梁锋

（湖南省地质实验测试中心，湖南 长沙 410007）

0 引言

挥发性有机物通常情况下熔点都要低于室温，同时沸点也较低，即便是环境中的挥发性有机物浓度不高，但是在实际生活中也能够给人们造成严重的影响。所以，挥发性有机物的监测工作就显得尤为重要。为了提高环境中挥发性有机物的监测和分析水平，必须选择合理的监测方法，全面提高挥发性有机物的监测精确度，保障我国生态环境安全，也为环境监测和保护提供可靠支持，推动现代科技水平的持续发展。

1 样品预处理

以水环境中挥发性有机物监测研究为例，在监测环节中水样的预处理是一个重要步骤，一般主要是因为水样中的挥发性有机物浓度处在ng/L～μg/L 之内，而将水样进行预处理操作可以使组分有效浓缩，同时也有效提升挥发性有机物监测和分析的灵敏度，有效降低水样的检出限，还可以通过预处理样本来避免基线产生的干扰，提高检测器对响应值较低的化合物的响应敏感度，能够对于响应值较低的挥发性有机物也可以产生良好的相应效果，而且还能有助于对样品的运输与保存，因此在检测与分析水样前，必须做好预处理工作，常见样品预处理方法的特点如表1 所示。

表1 常见样品预处理方法和特点

1.1 液－液萃取法

利用液－液萃取法进行水样的处理中，一般萃取剂要选用具备良好疏水性的溶剂，主要原理是利用被测样品在萃取剂和水中的比例差异，从而使被测组分能够进入疏水性溶液中。要想全面提升被检测组分的萃取率，还可以采用与被测组分极性相似的萃取剂，并且充分考虑溶液的密度、挥发性能以及毒性问题，常用的萃取剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷以及正己烷等萃取溶剂。基于相似相溶的化学机理，正己烷可以对芳香烃化合物以及脂肪族化合物起到较好的萃取效果。而乙酸乙酯含有氧离子的化合物与极性较大的化合物进行有效萃取，二氯乙烷也能够对非极性化合物进行萃取，此外，根据密度高、低沸点的特征，也可以表现出浓缩性较强的特点。但是二氯甲烷自身具有一定的致癌物质，所以从环境保护和可持续发展角度来看，应该慎重选用[1]。

利用液－液萃取法进行水样的处理中，改变样品的pH，可选择性地萃取酸性或碱性物质，对溶于水的物质可以通过盐析法降低水中的活度，同时也减小有机化合物的溶解度。液－液萃取法在实际应用中由于处理环节复杂，同时对于有机溶剂的要求较高，回收率也比较低，还很容易受到乳化影响，因此为了改善这种方法，也构建了全新的萃取手段，比如在离子液体、微波溶液、分散液以及液膜萃取等方式的辅助下开展液－液萃取法，摆脱传统萃取中存在的弊端。

1.2 固相微萃取

早在20 世纪90 年代，人们就已经实现了固相微萃取方法的应用，作为一种高效的样品处理手段，该方法有效地克服了其他处理方法的不足，集采集和浓缩于一体。固相微萃取方法在实际应用中首先要将固微液涂抹在注射器的针头位置，随后将涂抹固微液的针头插入样品溶液内，当萃取与浓缩有机物后，可以将注射器放入进样口进行加入，在热脱附的作用后，将被检测的组分送入监测系统。这种固相微萃取方法通过涂抹吸附剂石英纤维来实现样品吸附效果，有效满足萃取和浓缩的目的。由于在此环节中不需要采用有机溶液，所以也降低废液处理和污染问题的产生，简化整个操作流程[2]。而在固相微萃取方法的大力推广下，也得到了各个领域的广泛推崇。目前在环境监测、农作物监测、食品安全检测以及卫生医疗领域都得到了广泛应用。为了进一步提高样品有机化合物的监测效果，人们也对固相微萃取技术进行了多次改良，比如引入了缩小顶上空间、加热萃取和增加离子强度等方法，随后也提出了搅拌吸附萃取方法，都达到了良好的应用效果。

1.3 顶空法

针对富集浓缩水内部挥发性有机物的预处理中，一般还会采用顶空与吹扫的捕集方式，而顶空方法作为一种静态的方式，在实际处理中首先要将水样加入封闭的体系内，并且在特定的温度环境下，实现气液平衡的效果。通过气密性注射器抽取上方的组分，随后将被测样品注射到检查系统。利用顶空法可以体现出操作便利的优势[3]，并不需要对开展繁琐的预处理作业就能过达到测试效果，同时一般被测物质都处于气态，也能够避免直接进非挥发性组分或水对色谱柱的污染或损害。还可以降低有机溶液对基体带来的干扰因素，具有良好的检测灵敏度。

