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气质联用技术在水源水检测中的应用
更新时间:2017-03-30 来源:《资源节约与环保》 作者:李太谦,陶花

摘要:气质联用技术因其自身特有的优势近年来在我国得到广泛的使用,尤其是在人们对生活质量要求不断增长的现况下,此项技术更是必不可少,从一定角度来说,气质联用技术已经成为了检测行业最新的技术成果。本文简述了气质联用技术的特点以及质联用技术在水源水成分检测中的使用情况,并结合多种文献的研究成果,对涉及到质联用技术在水源水检测中的方法,希望能够让读者对气质联用技术在水环境水源水检测的作用和意义有清晰的认识。

科学技术的迅速发展,经济水平的不断提高和环境处理能力之间的严重失衡,从而导致的社会问题是近年来我们关注和研究的主要方向之一。环境处理能力尤其是水环境的处理能力面临着几大的挑战,在城市发展的过程中,工厂大量未经处理的污水以及城市生活中产生的大量污水和垃圾的任意排放,造成流经水域环境不同程度的污染,水环境的自净能力直接影响着人们日常饮用水质的质量,因此加强对水水源水中物质的检测就显得十分的必要,不仅我国,世界各地区也在为此不断的进行技术创新。

1 气质联用技术概述

所谓气质联用技术,就是气相色谱技术和质谱联用( GC-MS)技术协调统一起来一门技术的简称,具体来讲,就是在适当结合的牵引下,将气相色谱仪器( GC) 与质谱仪( MS) 借助强大的计算机技术进行联用分析的技术[1]。气质联用技术是目前为止最先进、最成熟的两谱联用技术。此项技术因其以下特点而在此领域占有重要的作用。

1.1 气质联用技术是一门集定性和定量技术与一体的技术气象色谱仪是一种采用毛细管柱和程序升温的方式,利用水源水资源中不同的物质在相对运动中的不同现实状况,利用自身

的技术在他们之间进行反复多次的分配,从而实现对有机化合物的优先分离,在具体的实践过程中在进行化合物的定量分析工作中起着重要的作用[2]。但是相比较而言,它很难进行定性的分析,质谱仪则是将依次进入的物质进行有效地检测,有着极强的分辨性,可以对进入的物质进行高度的定性分析,但是难以实现对复杂有机化合物的分析,因此,科学家将这两者通过适当的接口进行连接,从而实现对复杂化合物的定性和定量研究和检测,可以理解成为一种强强联合的重要研究成果。

1.2 灵敏程度高,分析速度较快

气质联用技术在实践中所用的仪器称之外气质联用仪,这种仪器结合了质谱仪和气象色谱仪两者的优势,在仪器中增加了离子源、滤质器以及检测器,从而具有强大的分离效果,且能量分散较小,在现代计算机技术智能化的帮助下,其灵敏程度很强,分析的速度极快,在水质检测中发挥着重要的作用,能够满足市场的不断需求,甚至被广泛引用在药物的生产、质量控制和研究中,特别是在挥发性成分的有机化合物检测中已经成为了必不可少的工具。

2 水源水中主要存在的有机物以及样前处理措施

水源水中存在着大量不同的有机物,这些有机物来自不同的地区和领域,种类繁多且各自的浓度存在很大的差距,因此在用气质联用技术进行水源水检测前,应该讲水源水中的有机物进行分类,采用不同的方法进行提前处理。

