-
《现代环境分析技术》
1
、气相色谱法的基本原理、流程及相关的基本概念。
基本原理
2
、气相色谱仪的基本构成和工作原理。
气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。
由于物
质的物
性不同，
其试样中各组分在气相和固定液液相间的分配系
数不同，
当汽化后的试样被载气带
入色谱柱中运行时，
组分就在其中的两相间进行反复多次分配，
由于固定相对各组份的吸附<
/p>
或溶解能力不同，
虽然载气流速相同，
各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时
间的流动后，便彼此分离，按顺序离开
色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，
在记录器
上描绘出各
组份的色谱峰。
根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积
确定浓度大小。
这就是气象色谱仪的
工作原理
< br>。
各种型号的气相色谱仪都包括
六
个
基本单元
。
即：
(1)
载气及其流速控制系统
；
(2)
进样系统
；
(3)
色谱柱系统
；
(4)
检测器系统
；
(5)
记录器系统
；
< br>(6)
温控系统
。
在刑侦检验技术工作中常用的
检测器
有：火焰离子
化简测器
(FID)
、氮磷检测器
(NPD)
、
火焰光度检测器
(FPD)
、电子浦获检测器
(ECD)
等。
3<
/p>
、气相色谱分析法定性、定量分析方法。
定性分析方法包括
：
(1)
保留值定性法。固定相及操作条件恒定时，每种组分都有恒定的保留值。
在相同的条件
下，
测定标准物质和未知样品的保留值，
当未知样品中出现与标准物质保留值相同的色谱峰
时，则未知物中可能含
有此种物质。
(2)
峰高定性法取两
份未知样品，在其中一份中加入已知纯物质，然后在相同实验条件下，
分别测定两份样品
的色谱图，
对比色谱图，
如果某一组分峰高增加，
则未知样品中可能含有
已知纯物质
(3)
与质谱、
红外光谱联用定性
上述两种方法适用于确定未知样品中是否含有某一组分。
如
果对未知样品的组分全然不知时，可采用气相色谱与质谱、红外光谱联用的方法进行测
定。
气相色谱有很强的分离能力，
而质谱、
红外光谱可以测定未知物的结构，
如果再接上计算机，
对数
据进行快速处理和检索就更方便。
定量分析方法
有：归一化法，外标法，内标法。
4
、气相色谱最佳实验条件选择的原则、方法。
5.<
/p>
气相色谱法在在有机污染监测上的应用。
(1)
建立了适用于静态顶空气相色
谱法的前期固相萃取方法。将普通的气相毛细管去掉表面
涂层，
根据有机污染物在水相与固定相之间的分配特性，
选择合适的固定液涂在毛细管外侧，<
/p>
将水中目标物萃取至毛细管上，通过顶空进样器，用气相色谱法直接测定。
(2)
以多种挥发性有机污染物作为混合标准液，分
别应用吹扫捕集气相色谱质谱和固相萃取
顶空气相色谱质谱进行测定，
< br>针对挥发性有机污染物代表进行了各项指标测定。
实验结果表
明，
固相萃取顶空气相色谱法克服了传统顶空气相色谱法灵敏度低的缺点，
与吹扫捕集气相
色谱法具有极其相近的检测限，却具有更好的重现性。<
/p>
(3)
运用固相萃取顶空气相色谱
/
质谱法，
对有机污染物进行了实际检测并
对实验结果进行了
比较。通过对固相萃取顶空气相色谱
/
质谱法的实际运用，显示该方法现实可行性。
6.