2 挥发性有机物分析方法

2.1 气相色谱分析法

气相色谱法在水环境的挥发性有机物监测与分析中表现出良好的应用效果，不但能够提高分析效率，同时也具备良好的选择性，能够检测的范围更广，分析灵敏度也更高。此外，气相色谱分析方式也可以和其他仪器同时运用，并且达到良好的分析效果。基于气相色谱分析方法的特点来看，都展现出了超出其他分析方法的性能优势。

2.1.1 火焰离子化检测器

通过火焰离子化检测器的运用，主要选用氢火焰作为电离源，而氢火焰还可以实现有机物的良好电离效果，产生微电流而响应的检测器，因此称之为氢火焰检测器。氢火焰离子化检测器原理如图1 所示。而这种火焰离子化检测器对烃类有机物检测具有良好的灵敏度，但是对于温度、气体流速和气体压力的检测中缺少灵敏度。通过火焰离子化检测器对海产品中的二甲胺检测时，其检测结果如表2 所示。

表2 海产品二甲胺的火焰离子化检测

图1 氢火焰离子化检测器原理

2.1.2 火焰光度检测器

火焰光度检测器作为一种高灵敏度检测器，能够对含有磷化物和硫化物的物质具有良好的检测灵敏度以及选择性，由于火焰光度检测器可以对有机硫元素和有机磷元素响应[4]，所以能够有效分析硫和磷的痕量分析，同时也是有机磷或硫污染物监测的重要手段，利用该类检测器分析蔬菜中多种有机磷农药的残留效果较好。

2.1.3 电子捕获检测器

电子捕获检测器具有较强的灵敏度与选择性，但它与火焰光度检测器也存在一定的差别，主要是电子捕获检测器能够对具有电负性的物质进行有效检测，比如含有电负性较强的卤素、氮和硫等物质，都具有较高的灵敏度，同时对还可以利用电子捕获检测器来监测土壤环境中的毒杀芬类有机物。电子捕获检测器如图2 所示，电子捕获检出器特点表3 所示。

图2 电子捕获检测器

表3 电子捕获检出器特点

2.1.4 氮磷检测器

氮磷检测器是气相色谱检测中的一种全新电离检测方式，运用这种检测器能够对氮磷化合物的检测中起到良好的应用效果，同时检测效果比较专一，这种检测方式和氮磷原子的流速具有正向变化关系，一般用于磷化物检测等分析中。氮磷检测器如图3 所示。当将氮磷检测器运用在污水中乐果、甲基对磷硫等残留有机物检测中，具体检测结果如表4 所示。

图3 氮磷检测器

表4 甲基和乐果等残留有机物检测结果

2.2 GC/MS 联用

气相色谱检测方法能够对未知化合物起到良好的分离和定性效果，而质谱法可以对未知化合物起到良好的定量和鉴定作用，所以，通过气相色谱和质谱的联合运用无疑是一种集分离和鉴定、定性和定量于一体的检测方法。基于GC/MS 联用方法，可以提供丰富的有机化合物信息，同时也为化合物检测提供良好的选择性与灵敏度[5]。随着水中挥发性有机物研究领域的不断深入，相关学者也建立了吹扫捕集和GC/MS 联用的检测方法，对氯苯类以及卤代烃类等多种物质中含有的挥发性化合物进行全面监测，并且在实际检测中，可以保证线性关系维持在0.9984～0.999 的超高标准，同时回收率也达到了96.7%，并使得整个检测过程中的精确度都符合实际分析标准。检出限仅为0.11～0.62μg/L，远低于当前的标准限制。另外，通过GC/MS 联用设备对水中30 余种挥发性有机物的检测中，还可以通过多梯度升温方式来缩短色谱检测时间，能够确保在14min 内完成挥发性有机物的检测，利用短程选择离子扫描方式，有效提高检测灵敏度，从而获取良好的检出限与回收率[6]。

3 结语

综上所述，随着现代社会经济体制的全面改革，人们的绿色环保理念不断深化，而我国各个环境中都含有丰富的挥发性化合物，其中水环境中挥发性化合物的种类十分复杂，这也为挥发性有机物的监测和分析带来一定的困难。为此，通过对水中挥发性有机物的预处理和检测方法展开分析，探讨不同检测方法具有的优势，提高当前水环境下挥发性有机物的检测水平，满足现代环境污染的检查要求，推动社会健康发展。