王靈玉 王志遠(yuǎn) 鄭章珂

(浙江大地檢測科技股份有限公司 浙江 臺(tái)州 318000)

引言

20世紀(jì)80年代末至90年代初,我國開始引進(jìn)氣相色譜儀,并應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境檢測。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,氣相色譜儀的需求量不斷增加,相關(guān)技術(shù)也得到了快速提升。近年來我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氣相色譜儀的自主研發(fā),產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量得到了大幅提升,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大,成了評(píng)估室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的重要手段之一。

1 室內(nèi)環(huán)境污染對(duì)人體的危害

如果室內(nèi)空氣中含有二氧化碳、苯系物、揮發(fā)性有機(jī)物等有害氣體,以及細(xì)菌、霉菌、病毒等微生物,這些有害物質(zhì)就會(huì)通過呼吸道、皮膚等途徑進(jìn)入人體,對(duì)人體造成潛在威脅,例如對(duì)呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等的危害。此外長期處于惡劣的室內(nèi)環(huán)境中,容易引起人的身心健康問題,例如情緒不穩(wěn)定、抑郁等。因此我們需要重視室內(nèi)環(huán)境污染對(duì)人體健康的影響,并采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防和治理,以保障人們的健康和安全。

2 氣相色譜儀解析

2.1 組成結(jié)構(gòu)

氣相色譜儀主要由氣體供應(yīng)系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾部分組成。氣體供應(yīng)系統(tǒng)通常包括壓縮空氣或氮?dú)庠?、高純度惰性氣體源和進(jìn)樣氣體源等,其中高純度惰性氣體源通常為氦氣或氮?dú)?用于提供載氣流動(dòng)力。進(jìn)樣系統(tǒng)用于將樣品引入氣相色譜儀中,主要包括進(jìn)樣口、進(jìn)樣器、進(jìn)樣裝置和進(jìn)樣量調(diào)節(jié)裝置等,進(jìn)樣量的大小可以通過進(jìn)樣量調(diào)節(jié)裝置來調(diào)整。分離柱是氣相色譜儀的核心部分,其通常由不同材料和不同長度的毛細(xì)管組成,用于對(duì)樣品進(jìn)行分離和純化。檢測器則是用于檢測分離出來的化合物的特性和濃度的部分,常見的檢測器包括火焰離子化檢測器、電子捕獲檢測器、質(zhì)譜檢測器等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于收集和處理檢測器所測得的數(shù)據(jù),通常包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件。通過以上幾個(gè)部分的組合,氣相色譜儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的分離、檢測和分析,是一種常用的化學(xué)分析儀器。

2.2 色譜檢測技術(shù)應(yīng)用原理

色譜檢測技術(shù)是一種常用的化學(xué)分析技術(shù),其應(yīng)用原理主要是通過樣品分離和檢測來獲取化合物的信息,該技術(shù)基于樣品分離原理將樣品分離為不同的化合物分子,并通過檢測器進(jìn)行檢測。色譜檢測技術(shù)的分離基于樣品中化合物的物理化學(xué)特性,例如極性、分子量、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等,通過選擇不同的分離柱材料和載氣流速等條件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中不同化合物分子的分離。檢測器是色譜檢測技術(shù)的關(guān)鍵部分,不同的檢測器可以針對(duì)不同的化合物分子進(jìn)行檢測,例如火焰離子化檢測器、電子捕獲檢測器、質(zhì)譜檢測器等。這些檢測器可以檢測化合物分子的特性和濃度,并將檢測到的信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理。

3 氣相色譜儀在應(yīng)用過程中常見問題的處理措施

3.1 基線不良情況的處理

在分析過程中出現(xiàn)的誤差或背景信號(hào)會(huì)干擾到樣品信號(hào)的檢測和分析,為了解決基線不良的問題可以采用不同的處理方法。其中一種常用的方法是基線校正,即通過采集樣品之前和樣品之后的背景信號(hào),來對(duì)樣品信號(hào)進(jìn)行校正和修正;另一種方法是使用質(zhì)譜技術(shù),通過質(zhì)譜檢測器對(duì)樣品分子進(jìn)行檢測和分析,以避免基線不良的干擾。此外也可以使用其他的信號(hào)處理方法,例如去噪、濾波等,來消除背景噪聲和干擾信號(hào),從而提高數(shù)據(jù)的精確度和準(zhǔn)確性。

