*肖毕芳
(新疆地矿局第一水文工程地质大队实验测试中心 新疆 830000)
气相色谱法(Ga色谱法,GC)是一种统计分析方法,用于使用蒸汽作为流动相进行色谱分离。随着各种环境污染现象的发生,每个人都逐渐了解到由水源污染引起的更为严重的问题,如饮水安全。水是人们赖以生存的重要资源。饮用水的安全与每个人的身心健康息息相关。本文从饮用水水质检测的必要性入手,简要介绍了饮用水水质检测技术,并分析了气相色谱仪在饮用水水质检测中的应用。
水是各种生活活动的关键基础,世界万物的生存和发展与水源密切相关。饮用水污染对每个人的生产和生活质量的危害是很严重的。因此,改善饮用水体的检测非常重要。实际上,它是执行控制方法的基础。检测水体的关键包括检测水体的物理和化学性质以及检测水中的微生物。对于日常饮用水,水质测试包括对化学物质(例如空气中的污染物和水中的细菌)的测试,以减少对人体和心理健康的危害。如果饮用水中存在细菌和病毒,建议使用高温杀菌消毒进行净化处理,从源头上改善水质。对于一些超标的危险重金属,一般采用过滤等净化处理方法。尽管许多测试实践表明,饮用水中仍含有一些微量化学元素,但如果有害重金属含量过高,则会对人体的身心健康造成极大伤害。此外,在饮用水质量检测过程中,应改善对有机化学空气污染物的处理。然而,当代人并没有高度重视饮用水水质测试。近年来也是如此[1]。因此,在饮用水水质检测上应给予一定的重视,并应改进优良的检测技术,以全面维护每个人的生活和健康水平。
水体的检测在全国各地都引起了极大的关注。在GB5749-2006的《生活饮用水水质标准》中,水质指标已从过去的35个增加到现在的106个。气相色谱法是1950年后快速发展的趋势,用于分离和分析复杂化合物中的各种成分。色谱法也称为色谱分析法。它主要用于检测水质中的有机化学并相互匹配。这种技术首先用于从绿色植物中分离黑色素,然后将带有植物色素的醚倒入其中。在装有碳酸氢钙的试管刷中,试管刷中可能会出现颜色匹配带,然后用纯乙醚清洗。可以将这些带逐渐地分成具有不同色调的几种类型的带,通过再次清洁来获得各种颜色的带,然后评估黑色素,并获得色谱方法。
随着我国饮用水安全重要性的日益提高,水质检测受到了各单位的高度重视,色谱法也逐渐应用于水质检测中。当今的色谱方法在水体检测中已经获得了很大的发展趋势。气相色谱法是一种高度灵敏且完善的分析技术[2]。气相色谱检测的实际原理相对较为简单,在检验过程中,目标试验样品会经过汽化处理,随着载体气体进行移动,最终进入色谱固定相内部。
通常情况下,样品内部的组分分配系数存在一定程度的差异,因此其数据会出现显著区别。经过多次重复分配后,样品内存在的不同组分会逐渐进入分离状态,并按照顺序进入检测器内。检测器会根据实际情况,输出检测电信号,经过相关放大模块后即可获得色谱图记录。按照色谱图记录内容展开定性与定量研究,即可实现检测目标。
由于应用过程中常用的固定相不同,气相色谱技术可以分为两种类型。固体吸收剂用作固定相,称为气固两相流色谱法。当将一种固定化的液体摩擦成固定相时,称为气相色谱法。
根据色谱分离的基本原理,对技术类别进行了划分。气相色谱的技术方面分为两种:吸收色谱和分布色谱。在气固两相流色谱法中,固定相为吸收剂,气固两相流色谱法,气液相色谱法分别属于吸收色谱法和分布色谱法。根据融合色谱实际操作方法的差异,对融合色谱的类型进行总体规划。气相色谱属于柱色谱法。根据所用色谱柱内径的不同,气液色谱的技术特点可分为基本填充柱和毛细管柱。一种是将固定相放置在夹层玻璃或金属软管中,将管的内径分配在 2mm-6mm的区域中,并且可以将毛细管柱优化为空心毛细管柱和填充毛细管柱。各种类型的中空毛细管柱立即用固定液施加到夹层玻璃或金属材料的毛细管腔的内腔侧,该玻璃或金属材料的内径仅为0.1mm-0.5mm。近年来,毛细管柱的填充刚刚发展起来。第一类检测技术是在应用过程中,将一些具有多孔结构的固体颗粒融合到厚壁玻璃管中,然后加热解决该问题并吸入毛细管中[3]。
