主题：气相色谱法及其在水质分析中的应用

气相色谱法及其在水质分析中的应用（1）


    气相色谱法是50年代后迅速发展起来的一种对复杂混合物中各种组分的分离和分析
技术。由于气相色谱法具有高效能、高选择性、高灵敏度、分析速度快、样品用量小、设备简
单、投资小、应用范围广等优点。因此气相色谱仪自1954年商品化以来，发展速度之快是少
有的。在不断发展、丰富和提高的过程中又与质谱、傅利叶变换红外光谱、计算机联用，更加
扩展、完善和提高了对复杂多组分混合物进行定性、定量分析的用途。最近几年，各种新型气
相色谱仪，鉴定器，高效、耐高温色谱柱的出现；超临界流体色谱的研究和迅速发展，更加拓
宽了应用范围。在近代分析工作中，气相色谱仪的地位如同经典分析化学中的天平、生物研
究中的显微镜一样重要。目前已广泛用于石油、化工、医药、卫生、有机合成、生物化学、食品、农药及环境监测等领域。
(一)气相色谱发展史
    50年代初期，随着新兴石油工业的出现以及医药、生物化学的发展，促进了气相色谱的
产生和发展，借助于先进的电子技术又使气相色谱日益完善。所以气相色谱问世以后很快威
为分析领域中极为重要的分析手段。
    1906年俄国植物学家’Fswett利用液固色谱法研究了植物的绿叶成分。1941年Martin和
Synge提出了液液色谱法，预见了气液色谱。1952年James和Martin提出了气相色谱法。1954
年瑞依把热导检测器用于气液色谱法。1957年Golay提出了毛细管气相色谱法，也叫作开管
柱气相色谱法。1958年McWilliam报导了氢火焰离子化检测器(FID)。1979年Dandeneau等拉
制出石英弹性毛细管柱，从而促进了毛细管色谱法的大发展。进入80年代以后，微处理计算
机在气相色谱仪之应用、气相色谱一质谱联用、气相色谱一傅利叶变换红外光谱联用、超临
界流体色谱的迅速发展，都大大地扩展了气相色谱科学的内容和应用范围。
(二)气相色谱的原理
    当载气把被分析的气态混合物带入装有固定相的色谱柱时，由于各组分的分子与固定
相分子间发生吸附、脱附或溶解、离子交换等物理化学过程，使各组分的分子在载气和固定
相的两相间分配系数不一样，经反复多次分配，不同组分在色谱柱上移动速度不一样，经过
龟谱柱后，各组分按先后次序流出色谱柱，使各组分得到完全分离。
(三)气相色谱的特点

    (1)分离效能高。一般填充柱有几千块理论塔板，而毛细管柱理论塔板达103-106，因而
可以分析沸点相近的组分和十分复杂的混合物。例如60m长的毛细管柱可将汽油含10个碳
以内的组分分离出240个色谱峰。

    (2)选择性高。气相色谱法可以分离化学结构极为相近的化合物。例如多环芳烃的异构
体、二甲苯的三种异构体等，用其它方法分离相当困难，但气相色谱法则比较容易。
    (3)高灵敏度。与气相色谱仪配用的高灵敏检测器对待测物的最低检测质量可达0．1-
10pg或更低。因而适合于微量有机物分析，例如采用电子捕获检测器，可测0．1．pgγ／-666。
    (4)分析速度快。一次色谱分析短者几秒钟，长者几分钟到几十分钟完成。特别是目前
气相色谱仪可由微处理机控制并配数字处理系统，速度就更快。
    (5)样品用量少。由于气相色谱灵敏度高，需要的样品极少，一般进样几个微升即能完
成全分析。
    (6)分离和检测能一次完成，这也是气相色谱的特点。其它的分析方法，如紫外、红外、
质谱等均需纯品，对混合物则需分步进行分离和检测。
但是，气相色谱法的应用有其局限性。即只能测定单一物质的量，不能测定某些同类物
的总量；在进行定性和定量分析时，需要被测物的标准品为对照，而标准品往往不易获得，这
给定性鉴定带来困难。
(四)气相色谱常用的名词、术语及定义
    (1)色谱图
    样品各组分经色谱柱分离后进人检测器，它们在检测器中引起响应并作为分离时间的
函数被记录下来，这样一系列表示组分性质、含量信号一时间曲线就是色谱图。对于微分型
的检测器，信号近似于正态分布曲线，色谱峰面积正比于组分质量。色谱图是气相色谱法定
性、定量的依据，也是衡量仪器好坏的依据。
    (2)基线
    在操作条件下，只有纯载气经过检测器时，记录仪所记录的检测器输出的信号一时间
曲线为基线。理论上是一条直线，但在高灵敏度量程时，基线常有一定的噪声和漂移。
噪声：基线在短暂时间的波动，以波动的峰值表示。噪声大往往和基流高联系在一起。
漂移：基线在一段较长时间(如几十分钟)内缓慢改变。噪声是叠加在漂移上同时表现
出来。
    (3)色谱峰
    在操作条件下，当载气带着样品组分经过检测器时，检测器输出的信号随着时间变化的
曲线为色谱峰。理想的色谱峰为正态分布函数，所表示的峰形是对称的。
    峰高：色谱峰的最高点到峰底(峰下面基线的延伸部分)的垂直距离，一般常用h表示。
    半峰高宽度：峰高1／2处的宽度，常用单位为cm。
    峰面积：指色谱流出曲线与基线之间所包含的面积