3.2 不出峰現(xiàn)象的分析

不出峰的情況即在分析過程中未檢測到化合物分子的峰,這可能是由于樣品中化合物的濃度過低、分離柱材料選擇不當(dāng)、檢測器選擇不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻摹榱私鉀Q不出峰的問題,可以通過增加樣品的濃度來提高樣品中化合物分子的含量,從而使得化合物分子在樣品中得到更好的分離和檢測,還可以嘗試選擇不同的分離柱材料和檢測器進(jìn)行分析,以找到最適合分析樣品的儀器和條件。另外也能進(jìn)行樣品前處理,例如提取、濃縮、萃取等,以提高樣品中化合物分子的含量和濃度。還要進(jìn)行全面的儀器檢查和維護(hù),以確保儀器本身的性能和工作狀態(tài)良好,避免儀器本身對(duì)分析結(jié)果的影響。

3.3 峰型不良問題分析

峰型不良的原因可能有很多種包括采樣問題、儀器問題、分析條件問題等,針對(duì)峰型不良的問題我們可以采用不同的方法進(jìn)行分析和解決。其中一種常用的方法是對(duì)儀器進(jìn)行檢查和校準(zhǔn),以確保儀器的性能和工作狀態(tài)正常,避免儀器本身對(duì)峰型的影響;另一種方法是針對(duì)分析條件進(jìn)行優(yōu)化,例如調(diào)整進(jìn)樣量、調(diào)整流速、調(diào)整分離柱材料等,以提高峰型的分離和檢測效果。此外也可以針對(duì)樣品進(jìn)行前處理,例如提取、濃縮、萃取等,以增強(qiáng)峰型的信號(hào)強(qiáng)度和清晰度。

3.4 氣相色譜峰拖尾情況

峰拖尾的出現(xiàn)可能是由于分析條件不當(dāng)、進(jìn)樣量過多、柱齡過長等原因造成的。為了解決峰拖尾的問題,可以采取以下措施:首先,可以通過調(diào)整分離柱的條件和流速,以改善樣品分離的效果,從而減少峰拖尾的發(fā)生;其次,可以采用減小進(jìn)樣量的方法,以避免樣品過多的情況導(dǎo)致峰拖尾的產(chǎn)生;另外,還可以采用更加純凈的溶劑或更好的樣品前處理方法,以減少峰拖尾的產(chǎn)生。需要注意的是峰拖尾的解決需要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施,因此需要對(duì)樣品和儀器進(jìn)行全面的檢查和分析,以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4 氣相色譜儀在室內(nèi)環(huán)境檢測中的應(yīng)用方向

4.1 氣相色譜儀在室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

通過氣相色譜儀的檢測可以對(duì)室內(nèi)空氣中的污染物質(zhì)進(jìn)行分離、檢測和定量分析,常見的室內(nèi)空氣污染物包括揮發(fā)性有機(jī)物、苯系物、二氧化碳、氨氣等,其中揮發(fā)性有機(jī)物是室內(nèi)空氣污染中的重要組成部分,對(duì)人體健康的影響非常大。氣相色譜儀可以通過選擇不同的分離柱和檢測器,來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的揮發(fā)性有機(jī)物的檢測和定量分析。

4.2 氣相色譜儀在室內(nèi)VOCs檢測中的應(yīng)用

VOCs是室內(nèi)空氣中的一類重要的污染物,包括甲醛、苯、二甲苯、乙醇、丙酮等化學(xué)物質(zhì),對(duì)人體健康和環(huán)境造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。通過氣相色譜儀的檢測可以對(duì)室內(nèi)空氣中的VOCs進(jìn)行分離、檢測和定量分析。氣相色譜儀使用分離柱將VOCs分離成單獨(dú)的化合物,并使用檢測器檢測和量化它們的存在,通過采用不同類型的分離柱和檢測器,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的VOCs的檢測和分析。此外氣相色譜儀還可以配合采樣器進(jìn)行室內(nèi)VOCs的采樣和濃縮,以提高檢測靈敏度和準(zhǔn)確性。

