气相色谱法在大气污染监测中的应用研究
当前，为了强化环境保护，提升大气污染治理实效，各地必须落实大气污染监测，做好污染物精准检测，并以此为基础制定环境保护与大气污染治理方案。在大气污染监测中，气相色谱法凭借简单的操作工艺和相对较低的成本，得到广泛应用，有着极高的探究价值。
1 气相色谱法的主要原理
气相色谱法是一种物理分离方法，主要利用待检物质各个组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小差异实现检测[1]。实践中，当两相做相对运动时，这些物质会在两相间进行反复且多次的分配，促使原本较为微小的性质差异产生更强烈的区别效果，从而实现对待检物质中不同组分的迅速分离，并以此为基础完成对待检物质中不同组分(目标组分)的精准检测。
2 大气污染监测中气相色谱法的应用要点
2.1 仪器要求
应用气相色谱法展开大气污染监测时，要着重引入气相色谱仪，必要时可以配置电子捕获检测器等仪器实施辅助检测。在实际的检测过程中，若没有特殊要求，则一般选用氮气作为载气，选用毛细管柱或者填充柱作为色谱柱，选用玻璃或者不锈钢作为填充柱的材料。同时，主要参数设定如下：控制进样口的温度不低于柱温，且高出的温度需要保持在30～50 ℃；控制玻璃材质毛细管柱的内径为0.2 mm，控制弹性石英毛细管柱的内径为0.32 mm；控制高分子多孔小球、硅藻土多孔小球(经过酸化处理和硅烷化处理)的直径在0.180～0.250 mm、0.150～0.180 mm或0.125～0.150 mm，并将其设定为载体[2]。
一般情况下，在依托气相色谱法展开大气污染监测时，普遍选用氢火焰离子化检测器作为检测器。在使用氢火焰离子化检测器展开检测的过程中，控制检测温度不低于柱温，且高出的温度需要至少保持在10 ℃，由此实现对水气凝结现象的有效规避。在无特殊情况下，将氢火焰离子化检测器的检测温度稳定在250～350 ℃即可[3]。
需要注意的是，在实际的气相色谱法检测中，除了不可以随意变更固定液品种、检测器种类和指定材质的色谱柱之外，其他参数均能够进行优化调整，如载气流速、色谱柱直径、柱温等，可以参考气相色谱法检测过程中的实际情况做出灵活调整，确保检测条件和各项参数的设定更符合现实检测需求。
2.2 气相色谱检测中标准气体的配制
气相色谱法检测的过程中，出于对维护检测结果可靠度与精准度的考量，要强化标准气体的配制。在当前的实践中，气相色谱检测标准气体的配制方法主要有两种，即静态配气和动态配气。其中，对于静态配气而言，其主要应用的原材料为一定量的气体或是蒸汽，在容器内进行稀释处理，计算气体浓度，保证气体实现均匀混合。在此过程中，可以利用注射器转移气体，并应用集气瓶装载经过稀释后的气体。对于动态配气而言，其主要参考痕量组分对待检测气样本实施配制，在低速度的条件下，促使待检测气体进入气体混合室，均匀混合较高流速的稀释气体。在此过程中，可以引入的仪器包括渗透管、负压喷枪等。
3 大气污染监测中气相色谱法的具体应用
3.1 有机污染物检测
3.1.1 胺污染(三甲胺)的检测
提取待测气体样本，使用稀酸吸收三甲胺，并将获得的吸收液转移至顶空瓶内实施加碱处理。在一定温度下，样本中的三甲胺会向液体上方的空间挥发移动，当气体与液体这两相进入热动力学动态平衡状态后，气相中三甲胺的浓度与液相中的浓度呈现出正比例关系。落实气相色谱分离，并引入氢火焰离子化检测器或者氮磷检测器展开检测，参考色谱峰保留时间进行定性分析，同时应用外标法完成定量分析。
3.1.2 苯污染(苯系物)的检测
选取填充聚2,6-二苯基对苯醚的采样管进行采样，在常温条件下，该采样管可以实现对空气中苯系物的有效吸附；在完成采样后，相应采样管连入热脱附仪内，落实加热处理；将吸附成分导入具备氢火焰离子化检测器的气相色谱仪内进行分析检测。采样管结构如图1所示，其中，1指代玻璃棉，2指代活性炭，A段活性炭质量为100 ㎎，B段活性炭质量为50 ㎎。
图1 2,6-二苯基对苯醚采样管
3.1.3 氯苯污染(多氯联苯)的检测
使用大流量采样器(采样头结构如图2所示)进行样本采集，促使多氯联苯聚集在滤膜和聚氨酯泡沫上；引入乙醚-正己烷混合溶剂实施提取，经过浓缩与净化处理后进行气相色谱分离；利用电子捕获检测器完成对多氯联苯的检测，参考色谱峰保留时间进行定性分析，同时应用外标法完成定量分析。
图2 大流量采样器的采样头结构
1.气流入口；2.滤膜夹；3.采样器套筒；4.气流出口；5.滤膜上压环；6.密封圈；7.滤膜；8.筛网；9.滤膜支架；10.玻璃采样筒
3.1.4 烃苯类污染(总烃、甲烷和非甲烷总烃)检测