2.1 挥发性有机物的检测

在水源水的检测中, 挥发性有机物是最广泛存在于水体中的,这些挥发性气体有机物具有沸点低、发挥能力强的特点,尤其是在人们日常生活的饮用水中挥发性有机物的沸点较低,这些特殊的特征则要求我们将这些挥发性有机物进行合适的集合处理,在现有技术水平下最常用的技术方法是直接顶空进样和吹扫捕集法,在使用这两种方法进行挥发性有机物的处理时应该清晰的认识到,水源水中有机化合物种类复杂,原理来讲这种方法适合水中全部的挥发性物质,但是在实际的操作中依旧存在一定的不足,可能会收集不完全[3]。其次,在气体通过水源水样本检测时,气体中存在的一定微量水分有可能会对气质联用仪器产生一定的不利影响,干扰气质联用仪器的稳定性和检测的准确度,因此在进行水源水前处理时,应该先进行气体中水分的分离活动。再者,在使用这两种技术进行处理时,尤其是吹扫捕集法进行水源水的前处理时,我们应该意识到一部分存在于水环境中的发挥性有机物,在测定时可能会因为自身挥发性的特征统一被吹脱气或者受到其他气体的污染,因此在使用两种方法进行分析处理时,一定要采取空白样作为参照物,以正视样品的受污染程度。

2.2 半挥发性物质的检测

水源中存在着大量的半挥发性物质, 例如有机磷农药等,这种物质的检测一般采用液液萃取会来集中收集。主要原理就是利用这些物质的酸碱性,通过萃取将其进行脱水和浓缩,经过气质联用技术进行分离检测。这种方式是一种比较传统的萃取方法,萃取效率较高,最重要的是并不需要精密的仪器,但是需要注意在萃取过程中有时候会出现乳化现象,也就是我们常见的油分子和水分子相互包容的一种现象,对于不同程度的乳化现象我们要采取不同的措施。举例来说,如果乳化程度较高,我们可以采取离心法将乳化现象消除。随着仪器离心转数的增加、时间的不断延长,可以实现自然分层的效果,虽然比较费时间,但优点是不会引入杂质,值得试试。如果乳化现象稍降,可使用搅拌的方式进行稀化,降低它的乳化吸附作用,简单可操作。若是乳化现象程度较轻,我们可以采用化学中最常见的分液漏斗进行即可。

2.3 新技术的引进和使用

在对水源水进行检测的时候,我们还可以借用固相萃取的技术,简称SPE,这种技术的工作原理就是通过固相萃取的方式,现将我们收集的物质吸附到固定相上,再通过热脱附的方式或者是用一定的化学溶剂将吸附物吸取下来,从而进行浓缩和定容乃至分析,实现我们的最初的目的[4]。从它的工作原理上我们可以得出结论,这种萃取的技术主要是通过对样本进行吸附的方式进行弱化, 在很大程度上提高了水源水污染中有机物的分析灵敏度,这项技术在国内外已经得到普遍的使用,应用广泛。从国内外使用的状况来说,固相萃取的方式是上文所采取技术的进一步发展和创新,它最大的优势在于减少了大量化学溶剂的使用,在具体操作中也简洁方便, 从提取的成本和费用而言也是极大的降低了,并且避免了液体萃取方式下时间的大量浪费, 提高了工作的效率, 符合现代化技术水平下人民这种快速便捷高效的生活需求。在实验中,我们也可以明显的感受到这种技术较前种技术所特有的稳定性,操作失误的状况也少,适用于大量的物质进行分析。

3 气质联用技术用于检测水源水的方案

水源水,是所有饮用水、生活用水和其他用水的源头。水源水的水环境情况受当地多种因素的共同影响, 常见的便是气候状况,地形、土地的使用状况、工业和生活污水以及垃圾的排放、当地人民的生活习惯和生活质量、当地水处理的技术水平、水域的分布等等因素都有着密不可分的关联,因此在检测中应该采取不同的解决方案进行解决[5]。

3.1 样品的选择

这是我们进行每一项目的前提和基础, 我们可以选择不同流域的水源水进行检测,并对不同的地区进行编号,便于登记和记录。

3.2 仪器和试剂的选择

首先我们要对水源水进行分类,正如上文所言,可以分为挥发性化合物、半挥发性化合物以及其他的物质,根据分类的不同选择水源水检测钱处理的具体方式, 再用气质联用技术的仪器即气质联用仪检测时,准确的对收集到的样品进行吹扫方式、时间以及解析温度的记载,运用色谱条件记录流速、考荣的温度以及时间。在气质联用技术的帮助下,我们可以准确的记录色谱柱,对浓缩的数字也有定量的了解。在具体的实际操作中,我们要特别注意一些容易挥发的气体的,例如芳痉等,酸碱性较大的化合物以及定型不稳定的物质在吸附等各个环节的操作中容易损失和分解的情况。