4.3 氣相色譜儀在室內(nèi)甲醛檢測中的應(yīng)用

甲醛是室內(nèi)空氣中的一種有害氣體,對(duì)人體健康和環(huán)境造成潛在風(fēng)險(xiǎn),通過氣相色譜儀的檢測,可以對(duì)室內(nèi)空氣中的甲醛進(jìn)行分離、檢測和定量分析。氣相色譜儀使用特定的分離柱和檢測器,將甲醛從其他化合物中分離出來,并對(duì)其進(jìn)行檢測和量化。通常采用的檢測器有火焰離子化檢測器(FID)、電子捕獲檢測器(ECD)等,氣相色譜儀還可以配合采樣器進(jìn)行室內(nèi)甲醛的采樣和濃縮,以提高檢測靈敏度和準(zhǔn)確性。

5 氣相色譜儀在室內(nèi)環(huán)境檢測要點(diǎn)分析

5.1 采樣作業(yè)

為了保證采樣的可靠性和準(zhǔn)確性,需要首先確定采樣位置和采樣時(shí)間,并選擇適當(dāng)?shù)牟蓸庸ぞ吆筒牧?。在采樣前需要?duì)采樣器進(jìn)行預(yù)處理,例如進(jìn)行空白樣品采樣以保證采樣器的清潔和穩(wěn)定,采樣時(shí)需要注意精準(zhǔn)和規(guī)范的操作以避免誤差和污染。采集完樣品后要進(jìn)行樣品保存和標(biāo)識(shí),記錄采樣信息和樣品特性等,最后需要對(duì)采樣器進(jìn)行再處理,例如進(jìn)行高溫解吸或氣相色譜分析等,以獲取準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

5.2 科學(xué)調(diào)試氣相色譜儀

氣相色譜儀是一種高精度的分析儀器,為了確保其在科學(xué)調(diào)試過程中的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的調(diào)試:首先,需要對(duì)氣相色譜儀進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。在進(jìn)行氣相色譜分析時(shí),需要對(duì)柱溫、進(jìn)樣口、檢測器等部件進(jìn)行溫度控制,以保證分析過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性;其次,需要進(jìn)行氣體流量調(diào)節(jié)。氣體流量是氣相色譜分析過程中的重要參數(shù),需要調(diào)節(jié)好進(jìn)樣器和分離柱中的氣體流量,以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性;接著,需要對(duì)進(jìn)樣器進(jìn)行調(diào)試。進(jìn)樣器是樣品進(jìn)入分離柱的重要部件,需要調(diào)節(jié)好進(jìn)樣速率和進(jìn)樣體積,以保證分析樣品的充分和均勻;最后,需要對(duì)檢測器進(jìn)行調(diào)試。檢測器是氣相色譜分析的核心部件,需要調(diào)節(jié)好檢測器的靈敏度、響應(yīng)時(shí)間和分辨率等參數(shù),以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.3 控制好操作過程

操作前需要準(zhǔn)備好樣品和儀器并確保實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的安全和整潔,在樣品進(jìn)樣時(shí)需要進(jìn)行精準(zhǔn)和規(guī)范的操作,確保樣品的充分和均勻。進(jìn)樣后需要根據(jù)樣品性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)要求調(diào)節(jié)好分離柱的參數(shù)和檢測器的靈敏度等,以保證分析結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性,在分析過程中需要不斷監(jiān)測數(shù)據(jù)和檢查儀器狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整和處理。

5.4 科學(xué)維護(hù)色譜柱

對(duì)色譜柱進(jìn)行科學(xué)維護(hù),能夠延長其使用壽命,提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。維護(hù)色譜柱需要從多個(gè)方面入手,如注意色譜柱的存儲(chǔ)環(huán)境,避免其受到光、熱、潮濕等因素的影響,或進(jìn)行適當(dāng)?shù)南疵摵捅ｐB(yǎng)清洗色譜柱時(shí)需要選擇合適的溶劑,以充分清除柱中的雜質(zhì)和污染物。保養(yǎng)時(shí)需要使用合適的保養(yǎng)液,保證色譜柱的活性和性能,此外在分析過程中需要嚴(yán)格控制進(jìn)樣體積、流速和溫度等參數(shù),避免柱壓過高和柱溫過高等不良情況的發(fā)生,對(duì)于老化或破損的色譜柱需要及時(shí)更換,以避免對(duì)分析結(jié)果的影響。