气相色谱
-
质谱联用技术简介。
气质联用色谱是一种结合气相色谱和质谱的特性，
在试样中鉴别不同物质的方法。
由两个主
要部分组
成：
即气相色谱部分和质谱部分。
气相色谱使用毛细管柱，
其关键参数是柱的尺寸
（长度、
直径、
液膜厚度）
以及固定相性质
（例如，
5
％苯基聚硅氧烷）
。
当试样流经柱子时，
根据个组分分子的化学性质的差异而得到分离。分子被柱子所保留
，然后，
在不同时间
（叫
做保留时间）
流出柱子。
流出柱子的分子被下游的质谱分析器做俘获，
离子化、
加速、
偏向、
最终分别测定离子化的分子。
质谱仪是通过把每个分子断裂成离子化碎片并通过其质荷
比来
进行测定的。
GC-MS
的使用
包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）
、火灾调查、环境分
析、爆炸调查和未知样品的测定。
7
、色谱法有哪些类型？其分离的基本原理是什么？
分类：
按照固定相的形态分类分为柱色谱和平面色谱；
按照色谱动力学过程分类分为淋洗色
谱法、
置换色谱法
和迎头色谱法；按照两相的物理形态、
分离机理等分类分为液相色谱、气
相色谱、超临界流体色谱。
基本原理
：
色谱分离体系都有两相组成，
即固定不动的固定相和
在外力作用下带着试样通过
固定相的流动相。在固定相上溶解、
吸着或吸附力大，即分布常数大的组分迁移速率慢，保
留时间长；
在固定相上溶解、吸着或吸附力小，即分布常数小的组分迁移速率快。
结果是试
样各组分同时进入色谱柱，
而以不同速率在色谱柱内迁移，
导致各组分在不同时间从色谱柱
洗出，实现组分分离。
8
、气相色谱仪由哪几部分组成？
<
/p>
气相色谱主要包括气路系统、进样系统、
色谱柱系统、检测器、温
度系统及数据处理和计算
机控制系统。
9
、气相色谱最佳实验条件应该如何
选择？
气相色谱分析中实验条件的选择
选择
气相色谱分析的实验条件主要包括：色谱柱的选择、柱温的选择和载气的选择。
另外还有一些其他条件的选择，包括气化室温度、检测室温度、进样量的选择等。
(1)
色谱柱的选择
主要是选择固定相和柱长。
固定相选择需注意极性及最高使用温度。
气一液色谱法还要注意
载体的选择。
高沸点样品用
比表面小的载体、
低固定液配比
(1
％
～
3
％
)
，<
/p>
以防保留时间过长，
峰扩张严重。低沸点样品宜用高固定液配比<
/p>
(5
％～
25
％
)
，从而增大分配系数，以达到良好
分
离。难分离样品可用毛细管柱。
柱长加长能增加塔板数，
使分离度提高。
但柱长过长，
峰变宽，
柱阻也增加，
并不利于分离。
在不改变塔板
高度
(H)
的条件下，分离度与柱长有如下关系。
（
R1/R2)2=L1/L2
(2)
柱温的选择
< br>选择的基本原则是：
在使最难分离的组分有符合要求的分离度的前提下，
尽可能采用较低柱
温。低柱温可增大分配系数，增加选择性，减少固定液
流失，延长柱寿命及降低检测本底。
但柱温降低，液相传质阻抗增加，而使峰扩张，柱温
太低则拖尾，故以不拖尾为度。可根据
样品沸点来选择柱温。
分离高沸点样品
(300
～
400
℃
)
，柱温可比沸
点低
100
～
150
< br>℃。分离沸点
<300
℃的样品，柱
温可以在比平均沸点低
50
℃：至平均沸点的温度范围内。
对于宽沸程样品
(
混合物中高沸点
组分
与低沸点组分的沸点之差称为沸程
)
，选择一个恒柱温经常不能
兼顾两头，需采取程序
升温的方法。
程序升温改善了复杂成分样
品的分离效果，
使各成分都能在较佳的温度下分离。
程序升温还
能缩短分析周期，改善峰形，提高环境监测中检测灵敏度。
(3)
载气的选择
< br>载气的选择从三方面考虑：
对峰扩张、
柱压降及环境监测
中检测器灵敏度的影响。
载气采用
低线速时，
< br>宜用氮气为载气，高线速时宜用氢气
(
黏度小
)
。色谱柱较长时，在柱内产生较大
的压力降，此
时采用黏度低的氢气较合适。
H2
最佳线速度为
10
～
12cm
／
s
；
N2
为
7
～
10cm
／
s
。通常载气流速可在
20
～
80mL
／
min
内，通过实验确定最佳流速，以获得高柱效。但为
缩短分析时间，载气流速常高
于最佳流速。
(4)
其他条件的选择
①气化室温度
气化室温度取决于样品
的挥发性、沸点及进样量。可等于样品的沸点或稍高
于沸点，以保证迅速全气化。但一般
不要超过沸点
50
℃以上，以防样品分解。对于稳定性
差的样品可用高灵敏度检测器，降低进样量，这时样品可在远低于沸点温度下气化。
②检测室温度
为了使色
谱柱的流出物不在检测器中冷凝而污染检测器，检测室温度需高于
柱温。一般可高于柱温
30
～
50
℃
左右，或等于气化室温度。但若检测室温度太高，热导检
测器的灵敏度降低。
③进样量
进样量的大
小直接影响谱带的初始宽度，进样量越大，谱带初始宽度越宽，经分
离后的色谱峰宽也越
宽，
不利于分离。因此，
在检测器灵敏度足够的前提下，尽量减