通常,匹配的内径为0.25mm-5mm。在针对样品进行检测时,各类气相色谱法均需要针对样品展开适当处理。这一阶段可以采用吹扫捕集措施进行操作,这一方式能够有效降低负面问题出现概率,可以使操作得到充分简化,节约检测时间。其基础原理为利用挥发性有机物质,使其能够从纯氮气中脱离。随后,便可采用捕集剂进行操作,使物质在高温度条件下得到热解吸,最终进入气相色谱内部。
①高分离率
检测水体的过程中,气相色谱法通常使用长度为1m至10m的色谱柱进行实际操作。通常,在使用过程中的高分离效率可以相当于数千甚至几千、数百万个分离塔,分离非常有效,这将使这些特征更加接近。在较长时间的分配之后,分离相对平衡的化学物质不是很方便。
在水质检测过程中,如果采用此方法,将经常使用一些协调能力强的仪器和设备,在特定的检测工作中可检测出百万分之几至十亿分之几的微小物质。在污染物检测过程中,经常使用各种方法,可以很好地满足日常生活中对自来水的要求。另外,这种设备也具有可操作性。优势很强,不是很复杂。
②更高选择性
在使用这种方法检测水体的过程中,某些氮化合物的异构体或放射性核素,以及其他具有非常相似的特性和特征的化学物质,可以表现出强大的分析和科学研究能力。在应用过程中,气相色谱可以很好地分离和分离复杂化合物中的不同化学物质。分离后,有必要对每种化学物质进行更详细的定量分析。因此,其选择性也非常重要。
③更快分析
如果选择更通用的方法,则需要10min才能完成样式分析,但是气候色谱法本身是高度专业的,并且实际操作也非常简单。系统软件可以分析其自动化技术。因此,所有步骤都可以在很短的时间内成功完成。
④广泛应用
气相色谱法不仅可以在分析和测试蒸汽样品中发挥作用,而且在固态样品分析和测试过程中也能显示出良好的实用效果。该方法不易受组成的限制,因此气相色谱法在应用范围内具有很大的优势。气相色谱仪在检测和检测工作中用途也变得越来越广泛。在水质检测、环保监测和医药等方面具有良好的实用效果。
⑤所需原料相对较少
在通过气相色谱法检测有机废气的过程中,不需要使用多种样式的药物。一般蒸汽只有几毫升,液体甚至可以以微升进行处理。因此,这也促进了其实际操作,体现出良好的便利性[4]。
⑥分离检测流程能够统一处理
相对于其它检测应用技术,气相色谱的主要特征为允许分离、检测环节共同进行。其它检测方式如紫外线、红外线、质谱等,均需要纯粹样品进行检测,因此需要首先进行分离处理。如果目标为混合物状态,便应当分布展开检测流程,使其能够在分离操作完成后进行操作。而气相色谱技术能够整合分离、检测流程,使整体分析效率得到显著提升,有利于进一步强化整体工作质量。
除以上优点外,气相色谱方案同样存在自身的局限性,这一局限性限制了其应用范围,同时也促使技术团队综合考虑相关因素,选择恰当的检测方式。例如,气相色谱法通常仅能测定单一物质的实际含量,无法针对同类物质的总量进行检查,因此在饮用水检测过程中可能会遇到一些局限性问题。
同时,在展开定性与定量分析的过程中,气相色谱方案需要将被测试物质的标准品作为对照组,而相关标准品往往难以获得,导致定型鉴定的成本增加。因此,在实际应用过程中,需要结合实际情况进行探索,确保气相色谱方案的应用能够在适当条件下进行,避免出现负面影响问题。技术团队可以根据饮用水检测需求,选择恰当的技术方案,使污染物质得到快速判明,进一步提高整体检测效率。
酚类复合肥料是会对人体的中枢神经系统和肝细胞产生副作用的化学物质。酚类复合肥料的残留时间特别长,难以彻底溶解。它会对生态环境和人类健康造成不同程度的危害,有使胎儿畸形的可能性[5]。该有机化合物检测行业中气相色谱的关键技术通常需要电子设备捕获检测器(ECD)的协助,固定相为5.0%苯基95.0%二甲基聚硅氧烷的毛细管柱,长度为30.0m,内部直径为25mm,膜厚度为0.25μg。在实际的测试活动中,通常使用软件式的升温方法,该方法可以合理地分离和检测出水体的4种异构体和4种DDT异构体,以及测试试剂、七氯水、硫丹等酚类化合物和肥料,该方法的检出限为4.0-0.3ng/L。
