現(xiàn)如今氣相色譜技術(shù)已相對成熟，但是國內(nèi)外相關(guān)儀器廠家仍然不斷推出性能更穩(wěn)定、功能更全面、自動化程度更高的氣相色譜儀，特別是國產(chǎn)色譜儀的進步更加明顯，國產(chǎn)氣相色譜儀具有較高的市場占有率，武漢泰特沃斯科技有限公司，是國內(nèi)領(lǐng)先的氣相色譜儀供應(yīng)商。GC2030系列氣相色譜儀是武漢泰特沃斯科技有限公司最新推出的新一代國產(chǎn)反控氣相色譜儀，技術(shù)先進，性能可靠。以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術(shù)人員主要介紹全二維氣相色譜分析持久性有機污染物。

持久性有機污染物(POPs)是一類在環(huán)境中難降解,具有半揮發(fā)性、高脂溶性和生物毒性,可通過食物鏈富集傳遞,并且能夠通過蒸發(fā)-冷凝、大氣和水進行長距離遷移的有機污染物。由于POPs的危害性和在環(huán)境中痕量存在的特點,開展POPs分析方法的研究至關(guān)重要。但是由于POPs組成的復(fù)雜性及痕量乃至超痕量存在的特點,準確定量分析環(huán)境介質(zhì)中的某些POPs面臨很大的挑戰(zhàn)。一維色譜由于峰容量不夠,峰重疊十分嚴重,難以同時區(qū)分多種組分。環(huán)境介質(zhì)中污染物多以多組分同時存在,如二惡英類(PCDD/Fs)有210種化合物,這210種化合物結(jié)構(gòu)相似,其差異性僅反映在氯原子取代的數(shù)目和位置上;與此相似,多氯聯(lián)苯(PCBs)有209種化合物,多氯萘(PCNs)有75種化合物。準確分析這些化合物中的毒性同類物對評估其污染危害的意義重大,經(jīng)典的一維氣相色譜難以分離數(shù)量龐大的原始樣品中的所有同類物。另一方面,一些超復(fù)雜POPs,比如毒殺芬(toxaphene)和短鏈氯化石蠟(SCCPs)的同分異構(gòu)體總數(shù)超萬種,其一維色譜峰重疊十分嚴重,無法實現(xiàn)不同同類物的色譜分離,因此無法進行準確的定性和定量分析。

全二維氣相色譜(GC×GC)是一種新型的色譜技術(shù),與一維氣相色譜相比,具有峰容量大、分辨率和靈敏度高等優(yōu)勢,能改善化合物同類物的色譜分離程度,提高檢測的準確度,特別適合復(fù)雜樣品的分析,在石油化工、食品及環(huán)境樣品分析方面都得到了廣泛應(yīng)用。近十年來,全二維氣相色譜已大量用于復(fù)雜有機污染物的分析,并且隨著相關(guān)理論以及儀器的發(fā)展,全二維氣相色譜將在有機污染物分析中進一步發(fā)揮舉足輕重的作用。

一、復(fù)雜有機污染物的定量分析

1、PCDD/Fs的分析

環(huán)境中PCDD/Fs的分析屬于超痕量和多組分分析。同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用法(HRGC-HRMS)因具有高選擇性和靈敏度,是國內(nèi)外多種法規(guī)規(guī)定的PCDD/Fs和PCBs分析的標準儀器檢測方法。然而,高分辨質(zhì)譜儀操作復(fù)雜,且購置和維護成本昂貴。另一方面,一維氣相色譜分析PCDD/Fs的方法通常采用DB-5毛細管柱分離,即使經(jīng)過色譜條件優(yōu)化,仍然會有某些PCDD/Fs毒性同類物與非毒性同類物不能實現(xiàn)色譜分離,使得毒性同類物定量結(jié)果偏高。GC×GC具有明顯提高的峰容量,采用全二維氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合可實現(xiàn)對多種PCDD/Fs污染物同分異構(gòu)體的同時檢測。近十年來,利用全二維氣相色譜定量分析PCDD/Fs化合物的相關(guān)文章陸續(xù)發(fā)表,全二維氣相色譜已成為PCDD/Fs強有力的分析工具。

2、毒殺芬的分析

毒殺芬是一種組成復(fù)雜的有機氯農(nóng)藥,因其具有環(huán)境持久性、生物毒性和生物富集性。毒殺芬是組成非常復(fù)雜的環(huán)境污染物,其同類物種類繁多,數(shù)量多達32 768種。工業(yè)毒殺芬中所含同類物的總數(shù)多達1 000種。毒殺芬在環(huán)境介質(zhì)中的含量水平極低,一維氣相色譜由于同類物峰的重疊,難以對所有同類物實現(xiàn)有效的分離,無法對單個異構(gòu)體進行定性定量分析。

3、SCCPs的分析

氯化石蠟(CPs)是一組正構(gòu)烷烴氯化衍生而成的極端復(fù)雜的工業(yè)混合物,因其揮發(fā)性低、阻燃、電絕緣性好及價格低廉等優(yōu)點,廣泛用于塑料添加劑和紡織品的阻燃劑、金屬加工潤滑劑、密封劑、橡膠增塑劑等的生產(chǎn),是一種大噸位精細化工產(chǎn)品。SCCPs是其中一類碳原子數(shù)為10～13的混合物,具有環(huán)境持久性、生物蓄積性和生物毒性,可長距離遷移。SCCPs是目前環(huán)境中組成最復(fù)雜的POPs,其同類物、異構(gòu)體和對映異構(gòu)體超過10 000種。這使得其分離分析十分困難,受混合物組成的復(fù)雜性和分析方法的限制,目前SCCPs的分析方法尚不成熟。

二、多種有機污染物的同時定性定量分析

POPs在環(huán)境中以多組分共存,這使對POPs的多組分同時檢測顯得尤為重要。全二維氣相色譜具有強大的分離能力,可以對復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)中多種有機污染物同時進行定性定量分析,并且結(jié)構(gòu)化二維譜圖使得一些未知化合物的鑒別成為可能,成千上萬種化合物得以分離解析。

三、非目標有機污染物的篩查分析

對于復(fù)雜有機污染物的分析,目前研究主要集中在針對某種或某一類目標污染物的定性定量分析方法的建立,與此同時也意味著還有大量未知的污染物沒有進入人們的視野,因而無法得到有效的監(jiān)測和監(jiān)管,因此建立對多種復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中非目標有機污染物的篩查分析方法,對獲得污染物的污染清單從而對污染情況進行全面分析研究具有十分重要的意義。與一維氣相色譜相比,全二維氣相色譜優(yōu)異的色譜分離能力、結(jié)構(gòu)化二維譜圖以及質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)譜圖檢索功能使得一些未知化合物的鑒別成為可能,能夠?qū)?fù)雜基質(zhì)中的未知污染物進行更好的定性鑒別。而GC×GC與TOF-MS技術(shù)的串接在復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)里未知化合物篩查或定性分析中發(fā)揮了重要的作用。

與傳統(tǒng)一維氣相色譜相比,全二維氣相色譜具有更高的峰容量、分辨率和靈敏度,在POPs的分析中發(fā)揮著重要作用。鑒于全二維色譜優(yōu)異的色譜分離能力,該方法解決了一些復(fù)雜POPs的定性定量分析難題,實現(xiàn)了對多種化合物的同時定量分析,并對復(fù)雜基質(zhì)中的未知污染物具有更好的定性鑒別能力,在環(huán)境污染物的分析中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。