氣相色譜—質譜聯用技術在環境檢測中的應用

王清琪 杜美

摘 要：氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）是一種高靈敏度、高選擇性的檢測技術，被廣泛應用于環境有害物質的檢測中。該文對GC-MS常用的前處理技術進行了簡要介紹，并分析近幾年來氣相色譜-質譜聯用技術在環境空氣、水、土壤中的主要污染物檢測中的應用及研究進展情況。

關鍵詞：氣相色譜-質譜聯用 環境檢測 研究進展

中圖分類號：O657.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0095-02

環境中的污染物種類繁多，基質復雜，其毒性高、長時間接觸易產生生物富集等特點，對人體健康產生巨大的威脅。隨著人們對環境污染問題的逐漸關注，環境中污染物的檢測規范和技術要求也越來越嚴格。氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）是環境檢測中常用的檢測技術，該技術結合了氣相色譜的分離分析與質譜的高分辨結構鑒定的特點。具有檢測靈敏度高、檢測方法穩定、準確率高等優點，尤其適用于痕量物質及多組分復雜樣品的分析檢測，已被廣泛應用于環境空氣、水質、土壤、固體廢棄物等檢測領域，成為國家標準檢測方法。

1 GC-MS前處理方法

環境樣品的前處理對于分析結果的準確性有著至關重要的作用。環境樣品主要包括氣態、固態和液態等不同形態，GC-MS法主要用于測定環境中的有機污染物，有機測物成分復雜、種類繁多，因此樣品的前處理方法需考慮樣品的不同基質形態、被測物性質、試劑空白的引入、處理時間的長短及回收率等情況進行選擇，而對于微量和痕量物質的檢測，前處理過程就顯得尤為重要。所以選擇合適的前處理方法是確保檢測結果準確可靠的關鍵[1]。

環境有機物的前處理方法主要包括：液-液萃取法、固相萃取法、液相微萃取法以及頂空處理技術等[2]。

1.1 液-液萃取法

液-液萃取法是環境樣品前處理的傳統方法，其原理是根據被測物質在兩種不互溶的溶劑中進行分配溶解，被測物在萃取劑中的溶解度大于基質溶液，從而從基質溶液中提取出來。液-液萃取法使用的主要前處理儀器為分液漏斗，通過人工手動震搖或通過簡易的分液漏斗萃取裝置進行，所用儀器設備簡單、價格低廉，一般實驗室均能夠配置，使用比較普遍，常用于環境水質樣品的前處理。該方法的弊端是萃取過程中會使用到大量的有機溶劑，存在乳化現象，且操作時間較長，揮發的有機試劑會對周圍環境和實驗人員的健康造成危害。

1.2 固相萃取法

固相萃取法是近年發展起來的技術，主要原理是通過被測物與萃取柱上的填充物進行吸附，然后使用萃取劑將被測物從萃取柱上洗脫下來，實現了被測物與基質的分離，其原理與與液相色譜相似。常用的萃取柱填料為C18鍵合材料、硅膠材料、氧化鋁、活性炭以及硅酸鎂等。近年來固相萃取技術發展迅速，各種新型填料不斷被開發應用于萃取柱中。與傳統的液-液萃取法相比操作簡單、使用試劑量大大減小、縮短了前處理時間同時也增加了被測物的回收率。該前處理方法存在的缺點是操作不夠靈活，不便進行程序優化，且萃取柱為一次性消耗品，成本較高。

1.3 液相微萃取法

液相微萃取技術是1996年才發展起來的新型預處理技術[3]，該技術的原理是通過有機被分析物在不同相之間的平衡分配，它是對傳統液-液萃取技術的改進。使得液-液萃取過程集成化和微型化，操作更加簡單、快捷，富集效率更高，尤其對于基質復雜的微量和痕量物質的富集是傳統液-液萃取技術所無法比擬的。液相微萃取法可分為直接浸入式液相微萃取、液相微萃取-后萃取和頂空液相微萃取等3種方式[2]。

1.4 頂空處理技術

頂空處理技術主要用于測定液態和固態樣品中揮發和半揮發性有機物，其原理是利用被測物在氣相和固/液相之間的分配平衡。氣相中被分析物含量越多，萃取富集效果越明顯，分析靈敏度也越高。該方法的優點是不直接接觸固體或液體樣品，消除了樣品復雜的基質干擾，對被測物的富集效率高，提高了檢測的靈敏度。頂空處理技術分為靜態頂空技術和動態頂空技術兩種。

2 GC-MS在環境檢測中的應用

2.1 GC-MS在環境水質檢測中的應用

環境水體中殘留的有機污染物具有高毒性、高穩定性和生物富集等特點是水質污染的主要研究對象，水體中的有機污染物主要有有機磷農藥、有機氯農藥、高分子聚合物、多環芳烴和染料等。近年來對于水中有機物的檢測研究不斷朝向快速、高效的方向發展。

2.2 GC-MS在環境土壤檢測中的應用

化肥、農藥的大量使用使得土壤中聚集了大量的有機污染物，殘留的有機污染物達到一定量后超出土壤的自凈能力會對周圍環境造成嚴重污染。吳香姣等人以超聲波萃取法將土壤中的七氯、氯丹用正己烷/二氯甲烷（1+1）萃取、經弗羅里柱凈化濃縮定容后，用氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）進行測定。七氯、順、反-氯丹方法檢出限分別為14.7 μg/kg、3.93 μg/kg和5.28 μg/kg，加標回收率在76.4%～114%之間，精密度（RSD）<15%[8]。張宗慶等建立了氣相色譜-質譜法同時測定環境土壤中21種有機氯農藥的分析方法。經測定，21種有機氯農藥在0.2～4.0 mg/kg范圍內線性關系良好，相關系數大于0.997 9。4，4-DDT和2，4-DDT的檢出限為0.02 mg/kg，其余19種有機氯農藥的檢出限為0.01 mg/kg。加標回收率為62.5%～103.0%，RSD為4.8%～9.1%。該方法適用于環境土壤基質中21種有機氯農藥的同時測定，為土壤環境中有機氯農藥檢測方法拓展提供參考。

2.3 GC-MS在環境空氣檢測中的應用

隨著人類活動和社會經濟的發展，工業排放、汽車尾氣、燃燒等產生的廢氣對大氣環境造成了嚴重污染，大氣污染物對人體健康造成危害的同時也嚴重影響著生態環境，其對全球氣候的影響已是全球關注的重大問題。因此對大氣中污染物的監測技術也提出了越來越高的要求。

3 結語

近年來，氣相色譜-質譜聯用技術在環境檢測中的應用被不斷開發改進，通過近幾年的研究成果可以看出，環境中GC-MS的檢測方法正朝向快捷、靈敏和多種物質的同時測定方向發展，氣相色譜-三重四級桿質譜聯用法具有更高的靈敏度和準確性，尤其適用于多類多殘留有機物的同時測定，能夠滿足當下環境檢測的技術需求。同時環境樣品前處理方法的研究也是一個主要集中點。前處理裝置的高效、微型和集成化可以大大的提高檢測靈敏度和檢測效率，是目前環境樣品前處理的重要發展方向。

參考文獻

[1] 李洪仁，趙軍.分析化學樣品前處理方法討論[J].沈陽教育學院學報，1999，1（2）：100-102.

[2] 劉明仁.氣相色譜質譜聯用技術在環境有機污染物檢測中的應用[D].濟南大學，2010.

[3] 白利濤.氣質聯用測定環境中有機污染物樣品預處理方法的研究[D].蘇州科技學院環境科學與工程學院，2010.