应用GC、GCMS、LC技术，研究环境样品中有机物测定的有效性

应用GC、GCMS、LC技术，研究环境样品中有机物测定的有效性

胡柱均

广东智环创新环境科技有限公司   广州   510000

摘要:准确测定环境样品有机物，对于环境监测和评价具有重要意义。本文对气相色谱（GC），气相色谱-质谱联用（GC-MS）及液相色谱（LC）在环境样品有机物测定中的应用状况进行了全面综述。GC技术具有分辨率高，灵敏度高等特点，适合挥发性有机物分析；GC-MS联用技术通过质谱鉴定，提高化合物鉴定精度；LC技术更适用于非挥发性有机物及极性有机物的分析。通过对这3种技术的对比，对其用于环境样品研究的有效性进行了评估，指出其优点和局限，并对今后可能的研究方向进行展望。

关键词：环境样品等；有机物的测定；GC；GC-MS；LC

1.应用GC、GCMS、LC技术测定环境样品中有机物的研究现状
环境分析领域中有机污染物检测对环境保护及人类健康具有重要意义。目前，GC、GC-MS和LC技术是环境样品中有机物检测的主流方法。各自独特的分析能力，使环境科学家可以对环境样品有机化合物进行精确识别与量化。GC技术因其高效的分离能力，在挥发性和半挥发性有机物的分析中得到了广泛的应用。这一技术可对复杂样品多组分混合物进行处理，并提供更高分辨率及灵敏度。近年来微型化GC系统及便携式GC设备不断发展，使现场快速测试成为可能，大大拓展了GC的应用领域。GC-MS技术集GC高效分离能力与质谱高选择性检测功能于一体，已成为当今环境分析科学的有力工具。既可对环境样品有机污染物进行定量分析，又可提供污染物结构信息。随着时间飞行质谱和串联质谱的引入,GC-MS在检测限、分析速度和化合物鉴定等方面取得了重大进展。LC技术特别适合于对GC方法稳定性差或不易挥发有机物的检测。高效液相色谱和超高效液相色谱等LC方法以其优异的分离效果和广泛的检测器选择，成为极性和大分子有机物分析的首选方法。近年来LC技术对样品预处理及检测灵敏度方面的创新进一步提高了样品预处理技术在环境分析领域的作用。尽管GC、GC-MS和LC技术在环境样品中的有机物测定方面都已经取得了显著进展，但研究者仍在不断优化这些技术。提高灵敏度，简化操作流程，缩短分析时间，降低检测限等是当前的研究重点。