有机磷是一种浓稠的液体,颜色为浅黄色至深棕色,其味道以大蒜特有的气味为主。这种有机化合物难溶于水,并且与溶剂以及动植物油相溶。有机磷对光热氧较稳定,易溶于碱性物质,并损坏原始结构。研究表明,有机磷酸酯可以通过消化系统、呼吸系统以及皮肤和粘膜进入人体。一旦人体吸入有机磷酸盐,这些化学物质就会分布在人体的每个器官中,并且主要积累在肝脏中。气相色谱技术用于检测有机磷。需要配备硝酸盐氮检测器(NPD),并使用固定相为50%苯基95.0%二甲基聚硅氧烷的毛细管柱,其长度为30.0m,圆柱体的内径为0.25mm,膜厚为0.25μg。使用实用的温度程序可以完成对水体中甲基对硫磷、二甲双胍和敌百虫以及其他有机磷酸盐的浓度的准确检测。
有机氯农药属于饮用水检测过程中较为常见的污染物之一,其容易对人体器官造成伤害,因此需要采取有效措施进行治理。
常规情况下,人体摄入有机氯农药后,容易受到神经毒性与肝毒性的影响,进而导致器官受到损害。若摄入量过大,还有可能引发全器官衰竭问题,最终导致死亡等严重后果。针对有机氯进行检测的难度通常较高,其分解效率低且残留时间长,容易导致结果出现错漏问题。
通过应用气相色谱技术进行检查,能够以较高的精确性与效率实现分析目标,有效判明饮用水是否受到有机氯物质污染。在检测过程中,需要利用电子化捕获检测模块与毛细管柱进行处理,并通过程序化升温措施,达到理想检测效果,明确水质内有机氯的实际含量。
通常情况下,配置电子捕获检测模块的气相色谱装置需要配备固定相5%苯基95%的二甲基聚硅氧烷毛细管柱,柱体长度应为30m、直径0.25mm、膜厚度0.25μm。程序化升温后可有效分离并检查饮用水内存在的六六六异构体,以及部分DDT异构体、艾试剂、七氯等成分。该方案的基础检测限为4ng/L~0.2μg/L,精确度表现优秀。
借助气相色谱仪,可以准确检测VOC和SVOC的成分。在上述检测过程中,需要不同的预解决方法和合适的检测标准来检测水体中的三氯化物。多种有机化学空气污染物,例如甲烷、三氯乙烯、二甲苯、硝基苯、苯胺、甲基汞等,可以完成对上述有害化学物质的保护。使用自动顶空进样器气相色谱法检测饮用水中的8种挥发性酚、溴苯和对氟溴苯。通过气液平衡解决水质采样问题后,选择SepelcoWax10色谱柱进行实际分离。挥发性酚、溴苯和对氟苯的检出限均为0.94-2.36μg/L,标准添加量的回收率相匹配。该值为90.81%。
另外,顶空进样器气相色谱法用于检测饮用水中苯、二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、丁二烯和其他化学物质的组成。这种方法提高了蒸汽体中挥发性酚的浓度值,有利于提高检测过程的灵敏度。利用率为95.6%-102.0%,符合该方法检出限的值段为4.0-8.0μg/L。还有一些科研人员使用顶空进样器气相色谱法检测水质采样中的溴氯甲烷成分,并立即进行了水质采样以加热和平衡溶液,这有利于促进检测进程并应对附近空气造成的环境问题[6]。测量速度快,环境污染小。溴二氯甲烷和二溴氯甲烷匹配方法的检出限均为0.1μg/L,标准添加的回收率依次为99.6%和97.4%。
综合上文所述,水质测试是饮用水水质管理过程的重要组成部分,气相色谱技术已在上述过程中大量使用,表现了出色的应用效率。气相色谱的技术性质具有分离率高、灵敏度高、分析速度快、检测结果准确的优点。因此,在随后的饮用水水质检测过程中,应促进气相色谱技术的应用和推广,从而为每个人的饮用水安全提供可靠的技术支撑。