少进样
量。通常以塔片数减少
10
％作
为最大允许进样量。柱超载时峰变宽，柱效降低，峰不正常。
一般来说，柱越长，管径越粗，固定液配比越高，组分的分配系数越大，则最大允许进样量
越大。对于填充柱，气体样品以
0
．
1
～
1mL
为宜，液体样品进样量应小
于
4uL
或小于
1uL
。
毛细管柱需用分流器分流进样，分流后的进样量为填充柱的
< br>1
／
100
～
< br>1
／
10
。
10
、目前我国水中有机污染监测，用色谱法测定的主要
项目有哪些？
气象色谱法
可用来分析水中挥发性有机物
（包括挥发性卤代有机物、
挥发性非卤代有机物、
挥发性芳香烃及丙烯腈、一镜等）
；分析酚类有机物；有机农药；水中多环芳烃和有机胺类
有机物。
高效液相色谱
可用来分析水中
苯胺类化合物
（苯胺、
对硝基苯胺、
联
苯胺、
邻硝基苯胺等）
；
水中多环芳烃
类有机物；水中极性有机污染物和有机农药等。
11
、高效液相色谱仪的基本构成和工作原理
<
/p>
高效液相色谱仪的系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。储
液器中的流动相被高压泵打入系统，
样品溶液经进样器进入流动
相，
被流动相载入色谱柱
（固
定相
)
内，
由于样品溶液中的各组分在两相中
具有不同的分配系数，
在两相中作相对运动时，
经过反复多次的
吸附
-
解吸的分配过程，
各组分在移
动速度上产生较大的差别，
被分离成单
个组分依次从柱内流出，
通过检测器时，
样品浓度被转换成电信号传送到记录仪，
数据以图
谱形式打印出来。
12
、高效液相色谱法在有机污染监
测中的应用
在传统的污染物的基础之上工业以及农业淋容等多
方面因素会对水体中造成一定的有机物
污染，
在针对有机物的污
染监测过程中传统的监测方法无法在精度与效率方面达到要求。
在
此方面应用高效液相色谱仪在对有机物进行定型的同时进行定量的监测。
主要监测的项
目包
括了，
工业有机污染物
（氰化物、
）
挥发酚、
石油类、
< br>总有机物等）
、
农业有机物
（如
杀虫剂、
除草剂、消化抑制剂）
、特殊有机物（微生物代谢物、
医疗污染物、生活污水等）
。针对如上
的有机物监测一方面能够
对水体中有机污染现状进行评价，
另一方面可以鉴别污染物种类进
而对排查污染源提供一定的帮助。
13
、高效液相色谱仪有哪几部分组成？它与气相色谱仪有何异同点？
组成部分
：
高压泵、进样阀
、色谱柱、检测器、数据采集和处理系统
与气相色谱的异同点
：
一、高效液相色谱法
进样方式
：样品制成溶液
流动相
：
1
液体流动相可为离子型、极性、弱极性、非极性溶液，可与被分析样品产生相互
作用，并
能改善分离的选择性；
2
液体流动相动力粘度为
10
Pa
·
s
，输送流动相压力高达
2~20MPa
。
固定相
：
1
分离机理：
可依据吸附、
分配、
筛析、
离子交换、
亲和等多种原理进行样品分离，
可供选用的固定相种类繁多；
2
色谱柱：
固定相粒度大小为
5~10?m；填充柱内径为
3~6mm
，
3
4
4
5
柱长
10~25cm
，
柱效为
10
~10
< br>；
毛细管柱内径为
0.01~0.03mm
，
柱长
5~10m
，
柱效为
10
~10
；
柱温为常温。
检测器
：选择性检测器：
UVD
，
P
DAD
，
FD
，
ECD
；通用型检测器：
ELSD
，
RID
应用范围
：
可分析低分子量低沸点样品；
高沸点、
中分子、
高分子有机化合物
（包括非极性、
极性）
；离子型无机化合物；热不稳定，具有生物活性的生物分子。
仪器组成
：溶质在液相的扩散系数（
10<
/p>
-5
cm
2
·<
/p>
s-1
）很小，因此在色谱柱以外的死空间应尽
< br>量小，以减少柱外效应对分离效果的影响。
-3
二、气相色谱法
进样方式：
样品需加热气化或裂解
流动相
：
1
气体流动相为惰性气体，不与被分析的样品发生相互作用
2 <
/p>
气体流动相动力粘
度为
10
Pa
·
s
，输送流动相压力
仅为
0.1-0.5MPa
固定相
：
1
分离机理：
依据吸附，
分配两种原理进行样品分离，
可供选用的固定相种类较多；
-5
2
色谱柱：固定相粒度大小为
0.1-0.5mm
；
填充柱内径为
1-4mm
，柱效为
10
10
；毛细管
3___
4
柱内径为
0.1-0.3mm
，柱长
10-100m
，柱效为
10
10
，柱温为常温
-300
℃。
检测器：
通用型检测器：
TCD
，
FID
（有机物
）选择性检测器：
ECD*
，
FPD<
/p>
，
NPD
应用范围：
可分析低分子量、低沸
点有机化合物；永久性气体；配合程序升温可分析高沸
点有机化合物；配合裂解技术可分
析高聚物。
仪器组成：
溶质在气相的
扩散系数（
10
-1
cm
2
/s
）大，柱外效应的影响较小，对毛细管气相色
谱应尽量减小柱外效应对分离效果的影响
.
