气相色谱仪在空气环境监测的应用

【摘要】空气环境监测是控制污染源的关键，也是环境规划的重要组成部分，目前政府部门对此予以了高度的重视。气相色谱法因其具有高度的灵敏性、少量的样品用量、较高的分离效能等优势，目前被广泛应用。本文从气相色谱技术出发，介绍了气相色谱技术，重点探讨了气相色谱技术在环境监测中的应用。

【关键词】环境监测；气相色谱仪；应用

近年来，随着社会的快速发展，人们生活水平普遍提高。但与此同时也面临着多种威胁，比如食品安全、环境污染等，气相色谱技术能够分析检测中发挥重要作用，其速度快、效率高，受到人们的青睐。

一、气相色谱技术概述

气相色谱法，是目前色谱法中应用最为广泛的一种分析方法。它将惰性气体作为载体，然后将样品带入气相色谱仪，然后再进行分析。这种方法比较适用于易挥发性液体、气体混合物、固体检测，分离效果非常好。

气相色谱技术被广泛运用，其基本原理如下：混合物中的各组份借助一种流动相的带动作用，当期直接流经另外一种固定相时，由于固定相对混合物中的各组份的作用是不一样的，这就直接导致各组份在固定相的滞留时间不一致，那么人们就可以直接分离出混合物中的各组份。等混合物中的各组份分离成功之后，它们会因为流动相的作用，逐一进入检测器系统，然后再进行非电量转换，最终转换成与其浓度比例相符的电讯号。

二、气相色谱仪的结构机理与工作流程

1.气相色谱仪的结构机理

把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其主要包括气D液分配色谱与气D固吸附色谱。把气体作为流动相具有两点优势：由于气体扩散系数强，所以组分可以在两相之间实现快速传质与高效分离；由于气体粘度小，所以色谱柱内流动阻力不高。

高压气体容器负责提供He、H2等载气，由于载气流量、柱长、柱子装填方法与固定相粒度各不相同，所以必须进行适当调整相应压力，最后利用预热盘旋管和热导池检测器的参比池将载气置入柱子内。因为柱子入口处装置有气体进样设备或液体试样进样设备，所以从柱子排出载气后，一定要经过热导池的工作池，在大气中才能完全放空，注意载气流量的监控由安装在柱前与柱后的相应流量计负责。

色谱柱的常用材料是不锈钢管与玻璃管，其内径要小于4mm，如果柱内有填料，且呈U形或螺旋形状态，就要在恒温箱柱内实行装置。分析目的决定色谱柱的装置长度，但在实际装置过程中，通常采用200-600cm的色谱柱。

2.气相色谱仪的工作流程

气相色谱仪的工作流程可以分为以下几点：

（1）气流系统

把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其中气体指的是载气。气流系统由载气和检测器所需的助燃气、净化所需的脱氧管和干燥管、燃烧气所需的阀件、测量所需的流量计和压力表组成。

（2）分离系统

分离系统由相应色谱柱恒温炉、电气控制部件、色谱柱和分离所需的进样器组成。

（3）检测、记录与数据处理系统

检测、记录与数据处理系统由相应积分仪、电气部件、微处理机、检测器和记录器组成。

三、气相色谱技术在环境监测中的应用

1.气相色谱在水污染监测中的应用

随着空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重，有机污染物的监测已得到世界各国的重视。在日常生产工作中，常用的CODCr以及CODMn这两种检测方法都有着很大的局限性，例如对多环芳烃、苯系物、PCB等诸多强致癌物的检测束手无策，对于有机污染物的检测，目前比较流行的检测方法有GC、HPLC等，其中GC法的推广意义更加广阔，这种方法相对来讲价格比较低廉、操作比较方便，因此备受各界关注。

气相色谱分析法在环境检测中有着独特的应用空间，其针对对象主要为废水分析，尤其是在水中的多组有机物分析中，GC已然成为了强有力的成分分析工具，同时配合的MS在信息结构分析中也发挥着重要的作用，这两者互相渗透配合已经在环境检测中成为工作人员有力的工具。

2.监测农药残留

我国属于一个农业大国，在农业生产中，很多的病虫害严重影响农产品产量，就需要采用农药。一方面，农药可有效治理农产品中的病虫害，提高产量；另一方面，由于农药的不规范使用导致很多农产品中残留农药成分。

有机磷农药是现代农产品的常用药，这主要是因为其具有药效高、杀虫范围广和残留期短等特点，但该药对于人类、牲畜来说具有较强的毒性，加上部分品种会在自然环境中残留较长时间。运用气相色谱法对土壤中的残留农药进行监测，不仅可以简化分析步骤，还可以缩短分析时间，降低分析成本，这对于有机磷农药的各项监测工作来说具有至关重要的意义。

3.重金属检测

食品中除了残留农药、兽药之外，还存在很多的重金属，比如铅、汞、砷等，人们食用这些带有重金属的食品之后，这些重金属就直接进入人体，而且根本就无法排除，当这些重金属在人体中不断累积，到了一定程度之后，则会严重影响人们的身心健康。因此，人们还需要运用气相色谱技术，加强食品的重金属含量检测。

4.监测空气中的有毒气体

现阶段，我国GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》与GB/T 18883-2002《室内空气质量》均与室内挥发有机物检测有关，而ISO标准检测则是这些标准的主要来源。由于液态标注物质的精密度、准确度和正确度不高，加上样本分析时间和处理时间过长，所以自然因素、人为因素和环境因素等均会对气态有机物的校准结果造成直接性影响。针对这一情况，不建议采用该方法监测空气中的有毒气体。因此，只能运用气相色谱法对室内挥发性有机物质进行分析、处理，以检测和计量空气中有机物质的实际浓度，这样不仅可以提高结果的准确性和可靠性，还可以降低分析成本，保障人类的身体健康。

四、气相色谱技术的新发展

由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术，是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。

联用技术在提高分析方法准确性、灵敏性方面有着较大的优势，尤其在复杂混合物的分辨过程中更是十分灵敏，在这一过程中，两种手段的获取方案将会导致不同的功能结果出现。在色谱领域中，其中涵盖了气相色谱、GC、MS、LC等方法的联用。色谱分析法在混合物分离、分析过程中有灵敏度高、分析速度快的优势，将会在复杂混合物的分离、分析中得以广泛应用。当然，色谱分析法本身在定量分析有很大优势，但定性分析中因为主要依据保留值，复杂的未知混合物进行定性分析有着较大差别。

在此要指出的是，如MS、IR、NMR等色谱分析方法，虽然具有较高的结构鉴定作用，在复杂混合物签定实践中并不能直接进行适用。将色谱与谱学方法进行有机的结合，因此产生的联用技术，将会将两者的优势结合起来，因此将会成为复杂混合物分析、分离的有效方法和手段。联用技术将会成为下一步化学分析、分离技术的主要发展方向之一。

结束语

随着社会的发展，环境备受关注，环境保护的方法与手段包括行政管理、宣传教育、工程技术、经济和法律等类型，而气相色谱法在工程技术中则是一种先进的分离分析手段，其可以对整个环境进行全方位监测，有效处理已存在或潜在的环境问题，这对于保障经济社会的健康、持久、稳定发展来说具有至关重要的作用和意义。