環境檢測中氣相色譜－質譜聯用技術的應用

閆家寧，張莉莉，郭 林，陳樟森

（1.浙江質環檢測技術研究有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江求實環境監測有限公司，浙江 杭州 310012；3.浙江省輕工業品質量檢驗研究院，浙江 杭州 310000）

0 引言

相較于其他環境檢測技術，氣相色譜－質譜聯用技術檢測精度更高，能夠有效滿足環境檢測需求，因此被廣泛應用于環境檢測當中。而對環境檢測中質譜聯用技術的應用進行研究分析，則能為質譜聯用技術的應用提供依據，繼而為進行環境檢測提供便利。

1 氣相色譜－質譜聯用技術前處理方法

由于環境樣品具有多種形態，通常為氣態、液態以及固態三種。同時因為環境當中的有機物成分相對復雜，所以在使用質譜聯用技術進行檢測時，需要根據實際情況，選擇適合的檢測方式進行檢測工作，以保證檢測結果的準確性。

1.1 液－液萃取法

液－液萃取法在環境檢測樣品前處理中的應用，是被作為一種傳統方法進行應用和實現的，它在具體處理和應用中是通過兩種相互不相容的溶液對檢測樣本進行溶解[1]。被檢測環境樣本中萃取劑內溶解劑比基質溶解劑更大，所以可以將其從樣本中進行分離，這能夠為后續的檢測工作打下基礎。

此外，檢測人員在使用液－液萃取法開展樣品檢測時，通常會使用分液漏斗作為檢測設備，然后采取手搖或者分液裝置對樣品進行前期處理，方便后續檢測工作開展。而且相較于其他檢測設備，分液漏斗不僅使用簡單，而且價格便宜，在各大實驗室當中都有這種設備，所以被廣泛應用于環境檢測當中。一般來說液－液萃取法主要應用在水體樣本的檢測中，能夠最大程度上發揮出作用和價值，保證檢測結果[2]。

但需要注意的是，檢測人員在使用液－液萃取法進行環境檢測時，往往需要使用眾多有機溶液，并且在進行處理過程中，很容易便會產生乳化現象，從而影響處理效果。同時相較于其他檢測方法，液－液萃取法需要花費大量時間，而且在其揮發過程中，很容易便會危害到檢測人員的身體健康。

1.2 固相萃取法

和液－液萃取法不同，固相萃取法是一種新型環境檢測技術，是最近幾年被應用到環境檢測當中的[3]。其檢測原理為，把檢測樣品和萃取柱放在一個地方，讓檢測樣品吸附到萃取柱上，然后通過向萃取柱上澆筑萃取液的方式，完成萃取柱上的有機物分離處理，以此來實現環境檢測樣品與基質分離，為后續的檢測工作打下基礎。并且固相萃取法的檢測原理和液相色譜的檢測原理是一樣的。通常情況下，檢測人員在采用固相萃取法進行環境樣品檢測時，所使用的萃取柱主要為氧化鋁、硅膠以及活性炭等。同時隨著科學技術的不斷發展，使得各種填充材料不斷創新，從而為固相萃取法的應用提供了支持。

不僅如此，相較于液－液萃取法，固相萃取法的操作時間短，并且對于萃取劑的使用較少，極大縮短了檢測時間。但需要注意的是，固相萃取法和其他檢測方法不同，其操作方法難以規范化，操作過程也十分煩瑣，而且檢測用的萃取柱難以重復利用，嚴重增加了檢測成本，因此不適合進行大規模檢測工作。

1.3 頂空處理技術

頂空處理技術也是環境檢測當中一項常用的檢測技術，通常被應用在液態和固態的檢測當中，能夠有效檢測出環境樣品中散發的有機物，為后續的檢測工作打下基礎。其檢測原理主要是通過檢測樣品在氣相與固液相的協調，從而將其中的有機物進行分離。并且由于氣相內的有機物較多，因此頂空處理技術具有良好的靈敏度，可以最大程度上保證檢測結果的準確性。

