閆家寧，張莉莉，郭 林，陳樟森

（1.浙江質(zhì)環(huán)檢測技術(shù)研究有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江求實(shí)環(huán)境監(jiān)測有限公司，浙江 杭州 310012；3.浙江省輕工業(yè)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，浙江 杭州 310000）

0 引言

相較于其他環(huán)境檢測技術(shù)，氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測精度更高，能夠有效滿足環(huán)境檢測需求，因此被廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測當(dāng)中。而對(duì)環(huán)境檢測中質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，則能為質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)，繼而為進(jìn)行環(huán)境檢測提供便利。

1 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)前處理方法

由于環(huán)境樣品具有多種形態(tài)，通常為氣態(tài)、液態(tài)以及固態(tài)三種。同時(shí)因?yàn)榄h(huán)境當(dāng)中的有機(jī)物成分相對(duì)復(fù)雜，所以在使用質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況，選擇適合的檢測方式進(jìn)行檢測工作，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.1 液－液萃取法

液－液萃取法在環(huán)境檢測樣品前處理中的應(yīng)用，是被作為一種傳統(tǒng)方法進(jìn)行應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的，它在具體處理和應(yīng)用中是通過兩種相互不相容的溶液對(duì)檢測樣本進(jìn)行溶解[1]。被檢測環(huán)境樣本中萃取劑內(nèi)溶解劑比基質(zhì)溶解劑更大，所以可以將其從樣本中進(jìn)行分離，這能夠?yàn)楹罄m(xù)的檢測工作打下基礎(chǔ)。

此外，檢測人員在使用液－液萃取法開展樣品檢測時(shí)，通常會(huì)使用分液漏斗作為檢測設(shè)備，然后采取手搖或者分液裝置對(duì)樣品進(jìn)行前期處理，方便后續(xù)檢測工作開展。而且相較于其他檢測設(shè)備，分液漏斗不僅使用簡單，而且價(jià)格便宜，在各大實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中都有這種設(shè)備，所以被廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測當(dāng)中。一般來說液－液萃取法主要應(yīng)用在水體樣本的檢測中，能夠最大程度上發(fā)揮出作用和價(jià)值，保證檢測結(jié)果[2]。

但需要注意的是，檢測人員在使用液－液萃取法進(jìn)行環(huán)境檢測時(shí)，往往需要使用眾多有機(jī)溶液，并且在進(jìn)行處理過程中，很容易便會(huì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，從而影響處理效果。同時(shí)相較于其他檢測方法，液－液萃取法需要花費(fèi)大量時(shí)間，而且在其揮發(fā)過程中，很容易便會(huì)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(huán)境檢測技術(shù)，是最近幾年被應(yīng)用到環(huán)境檢測當(dāng)中的[3]。其檢測原理為，把檢測樣品和萃取柱放在一個(gè)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(jī)物分離處理，以此來實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測樣品與基質(zhì)分離，為后續(xù)的檢測工作打下基礎(chǔ)。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(jìn)行環(huán)境樣品檢測時(shí)，所使用的萃取柱主要為氧化鋁、硅膠以及活性炭等。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得各種填充材料不斷創(chuàng)新，從而為固相萃取法的應(yīng)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(shí)間短，并且對(duì)于萃取劑的使用較少，極大縮短了檢測時(shí)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(guī)范化，操作過程也十分煩瑣，而且檢測用的萃取柱難以重復(fù)利用，嚴(yán)重增加了檢測成本，因此不適合進(jìn)行大規(guī)模檢測工作。

1.3 頂空處理技術(shù)

頂空處理技術(shù)也是環(huán)境檢測當(dāng)中一項(xiàng)常用的檢測技術(shù)，通常被應(yīng)用在液態(tài)和固態(tài)的檢測當(dāng)中，能夠有效檢測出環(huán)境樣品中散發(fā)的有機(jī)物，為后續(xù)的檢測工作打下基礎(chǔ)。其檢測原理主要是通過檢測樣品在氣相與固液相的協(xié)調(diào)，從而將其中的有機(jī)物進(jìn)行分離。并且由于氣相內(nèi)的有機(jī)物較多，因此頂空處理技術(shù)具有良好的靈敏度，可以最大程度上保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

