摘要：我國(guó)水體在近幾年遭到了不同程度的有機(jī)物污染，政府開(kāi)啟了檢測(cè)和治理工作。本文簡(jiǎn)要介紹氣相色譜法的原理和設(shè)備，分析水質(zhì)中有機(jī)污染物的主要構(gòu)成，詳細(xì)研究氣相色譜法對(duì)苯系物、鹵代烴和氯酚化合物的分析檢測(cè)技術(shù)，有利于檢測(cè)水質(zhì)中有機(jī)污染物的工作。

關(guān)鍵詞：氣相色譜法;水質(zhì)分析;有機(jī)污染物

中圖分類號(hào)：X131.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhì)中有機(jī)污染物

1.1 氣相色譜法

氣相色譜法是利用氣體作流動(dòng)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(jì)50年代，我國(guó)對(duì)氣相色譜的研究始于1955年，首先進(jìn)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(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合物的分離技術(shù)，可以測(cè)定含量占比。不但可以利用它分析混合物質(zhì)，而且也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的提純。近幾年氣相色譜法被廣泛應(yīng)用到環(huán)保行業(yè)、化工行業(yè)、石油行業(yè)、生物行業(yè)和食品、藥品行業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用比較成熟。

利用氣相色譜法可以對(duì)水質(zhì)中的有機(jī)污染物進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其分離分析。氫火焰檢測(cè)器用于對(duì)非極性有機(jī)物的檢測(cè)，電子捕獲電測(cè)器用于對(duì)極性有機(jī)物的檢測(cè)，利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未知檢測(cè)物的定性分析。由于FID和ECD等色譜法所用的檢測(cè)器都有局限性，而質(zhì)譜檢測(cè)器的檢測(cè)能力比較強(qiáng)，其靈敏度也較高，所以可以采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)對(duì)混合有機(jī)物進(jìn)行成分分析，發(fā)揮出二者分離和鑒別的作用。當(dāng)下氣相色譜法越來(lái)越受專家學(xué)者的重視，色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到水質(zhì)有機(jī)污染物的定性和定量檢測(cè)。

1.2 常見(jiàn)水中有機(jī)污染物

水是地球表面上分布最多的物質(zhì)，正常人身體70%的成分也是水，水的質(zhì)量影響著人們的身體健康。由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度越來(lái)越快，工業(yè)發(fā)展迅速，一旦處理不好廢料的污染問(wèn)題，很可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水質(zhì)污染，威脅人類的生存安全。對(duì)有機(jī)污染物的研究起始于20世紀(jì)60年代，在70年代后逐漸發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的影響，開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行治理[1]。天然有機(jī)物和人工合成有機(jī)物是水體中有機(jī)污染物的主要來(lái)源，天然有機(jī)物是自然界的代謝產(chǎn)物，其主要成分是腐質(zhì)酸，人工合成有機(jī)物的范圍則比較大，以苯系物、鹵代烴和氯酚類物質(zhì)等為主。近幾年我國(guó)開(kāi)始了對(duì)水質(zhì)污染問(wèn)題的預(yù)防治理工作，例如：2019年江西推進(jìn)了“清磷行動(dòng)2019”，組織鄱陽(yáng)湖周圍的三市十三縣開(kāi)展清磷行動(dòng)，對(duì)涉磷企業(yè)進(jìn)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(zhì)中幾種常見(jiàn)的有機(jī)污染物技術(shù)

2.1 GC-FID檢測(cè)苯系物

苯系污染物是一類重要的化工原料和有機(jī)溶劑，通過(guò)工業(yè)廢水排放污染水質(zhì)。水質(zhì)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(duì)二甲苯等。苯系污染物對(duì)人身體的損傷極大，人體攝入之后可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞癌變、器官畸形、組織突變等，對(duì)兒童的危害最大，影響正常的骨骼肌肉發(fā)育。

檢測(cè)分析水質(zhì)中的苯系污染物是檢測(cè)水中有機(jī)污染物的重要內(nèi)容，分析方法一般采用溶液萃取和填充氣相色譜法或毛細(xì)管柱氣相色譜法，一般后者使用居多。實(shí)驗(yàn)器材選用氣相色譜儀、氫火焰檢測(cè)器、石英毛細(xì)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)溶液。此外甲醇作為色譜純，氯化鈉作為分析純。