而且相較于其他檢測技術，頂空處理技術能夠在不接觸樣品的情況下，直接對環境樣品進行檢測[4]。如此不僅可以有效避免基質對檢測過程的影響，以此來保障檢測結果的準確性，還可以提高樣品檢測效率，保證樣品檢測質量。但需要注意的是，頂空處理技術包括動態與靜態兩種，因此在對環境樣品進行檢測時，檢測人員應該根據檢測樣品的實際情況科學、合理的選擇適合的檢測技術，從而保障檢測結果的準確性，如圖1所示。

圖1 頂空處理技術

1.4 液相微萃取法

液相微萃取法是在20 世紀末出現的，也是一種新型環境檢測技術，由于其具有集成化的特點，因此被廣泛地應用在環境檢測中，并發揮著至關重要的作用。液相微萃取法的檢測原理為，通過對檢測樣品的實際情況對有機物進行科學、合理分配，從而為后續的檢測工作打下堅實的基礎。而液相微萃取法是由液－液萃取法創新而成，并且相較于液－液萃取法，液相微萃取法不僅檢測操作更加便捷，而且檢測效率更高，所以十分適合用來進行環境樣品檢測。

尤其是在對一些基質十分復雜的環境樣品檢測時，液相微萃取法的檢測效果更好，能夠準確將樣品當中的有機物與基質進行分離，方便后續的檢測工作。此外，如果以運行狀況來進行劃分的話，液相微萃取法大體分為兩種，主要為直接浸入以及頂空液相萃取兩種，因此檢測人員在對環境樣品進行檢測時，需要結合樣品的檢測情況，選擇適合的檢測方式進行樣品檢測工作，只有這樣才能最大程度上發揮出液相微萃取法的作用和價值，保障檢測結果的準確性。

2 氣相色譜－質譜聯用系統組成

GC-MS 系統主要由氣相色譜單元、計算機系統、質譜單元以及接口四部分組成，如圖2 所示。而氣相色譜單元主要由載氣系統、色譜柱、進樣系統以及控溫系統共同構成；質譜單元則主要為離子源、檢測器、質量分析器以及真空系統共同構成；接口則為環境檢測樣品的傳輸線和各單元的匹配器，能夠將環境檢測樣品匹配到適合的檢查系統當中，確保檢測結果的準確性。另外計算機系統除了能夠對檢測數據進行采集、整理、存儲以及控制儀器外，還能夠最大程度上提高質譜儀的性能，保障樣品檢測質量。

圖2 GC-MS 系統組成

2.1 氣路系統

GC-MS 系統內的載氣主要為高壓氣瓶在減壓過后，在經過凈化過濾器、穩壓閥以及穩流閥等設備后最終來到氣相色譜的進樣系統。主要優點為，其在檢測過程中不會受到化學惰性的影響，并且載氣在檢測過程中不容易出現擴散。但需要注意的是，氣路系統在對樣品進行檢測時，往往需要花費大量的時間。

2.2 進樣系統

進樣系統主要分為進樣器以及氣化室兩部分。同時GC-MS 系統對于環境樣品有著極高的要求，所檢測的樣品必須具備沸點低以及熱穩定性好的特點。一般來說，當檢測樣品在傳輸到氣化室后，便會受到氣化室內溫度的影響，從而發生氣化，然后與色譜柱融合在一起。具有無歧視、無損傷以及記憶效應小的特點。

2.3 柱系統

一般來說，柱系統主要分為柱箱以及色譜柱兩部分。其中有用主箱的控溫系統十分廣泛，可以快速對樣品進行降溫。而柱溫則會對色譜柱檢測效果產生直接影響，能夠影響柱效以及保留時間等。

2.4 接口

接口不僅是整個GC-MS 系統當中的重要部分，也是連接氣相色譜與質譜之間的重要部件。并且接口的主要作用便是最大程度上把環境樣品當中的載氣消除，然后將樣品傳輸到適合的單元當中。另外隨著GCMS 系統的不斷發展，接口方式也在不斷發展，大體可以分為開口分流型以及噴射式分離器兩種。