2.应用GC技术测定环境样品中有机物的方法
GC技术应用于环境样品中有机物的测定，包括从样品制备到最终分析结果的读取等一系列精细步骤。环境样品如土壤，水体，大气及生物样品由于其复杂性需要进行合适的前处理。一般情况下，它是由提取，浓缩及洗脱组成，其目的是将目标有机物由一个复杂矩阵分离出来。萃取时环境样品有机物通常通过溶剂萃取，固相萃取或者微波辅助萃取进行矩阵分离。需要对萃取样品进行浓缩提高有机物检测灵敏度。然后洗脱剂洗脱固相萃取柱内的有机物，以备GC分析。GC分析以色谱柱为中心，柱体内部充满高效固定相以实现混合物不同成分的分离。气化后的样品由载气传送到色谱柱。不同有机化合物对固定相的滞留时间不同，使其可以被逐一分离，检测器也可以逐一检测。常见的GC检测器有火焰离子化检测器和电子捕获检测器，它们分别对不同种类的有机物具有较高的灵敏度。温度编程在GC分析过程中起着至关重要的作用。通过准确控制色谱柱温度可使不同成分分离效果达到最佳。
3.应用GCMS技术测定环境样品中有机物的方法
GC-MS对环境样品有机物检测分析具有重要作用。该项技术结合了气相色谱分离能力与质谱识别定量能力，实现了环境微量有机污染物精确定性定量分析。执行GC-MS分析前样品前处理对保证分析质量至关重要。土壤、水、大气等环境样品通常含有复杂的有机物成分，需要精确的提取和净化。该工艺可能包括溶剂提取，蒸发浓缩，纯化及衍生化等步骤来保证目标化合物能够有效地分离并且在随后进行GC-MS分析时能够精确地检测出来。样品经过处理进入GC-MS系统。这时试样中有机化合物经气化室变成气态后再进入色谱柱。控制色谱柱内温度，调节载气流速对分离各种成分非常关键。温度升高会使得化合物挥发，不同化合物与固定相作用的差异会造成其在色谱柱中的传播速度不同，从而达到有效分离的目的。然后色谱柱出口化合物流入质谱仪。在质谱仪中，首先用电子轰击使化合物电离，然后按质荷比（m/z）进行分离。各化合物断裂模式与离子峰结合构成独特谱图—质谱图。质谱图给出该化合物独特的“指纹”,将其与已知标准物质质谱数据库相比较可实现目标化合物快速识别。在GC-MS分析中，数据处理环节也是至关重要的。现代数据处理软件可将质谱图和数据库中谱图进行自动匹配，并可对定量结果进行计算。在此过程中常采用内标法或者标准曲线法进行定量分析，以保证分析结果准确、可重复。
4.应用LC技术测定环境样品中有机物的方法
LC是环境分析科学，特别是在水样，土壤提取物及大气颗粒物等有机物检测方面应用广泛。LC技术适合于对温度较高，不稳定或不易挥发的有机化合物，特别是极性和分子量较大的化合物进行分析。环境样品LC分析一般涉及到复杂样品前处理。与GC-MS不同，液相色谱需要更严格地进行样品前处理，才能除去样品中大分子干扰物质和提高目标有机物回收率。常用的前处理方法有固相萃取，液液萃取和固相微萃取。它们可以针对不同特性的有机污染物有效地富集净化。制备完成后，再将试样导入液相色谱仪中。色谱仪上样品经过亲和力不同的固定相、移动相。色谱柱在色谱分离过程中占主导地位，其内填充物质可根据目标分析物物理和化学性质选用，如反相色谱柱分离极性化合物而正相色谱柱适合非极性化合物。移动相成分及流速显着影响分离效果。一般情况下，改变移动相溶剂成分配比、如水与有机溶剂配比等可调节分离条件使不同有机物在色谱柱中停留时间不等，达到高效分离。此外，梯度洗脱法是一种高效的液相色谱技术，通过逐步改变流动相组成，为较复杂的样品提供了较好的分离条件。将分离出的各个成分输送给检测器，以便检测。液相色谱检测器的种类很多，如紫外-可见光谱检测器，荧光检测器和质谱检测器LC-MS等。LC-MS是环境分析常用的方法，由于其将液相色谱分离能力与质谱鉴定定量能力相结合，能提供有机物详细的结构信息以及高灵敏度定量分析。在LC分析中，数据分析是最后一个环节。现代数据处理软件能够帮助分析人员对样本中有机物进行快速鉴别及定量，并将保留时间及谱图信息同已知标准品进行对比分析，从而达到精确鉴别目标物质。LC技术具有对极性及大分子有机物高选择性及灵敏度等优点，已广泛用于环境样品有机物检测分析。它能够处理的污染物类型包括农药、药物残留、工业化学品等多种环境污染物。随着检测技术的不断进步和分析手段的不断优化，液相色谱技术在环境监测，污染物示踪，环境风险评价等领域的应用将会更加深入和广泛。

5.三种技术在环境样品中有机物测定中的有效性评价
在环境监测和评价过程中，环境样品有机物测定是一个至关重要的环节，旨在精确地鉴定和定量样品中有机污染物。评估3种不同技术对该领域的有效性可从灵敏度，选择性，分析速度，操作复杂度，成本和可处理污染物类型几个维度展开。GC-MS技术是气相色谱分离复杂样品成分，质谱用于定性定量分析的常用技术。GC-MS对挥发性及半挥发性的有机化合物灵敏度极高，选择性良好，可检测出低至ppb级。
结束语

本文综合评述GC,GC-MS,LC技术测定环境样品有机物的方法，对比评价其效果。GC技术对挥发性有机物的分析具有优异的性能,GC-MS技术对复杂样品成分鉴定具有较高的准确性。LC技术在非挥发性有机物和极性有机物分析方面有其独特的优点。今后的研究应该在降低操作复杂性的前提下进一步提高这类技术的灵敏度与分辨率，使其适应环境监测中分析速度与精度的需要。通过技术融合及创新可预期环境样品有机物检测精度及效率会进一步提高。
参考文献

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