毛細(xì)管柱的起始溫度設(shè)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(cè)器溫度分別設(shè)定為230℃和250℃。毛細(xì)管柱載氣為氮?dú)?、氫氣和空氣，分別設(shè)定對(duì)應(yīng)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(duì)樣品進(jìn)行萃取，期間需要水浴加熱保持溫度在40℃，設(shè)定磁力攪拌器的攪拌時(shí)間為8min，在萃取結(jié)束后，迅速放到氣相色譜儀中，解析樣品5min，用氫火焰檢測(cè)器對(duì)其進(jìn)行色譜分離分析。在色譜分析后，根據(jù)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(shí)間和萃取溫度對(duì)萃取的效果影響很大，本實(shí)驗(yàn)最終選擇侵入式萃取方式，萃取溫度設(shè)定40℃，萃取時(shí)間設(shè)定為8min。通過(guò)氣相色譜法檢測(cè)出不同苯系污染物的線性關(guān)系、精密度和平均回收率等，這對(duì)用氣相色譜法分析水中的有機(jī)污染物有著極大幫助，具有很好的實(shí)驗(yàn)價(jià)值。

2.2 GC-ECD檢測(cè)鹵代烴

鹵代烴是重要的化工原料和有機(jī)溶劑，一般用于對(duì)金屬的清洗、脫脂和干洗等，主要通過(guò)揮發(fā)、泄露、排放等方式進(jìn)入地下水。水質(zhì)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(qiáng)大致癌性和突變作用。此外還有一些氯苯和硝基苯等有機(jī)污染物也能在水質(zhì)中檢測(cè)出，對(duì)人體都有很大的危害。根據(jù)這些有機(jī)污染物的特性，建立固相微萃取和毛細(xì)管氣相色譜對(duì)其進(jìn)行分析檢測(cè)[2]。

實(shí)驗(yàn)的儀器主要選用氣相色譜儀、電子捕獲電測(cè)器和石英毛細(xì)管柱，搭配固相微萃取裝置和集熱式磁力加熱攪拌器。試驗(yàn)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(zhì)，用甲醇與其混合配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，放置到零下四度的冷藏室儲(chǔ)存待用。甲醇作為色譜純，氯化鈉作為分析純。

實(shí)驗(yàn)程序起始溫度設(shè)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(shè)定為230℃，檢測(cè)器溫度設(shè)定為250℃，檢測(cè)器電流、載氣量和柱流量也要按規(guī)格設(shè)定。取80mL的水樣加入氯化鈉調(diào)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(jié)束后，在氣相色譜儀中解析檢測(cè)5min。監(jiān)測(cè)分析后根據(jù)出峰順序和峰值高度繪制色譜圖，利用氣相色譜法可以測(cè)得不同鹵代烴的精密度、方法檢測(cè)線和回收率。

2.3 GC-ECD檢測(cè)氯酚類物質(zhì)

氯酚類化合物經(jīng)常被用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)和制藥業(yè)中，對(duì)水土的污染極大。在地表水中可以檢測(cè)很多種氯酚類物質(zhì)，氯酚污染物是一類毒性很強(qiáng)的致癌化合物，在自然界中難以降解。長(zhǎng)期飲用含有氯酚的水體會(huì)引起頭昏等神經(jīng)疾病，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)急性中毒的癥狀。

對(duì)氯酚類物質(zhì)的檢測(cè)一般選用高效液氣相色譜法，但由于鹵代酚類物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，影響實(shí)驗(yàn)的靈敏度，所以實(shí)驗(yàn)選用衍生氣相色譜法。實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)品選用二氯苯酚等，環(huán)己烷作為色譜純。實(shí)驗(yàn)程序溫度、氣化室溫度和檢測(cè)器溫度、電流都需要按要求設(shè)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(huán)己烷萃取，經(jīng)過(guò)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(jié)論

近百年來(lái)，人們的生活發(fā)生了天翻地覆的變化，但是自然環(huán)境也遭到了很大程度上的破壞，水質(zhì)逐年下降。利用氣相色譜法可以檢測(cè)分析水質(zhì)中有機(jī)污染物的成分，上文主要介紹幾種有機(jī)污染物的分析技術(shù)，為未來(lái)專家學(xué)者對(duì)有機(jī)污染物的檢測(cè)提供經(jīng)驗(yàn)參考。

參考文獻(xiàn)

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

[2]潘玲，劉淑玲，徐艷紅，等.ABS生產(chǎn)廢水中有機(jī)污染物分析——?dú)庀嗌V法[J].彈性體，2014，24（04）：74-77.

收稿日期：2019-07-10

作者簡(jiǎn)介：畢興（1987-），男，漢族，本科學(xué)歷，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗|(zhì)中有機(jī)物分析。