而且相較于其他檢測技術(shù)，頂空處理技術(shù)能夠在不接觸樣品的情況下，直接對(duì)環(huán)境樣品進(jìn)行檢測[4]。如此不僅可以有效避免基質(zhì)對(duì)檢測過程的影響，以此來保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，還可以提高樣品檢測效率，保證樣品檢測質(zhì)量。但需要注意的是，頂空處理技術(shù)包括動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種，因此在對(duì)環(huán)境樣品進(jìn)行檢測時(shí)，檢測人員應(yīng)該根據(jù)檢測樣品的實(shí)際情況科學(xué)、合理的選擇適合的檢測技術(shù)，從而保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，如圖1所示。

圖1 頂空處理技術(shù)

1.4 液相微萃取法

液相微萃取法是在20 世紀(jì)末出現(xiàn)的，也是一種新型環(huán)境檢測技術(shù)，由于其具有集成化的特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用在環(huán)境檢測中，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。液相微萃取法的檢測原理為，通過對(duì)檢測樣品的實(shí)際情況對(duì)有機(jī)物進(jìn)行科學(xué)、合理分配，從而為后續(xù)的檢測工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而液相微萃取法是由液－液萃取法創(chuàng)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(jìn)行環(huán)境樣品檢測。

尤其是在對(duì)一些基質(zhì)十分復(fù)雜的環(huán)境樣品檢測時(shí)，液相微萃取法的檢測效果更好，能夠準(zhǔn)確將樣品當(dāng)中的有機(jī)物與基質(zhì)進(jìn)行分離，方便后續(xù)的檢測工作。此外，如果以運(yùn)行狀況來進(jìn)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(duì)環(huán)境樣品進(jìn)行檢測時(shí)，需要結(jié)合樣品的檢測情況，選擇適合的檢測方式進(jìn)行樣品檢測工作，只有這樣才能最大程度上發(fā)揮出液相微萃取法的作用和價(jià)值，保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)組成

GC-MS 系統(tǒng)主要由氣相色譜單元、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、質(zhì)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(tǒng)、色譜柱、進(jìn)樣系統(tǒng)以及控溫系統(tǒng)共同構(gòu)成；質(zhì)譜單元?jiǎng)t主要為離子源、檢測器、質(zhì)量分析器以及真空系統(tǒng)共同構(gòu)成；接口則為環(huán)境檢測樣品的傳輸線和各單元的匹配器，能夠?qū)h(huán)境檢測樣品匹配到適合的檢查系統(tǒng)當(dāng)中，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了能夠?qū)z測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、存儲(chǔ)以及控制儀器外，還能夠最大程度上提高質(zhì)譜儀的性能，保障樣品檢測質(zhì)量。

圖2 GC-MS 系統(tǒng)組成

2.1 氣路系統(tǒng)

GC-MS 系統(tǒng)內(nèi)的載氣主要為高壓氣瓶在減壓過后，在經(jīng)過凈化過濾器、穩(wěn)壓閥以及穩(wěn)流閥等設(shè)備后最終來到氣相色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)。主要優(yōu)點(diǎn)為，其在檢測過程中不會(huì)受到化學(xué)惰性的影響，并且載氣在檢測過程中不容易出現(xiàn)擴(kuò)散。但需要注意的是，氣路系統(tǒng)在對(duì)樣品進(jìn)行檢測時(shí)，往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間。

2.2 進(jìn)樣系統(tǒng)

進(jìn)樣系統(tǒng)主要分為進(jìn)樣器以及氣化室兩部分。同時(shí)GC-MS 系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境樣品有著極高的要求，所檢測的樣品必須具備沸點(diǎn)低以及熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。一般來說，當(dāng)檢測樣品在傳輸?shù)綒饣液螅銜?huì)受到氣化室內(nèi)溫度的影響，從而發(fā)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(yīng)小的特點(diǎn)。

2.3 柱系統(tǒng)

一般來說，柱系統(tǒng)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(tǒng)十分廣泛，可以快速對(duì)樣品進(jìn)行降溫。而柱溫則會(huì)對(duì)色譜柱檢測效果產(chǎn)生直接影響，能夠影響柱效以及保留時(shí)間等。

2.4 接口

接口不僅是整個(gè)GC-MS 系統(tǒng)當(dāng)中的重要部分，也是連接氣相色譜與質(zhì)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(huán)境樣品當(dāng)中的載氣消除，然后將樣品傳輸?shù)竭m合的單元當(dāng)中。另外隨著GCMS 系統(tǒng)的不斷發(fā)展，接口方式也在不斷發(fā)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(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