3 氣相色譜－質譜聯用技術在環境檢測中的應用

3.1 氣相色譜－質譜聯用技術在環境水質檢測中的應用

由于人們向水中排放大量污染物，使得環境中水體受到污染，水體當中的有機物含有大量的毒性，如果長期飲用含有污染物的水體，會對飲用者的身體健康造成影響，因此為了保障飲用水安全，確保飲用水符合相關標準，必須要做好環境水質檢測工作。并且由于水體當中污染物眾多，因此使得水體當中的有機物擁有良好的穩定性，同時還具備生物富集的特征，從而為水質檢測工作帶來了麻煩。通常情況下，水體當中的污染物主要為有機磷農藥、高分子聚合物以及多環芳香烴等，如此使用傳統的檢測方法對其進行檢測，很難保證檢測結果的準確性。因此可以將質譜聯用技術應用到環境檢測當中，通過這種方式可以最大程度上保證檢測結果的準確性，保障水質安全。

但需要注意的是，因為水體污染物存在差異，所以要想解決水體污染，就必須根據水體污染物的實際情況科學、合理的選擇適合的檢測方法，以保證水體檢測質量。

3.2 氣相色譜－質譜聯用技術在環境空氣檢測中的應用

現階段，隨著生活水平的不斷提高，人們在進行經濟活動時，會產生各種污染物，對空氣造成污染。通常情況下污染物主要為工業污染氣體、汽車尾氣以及焚燒所產生的污染物，這些污染物被排放到空氣當中，引發了環境空氣污染，不僅會危害人們的身體健康，還會對生態環境造成破壞，因此必須要采取科學、合理的措施解決空氣污染，以此來降低空氣污染的危害，所以需要積極開展環境空氣檢測工作，為后續的環境治理提供數據支持。

而相較于其他環境檢測技術，質譜聯用技術具有顯著優勢，能夠滿足現階段對于環境檢測工作的需求，保障檢測結果的準確性，為后續的環境治理打下堅實的基礎。例如：檢測人員在對汽車尾氣進行檢測時，便可以采取頂空處理技術來對污染物進行檢測，通過這種方式可以在不接觸污染物的情況下，完成檢測工作，最大程度上降低外界因素對檢測過程的干擾，從而保障檢測結果的準確性。

3.3 氣相色譜－質譜聯用技術在土壤檢測中的應用

農民在進行農業種植時，為了讓農作物能夠健康茁壯成長，會在土壤當中施加農藥和化肥。不過這些農藥和化肥在為農作物提供養分的同時，也對土壤造成了污染，雖然土壤擁有自凈能力，可以在潛移默化當中凈化土壤當中的污染物，減少對周圍環境的破壞。但是土壤的自凈能力是存在限制的，一旦土壤當中的污染物過多，遠遠超出土壤的自凈能力，便會導致污染物殘留在土壤當中，不僅會對周圍的生態環境造成影響，還會污染農作物，如果食用者長時間食用含有污染物的農產品，會對身體健康造成危害。所以必須要做好土壤檢測工作，確保土壤當中的污染物含量符合相關標準，只有這樣才能最大程度上保證食用者身體健康，降低對周圍環境的破壞。為此檢測人員可以將質譜聯用技術應用到環境檢測當中，由于質譜環境檢測技術不僅操作方便，而且具有較高的準確性，因此可以有效保障檢測結果，為土壤治理提供數據支持。

檢測人員對土壤進行檢測時需要通過萃取法把土壤當中的各種污染物進行萃取，然后用萃取柱對其進行凈化濃縮，通過這種方式可以有效將污染物與土壤進行分離，使檢測人員可以利用質譜聯用技術對其進行檢測工作，從而為后續質量提供數據支持。同時檢測人員還可以借助質譜聯對土壤當中的農藥進行檢測，并準確判斷出農藥的種類，使后續的治理工作能夠更加科學、合理。

4 結語

總而言之，要想加強氣相色譜－質譜聯用技術在環境檢測中的應用，還需要綜合考慮各種應用方法和實際情況，從而進行有利方案選擇。在此基礎上，才能將各種應用方法進行有效整合，進而加強氣相色譜－質譜聯用技術在環境檢測中的應用。