3.3 完整的策划方案和预防机制的建立

在对水源水利用气质联用技术进行检测的时候, 我们首先要制定整个检测的策划,从水源水样本的提取、具体的工作分配、主要仪器的选择以及操作中可能出现的问题等进行一些整体的预测, 这样可以保证我们的实际活动在一定方向的指引下, 在一定程度上减少我们的陈本,避免不必要的人员和时间浪费。其次,在实际操作中应该做好多种数据的记录工作,确保检测结果的精确度,在操作中启迪思想,进行创新,推动气质联用技术的发展,也可以在不同的领域进行实验,扩大使用的领域可能会得到意想不到的研究成果。

3.4 注意做好善后工作

气质联用仪比较难得,因此在实践中我们要注意做好他的善后工作,也就是维护和保养工作。( 1) 做好仪器的保密性工作。气质联用仪是一个气体的运行系统,因此做好仪器的密封工作就显得尤为重要。换柱时注意毛细管柱进入质谱腔的长度应该合适,垫圈的松紧度要把握合适,减少漏气的隐患,更换的次数也要进行监督。同时,及时的清洗离子源并注意其密封性。( 2) 色谱柱的使用和保存。主要是对色谱柱使用和保存的温度有严格的要求。温度不能超过说明书中所要求的最低温度或者最高温度,在色谱柱的安装上也要格外的注意,避免出现气泡。( 3) 在对离子源和预杆进行清洗时,一定要提前将所需的工具以及试剂准备好,分离的过程中一定要小心认真,避免灰尘进入腔体,分离后使用过的仪器一定要用清水冲刷干净,等其干后组合好离子源,谨慎安装好离子源后盖好机器顶箱,整个流程一定要熟悉掌握。

4 气质联用技术前景的展望

对技术前景的展望,我们必须立足于我们的当下,具体问题具体分析。近年来,气质联用技术在各个领域就已经得到了极大的使用,尤其在环境检测中,包括水环境的检测、农药等残留的检测等应用广泛, 这也是气质联用技术自身优势导致的必然结果,尤其是对微量物质,离子等的检测因其高度的灵敏程度在水源的检测等多领域应用广泛,从这个角度而言,这项技术必将进一步发展和创新。再者,随着市场经济而来的经济和环境等问题依旧非常的严重, 新的技术的研究和应用将会更加利于社会的发展和人民生活水平的提高,气质联用技术的发展将是必然的。

5 结语

气质联用技术在多领域已经得到极大地发展,在具体的使用中我们应该选择适合的水样以及前处理技术,并根据样品选择适合的仪器,尤其是色谱装,通过反复实验,优化方案,得到最佳的温度程序,保证稳定性,为确保水源水检测的安全做好一切应对措施,提供安全的、可靠地保障。

参考文献

[1] 郭少维,陈露茜,贝乐野,王宇伟.气质联用技术在水源水检测中的应用[J].杭州师范大学学报:自然科学版,2013,02:156- 160.

[2] 龚红升,廖列文,胡文斌,尹国强.气质联用技术在食品农残检测中的应用研究进展[J].食品与机械,2013,05:245- 248.

[3] 曾锦明,苏宇亮.气质联用技术在水环境突发性污染事件中的应用[J].现代科学仪器,2011,06:114- 116.

[4] 刘中文.气质联用技术在水质检测中的应用研究进展[J].解放军预防医学杂志,2002,03:229- 231.

[5] 崔连艳.固相微萃取—超临界萃取—气质联用方法在测定有机锡污染中的应用[D].广西大学,2008.

版权、出处:《资源节约与环保》

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