鐘升溫10℃一直到120℃，保持3min。氣化室溫度和檢測器溫度分別設定為230℃和250℃。毛細管柱載氣為氮氣、氫氣和空氣，分別設定對應的柱流量。取50mL的水，加入小磁子于樣品瓶中并加以密封，插入100μmPDMS萃取針，伸出纖維頭對樣品進行萃取，期間需要水浴加熱保持溫度在40℃，設定磁力攪拌器的攪拌時間為8min，在萃取結束后，迅速放到氣相色譜儀中，解析樣品5min，用氫火焰檢測器對其進行色譜分離分析。在色譜分析后，根據不同樣品的出峰順序和峰值高度可以繪制色譜圖，其中異丙苯的峰值最高，萃取時間和萃取溫度對萃取的效果影響很大，本實驗最終選擇侵入式萃取方式，萃取溫度設定40℃，萃取時間設定為8min。通過氣相色譜法檢測出不同苯系污染物的線性關系、精密度和平均回收率等，這對用氣相色譜法分析水中的有機污染物有著極大幫助，具有很好的實驗價值。

2.2 GC-ECD檢測鹵代烴

鹵代烴是重要的化工原料和有機溶劑，一般用于對金屬的清洗、脫脂和干洗等，主要通過揮發、泄露、排放等方式進入地下水。水質中的鹵代烴污染物包括三鹵甲烷、氯仿、三氯乙烯、溴仿等，這些污染物具有強大致癌性和突變作用。此外還有一些氯苯和硝基苯等有機污染物也能在水質中檢測出，對人體都有很大的危害。根據這些有機污染物的特性，建立固相微萃取和毛細管氣相色譜對其進行分析檢測[2]。

實驗的儀器主要選用氣相色譜儀、電子捕獲電測器和石英毛細管柱，搭配固相微萃取裝置和集熱式磁力加熱攪拌器。試驗樣品選用二氯甲苯、三氯甲烷、三氯乙烯和四氯乙烯等十六種鹵代烴、氯苯和硝基苯類物質，用甲醇與其混合配置標準溶液，放置到零下四度的冷藏室儲存待用。甲醇作為色譜純，氯化鈉作為分析純。

實驗程序起始溫度設定為40℃，保持7min后，以10℃/min的速度升溫至70℃，保持1min，再以20℃/min的速度升溫至170℃，保持6min，最后以50℃/min的速度升溫至210℃，保持15min。其中氣化室溫度設定為230℃，檢測器溫度設定為250℃，檢測器電流、載氣量和柱流量也要按規格設定。取80mL的水樣加入氯化鈉調成飽和溶液，再加入小磁子，在溶液中插入萃取針，水浴加熱保持溫度在40℃，攪拌15min，萃取結束后，在氣相色譜儀中解析檢測5min。監測分析后根據出峰順序和峰值高度繪制色譜圖，利用氣相色譜法可以測得不同鹵代烴的精密度、方法檢測線和回收率。

2.3 GC-ECD檢測氯酚類物質

氯酚類化合物經常被用到工業、農業和制藥業中，對水土的污染極大。在地表水中可以檢測很多種氯酚類物質，氯酚污染物是一類毒性很強的致癌化合物，在自然界中難以降解。長期飲用含有氯酚的水體會引起頭昏等神經疾病，嚴重者會出現急性中毒的癥狀。

對氯酚類物質的檢測一般選用高效液氣相色譜法，但由于鹵代酚類物質的分子結構中含有羥基，影響實驗的靈敏度，所以實驗選用衍生氣相色譜法。實驗標準品選用二氯苯酚等，環己烷作為色譜純。實驗程序溫度、氣化室溫度和檢測器溫度、電流都需要按要求設定。取200mL水樣于分液漏斗中，加入適量的二溴苯酚，攪拌均勻，再加入環己烷萃取，經過一系列的混合放到氣相色譜儀中分析，繪制色譜圖，得出不同峰值。

3 結論

近百年來，人們的生活發生了天翻地覆的變化，但是自然環境也遭到了很大程度上的破壞，水質逐年下降。利用氣相色譜法可以檢測分析水質中有機污染物的成分，上文主要介紹幾種有機污染物的分析技術，為未來專家學者對有機污染物的檢測提供經驗參考。

參考文獻

[1]錢曉霞，陸曉怡.氣相色譜法與液相色譜法測定地下水樣品中10種有機污染物的研究[J].山東工業技術，2015（06）：102.

[2]潘玲，劉淑玲，徐艷紅，等.ABS生產廢水中有機污染物分析——氣相色譜法[J].彈性體，2014，24（04）：74-77.

收稿日期：2019-07-10

作者簡介：畢興（1987-），男，漢族，本科學歷，中級工程師，研究方向為水質中有機物分析。