2 ___
3
14
、高效液相色谱法适合哪些监测项目的分析测定？
<
/p>
1
、中等分子量的油溶性样品如油品、脂肪、芳烃等
2
、不同极性取代基的化合物
3
、结构异构体和几何异构体的混合物的分离。
高效液相色谱法是一种用来分离、分析多组分混合物的极为有效的物理化学分析方法
。
15
、
原子吸收分光光度法的基本原理、基本组成及各部分作用。
A
AS
是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法．
原子吸收分光光度计由
锐线光源
、
原子化器
、
单色器
和
检测器
四部分组成。光源的作用是
辐射待测元素的特征光谱
（实际辐射的是共振线和其它非吸收谱线）<
/p>
，以供测量之用；原子
化器的作用是
将试
样中的待测元素转变成原子蒸气
；单色器的作用是
将待测元素的
共振线
与邻近谱线分开
；检测器的作用是
将单色器分出的光信号进行光电转换
。
16.
原子吸收分光光度法在环境监
测中的应用。
主要是
金属污染物
的测定，可测定的元素有
60-70
种
,
例如：
（
1
）
Cu
、
Pb
、
Zn
、
Cd
的测定（
GB7475-87
）
（
2
）
Ca
、
Mg
的测定
（
3
）水质、硫酸盐的测定（
GB13196-91
）
（
4
）大气尘粒
中金属元素的测定
（
5
）大气降水中
Na
、
K
的测定（
GB13580.12-92
）<
/p>
（
6
）大气降
水中
Ca
、
Mg
的测定（
GB13580.13-93
）
（
7
）环境空气中铅的测定（<
/p>
GB/T15262-94
）
17
、子吸收分析技术有几种定量方
法？各适用于什么样品？
原子吸收分光光度法是基于元素所产
生的原子蒸气中待测元素的基态原子，
对所发射的特征
谱线的吸
收作用进行定量分析的一种技术，常用的定量方法有
：
⑴标准曲线法
：
将一系列浓度不同的标准溶液
按照一定操作过程分别进行测定，
以吸光度为
纵坐标，
浓度为横坐标绘制标准曲线。
在相同条件下处理待测物质并测定其吸光度
，
即可从
标准曲线上找出对应的浓度。由于影响因素较多，每次
实验都要重新制作标准曲线。
使用该方法时应注意
：
配制的标准溶液浓度应在吸光度与浓度成线性的范围内；
整个分析过
程中操作条件应保持不变。
另外，
标准曲线法虽然简单，
但必须保证标准样品与试样的物理
性质相同，保证不存在干扰物·对于组成尚不清楚的样品不能用标准曲线法。
⑵标准加入法
：
把待测样本分成体积相
同的若干份，
分别加入不同量的标准品，
然后测定各
溶液的吸光度，
以吸光度为纵坐标，
标准品加入量
为横坐标，
绘制标准曲线，用直线外推法
使工作曲线延长交横轴
，
找出组分的对应浓度。
本法的优点是能够更好地消除样品基质
效应
的影响。
适用于试样的基体组成复杂且对测定有明显干扰时
，
但在标准曲线呈线性关系的浓
度范围内的样品。
应最少用四个点来作外推曲线。
需要注意的是，
该方
法只能消除基体效应
的影响，而不能消除背景吸收的影响，故应扣除背景值。
-
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