5.5 保養(yǎng)氣相色譜儀

在進(jìn)行氣相色譜分析時(shí)確保色譜柱質(zhì)量的關(guān)鍵是定期進(jìn)行色譜柱的保養(yǎng),要始終保持色譜柱的干燥和潔凈狀態(tài),避免受到水分、灰塵等雜質(zhì)的污染,并進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臏囟瓤刂坪驼{(diào)節(jié),以確保分離效果和分辨率,還要避免樣品污染色譜柱?？梢酝ㄟ^使用合適的進(jìn)樣針、過濾器等設(shè)備來實(shí)現(xiàn),而避免色譜柱的受力和損傷則要在更換或裝卸色譜柱時(shí)注意輕拿輕放,并進(jìn)行定期檢查色譜柱的性能指標(biāo)及時(shí)做好更換或校準(zhǔn)工作,以確保色譜柱的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

6 氣相色譜儀室內(nèi)環(huán)境檢測數(shù)據(jù)的分析

6.1 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)氣相色譜儀進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境檢測時(shí),采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以獲得更加準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。在統(tǒng)計(jì)分析方面可以通過描述性統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行概括和總結(jié),得出數(shù)據(jù)的分布情況、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo),同時(shí)也可以使用推斷性統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,例如假設(shè)檢驗(yàn)和置信區(qū)間估計(jì),以對(duì)總體進(jìn)行推斷和評(píng)估。在對(duì)氣相色譜儀室內(nèi)環(huán)境檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí),需要考慮樣本數(shù)量、數(shù)據(jù)分布情況和異常值等因素。

6.2 相關(guān)性分析

對(duì)氣相色譜儀檢測得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析可以得出不同室內(nèi)污染物之間的關(guān)系,以及它們與環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系,常用的相關(guān)性分析方法包括皮爾遜相關(guān)系數(shù)、斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)和判定系數(shù)等。其中皮爾遜相關(guān)系數(shù)適用于數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布的情況,而斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)則適用于數(shù)據(jù)呈非正態(tài)分布的情況。在相關(guān)性分析中還可以通過回歸分析等方法建立預(yù)測模型,以預(yù)測污染物濃度和環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系,相關(guān)性分析的結(jié)果可以用于室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估和監(jiān)測,以及污染物來源的識(shí)別和定位等方面。

6.3 趨勢分析

趨勢分析可以用于分析和評(píng)估氣相色譜儀在室內(nèi)環(huán)境檢測中收集到的數(shù)據(jù)。它能夠揭示污染物濃度的長期變化趨勢,為室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估和管理提供有力支持。趨勢分析的方法有多種,例如線性趨勢分析、非線性趨勢分析、季節(jié)性趨勢分析等。其中,線性趨勢分析適用于變化呈線性關(guān)系的數(shù)據(jù),非線性趨勢分析適用于變化呈非線性關(guān)系的數(shù)據(jù),季節(jié)性趨勢分析適用于受季節(jié)變化影響的數(shù)據(jù)。趨勢分析的結(jié)果可以用于預(yù)測未來的污染物濃度趨勢,為室內(nèi)環(huán)境管理提供參考,以及幫助識(shí)別污染物的來源和尋找解決方案。

6.4 空間分析

通過采集不同位置的樣品數(shù)據(jù),我們可以了解不同區(qū)域內(nèi)污染物的濃度分布情況,并進(jìn)一步分析污染物的來源和傳播途徑。在進(jìn)行空間分析時(shí),需要考慮不同位置的采樣方法和采樣時(shí)間,以及不同位置的室內(nèi)空氣流通情況和污染源的分布情況。

7 結(jié)語

綜合來看,氣相色譜儀在室內(nèi)環(huán)境檢測中具有諸多優(yōu)點(diǎn),如高效、靈敏、準(zhǔn)確、可靠等,能夠檢測到室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)化合物等污染物。在實(shí)際應(yīng)用中需要注意操作技巧和儀器維護(hù),以保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、趨勢分析、相關(guān)性分析和空間分析等,可以全面了解室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的狀況和變化趨勢,為環(huán)境污染治理和人體健康提供有力支撐。