3.1 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)檢測中的應(yīng)用

由于人們向水中排放大量污染物，使得環(huán)境中水體受到污染，水體當(dāng)中的有機(jī)物含有大量的毒性，如果長期飲用含有污染物的水體，會(huì)對(duì)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，必須要做好環(huán)境水質(zhì)檢測工作。并且由于水體當(dāng)中污染物眾多，因此使得水體當(dāng)中的有機(jī)物擁有良好的穩(wěn)定性，同時(shí)還具備生物富集的特征，從而為水質(zhì)檢測工作帶來了麻煩。通常情況下，水體當(dāng)中的污染物主要為有機(jī)磷農(nóng)藥、高分子聚合物以及多環(huán)芳香烴等，如此使用傳統(tǒng)的檢測方法對(duì)其進(jìn)行檢測，很難保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此可以將質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境檢測當(dāng)中，通過這種方式可以最大程度上保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，保障水質(zhì)安全。

但需要注意的是，因?yàn)樗w污染物存在差異，所以要想解決水體污染，就必須根據(jù)水體污染物的實(shí)際情況科學(xué)、合理的選擇適合的檢測方法，以保證水體檢測質(zhì)量。

3.2 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境空氣檢測中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著生活水平的不斷提高，人們?cè)谶M(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種污染物，對(duì)空氣造成污染。通常情況下污染物主要為工業(yè)污染氣體、汽車尾氣以及焚燒所產(chǎn)生的污染物，這些污染物被排放到空氣當(dāng)中，引發(fā)了環(huán)境空氣污染，不僅會(huì)危害人們的身體健康，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，因此必須要采取科學(xué)、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(huán)境空氣檢測工作，為后續(xù)的環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)支持。

而相較于其他環(huán)境檢測技術(shù)，質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，能夠滿足現(xiàn)階段對(duì)于環(huán)境檢測工作的需求，保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的環(huán)境治理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如：檢測人員在對(duì)汽車尾氣進(jìn)行檢測時(shí)，便可以采取頂空處理技術(shù)來對(duì)污染物進(jìn)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(duì)檢測過程的干擾，從而保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在土壤檢測中的應(yīng)用

農(nóng)民在進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植時(shí)，為了讓農(nóng)作物能夠健康茁壯成長，會(huì)在土壤當(dāng)中施加農(nóng)藥和化肥。不過這些農(nóng)藥和化肥在為農(nóng)作物提供養(yǎng)分的同時(shí)，也對(duì)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(dāng)中凈化土壤當(dāng)中的污染物，減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞。但是土壤的自凈能力是存在限制的，一旦土壤當(dāng)中的污染物過多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤的自凈能力，便會(huì)導(dǎo)致污染物殘留在土壤當(dāng)中，不僅會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成影響，還會(huì)污染農(nóng)作物，如果食用者長時(shí)間食用含有污染物的農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)對(duì)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(dāng)中的污染物含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能最大程度上保證食用者身體健康，降低對(duì)周圍環(huán)境的破壞。為此檢測人員可以將質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境檢測當(dāng)中，由于質(zhì)譜環(huán)境檢測技術(shù)不僅操作方便，而且具有較高的準(zhǔn)確性，因此可以有效保障檢測結(jié)果，為土壤治理提供數(shù)據(jù)支持。

檢測人員對(duì)土壤進(jìn)行檢測時(shí)需要通過萃取法把土壤當(dāng)中的各種污染物進(jìn)行萃取，然后用萃取柱對(duì)其進(jìn)行凈化濃縮，通過這種方式可以有效將污染物與土壤進(jìn)行分離，使檢測人員可以利用質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測工作，從而為后續(xù)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)檢測人員還可以借助質(zhì)譜聯(lián)對(duì)土壤當(dāng)中的農(nóng)藥進(jìn)行檢測，并準(zhǔn)確判斷出農(nóng)藥的種類，使后續(xù)的治理工作能夠更加科學(xué)、合理。

4 結(jié)語

總而言之，要想加強(qiáng)氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用，還需要綜合考慮各種應(yīng)用方法和實(shí)際情況，從而進(jìn)行有利方案選擇。在此基礎(chǔ)上，才能將各種應(yīng)用方法進(jìn)行有效整合，進(jìn)而加強(qiáng)氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用。