提取气体样本，使用全玻璃材质注射器直接在具有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪内注入气体样本；依托甲烷柱与总烃柱，落实对甲烷和总烃含量的分别测定；计算甲烷和总烃含量之间的差值，该数值即为气体样本中非甲烷总烃的含量；将除烃空气作为替代样本，对氧气在总烃柱上的响应值进行检测与获取，这样可以排除空气样本中的氧气对总烃测定的干扰，保证所获得的烃苯类污染含量数值具有极高的可靠性与准确性。
3.2 有毒物质检测
现阶段，我国的人均机动车占有量呈现出逐年递增的趋势，而在汽车尾气中的一氧化碳、氧化氮等有毒物质会加剧大气污染，需要落实重点检测与控制。在空气样本中有毒物质的检测中，可以应用气相色谱法，促使有毒气体迅速分离，有效规避其他因素对检测结果的负面干扰，维护有毒物质检测结果的精准度与可靠度，并为环境保护规划、措施的制定提供参考。
除了汽车尾气之外，工业生产、农业生产也会造成一定程度的大气污染，在相应的检测过程中也可以应用气相色谱法。下面以农业生产中有机氯农药(有机氯类污染)的检测为例进行说明。实践中，要使用大流量采样器进行相应空气样本采集，促使有机氯农药聚集在滤膜和聚氨酯泡沫上；选用乙醚-正己烷混合溶剂来提取有机氯农药的成分，经过浓缩与净化处理后进行气相色谱分离；利用电子捕获检测器完成对有机氯农药的检测，参考色谱峰保留时间进行定性分析，同时应用外标法(内标法也可)完成定量分析。
3.3 热不稳定化合物检测
在大气污染监测中，需要检测的热不稳定化合物一般为二甲肼、肼和有机酸等，对于这些物质而言，其本身的挥发性较低，因此不能直接使用气相色谱法进行检测，要对这些热不稳定化合物提前展开衍生化处理，将其转变为热稳定性较高的物质后再展开气相色谱检测。
当前，实践中普遍将XAD-2树脂作为吸附剂，将芐基溴作为酯化剂，将氧化银作为催化剂。依托上述物质完成对热不稳定化合物的衍生化处理后，即可将相应热不稳定化合物的衍生率提高至98%[4]。在此基础上，引入气相色谱法进行检测，此时可以获取的最低检出浓度低至每升几微克，促使热不稳定化合物的气相色谱法检测结果精度大幅提高。另外，在应用气相色谱法对热不稳定化合物展开检测的过程中，也可以将硫酸均匀涂抹于SG-2固体吸附剂上，促使空气样本中热不稳定化合物的收集量进一步增加；利用糖醛处理热不稳定化合物，使得热不稳定化合物转变为热稳定化合物，并在此基础上应用气相色谱法实施大气污染检测，以此保证所获得的热不稳定化合物含量数值具有极高的可靠性与准确性。
3.4 硫污染物检测
在应用气相色谱法检测硫污染物(含硫化合污染物)的过程中，所检测的目标污染物主要包括硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫等。实践中，要将环境空气样本放置于经过真空处理的采气瓶内(规格为1 L)，需要注意的是，在采气瓶中存放的空气样本为无组织排放源恶臭气体或者环境空气，若采集的空气样本为排气筒内恶臭气体，则要求应用聚酯塑料袋采集、放置空气样本。
在展开气相色谱法检测前，应当对气体样本中含硫污染物的含量进行预先判断，针对含硫污染物含量较高的气体样本，可以直接使用注射器取样(取样量稳定在1～2 mL)，并在具有火焰光度检测器的气相色谱仪内注入气体样本，实现对空气样本中含硫污染物含量的精准测定。针对含硫污染物含量较低(低于仪器检出限)的气体样本，要设定液氧作为制冷剂，在浓缩管内浓缩气体样本中的硫化物。整个浓缩过程均要在低温条件下展开，且控制气体样本为1 L。完成硫化物的浓缩后，将浓缩管与色谱分析系统相连接，将色谱分析系统的温度提升至100 ℃，引导所有的浓缩成分流动至色谱柱区域实现色谱分离，并在火焰光度检测器的支持下实现对空气样本中各种含硫污染物的定量分析。通常情况下，当浓度稳定在一定范围时，各种含硫污染物的含量对数与色谱峰高对数呈现出正比例的关系。
在实际的检测过程中，应当设定基本检测载体为空气，同时应用四氟乙烯作为色谱柱材料。这样设置能够有效规避硫化物容易吸收的问题。混合丙酮(浓度稳定在4%)和PMME固定液(浓度稳定在96%)，均匀涂抹在聚四乙烯球形担体(40～60目)上，并应用渗透管校准仪器，完成上述操作后再应用气相色谱法检测含硫污染物，避免其他因素对分析检测结果的精度造成负面影响[5]。
3.5 汽车废气光化学产物检测
汽车尾气和工厂废气普遍包含大量的氮氧化物和碳氢化合物，在室外环境下，受到太阳光、紫外线的作用，汽车尾气和工厂废气中的氮氧化物、碳氢化合物会发生光热化学反应，从而生成光化学烟雾，形成光化学污染物。以汽车尾气为例进行说明，相应汽车废气光化学产物的主要成分是一系列氧化剂，包括臭氧、醛类、酮等，有着较大的毒性，会对人体健康造成一定影响。因此，应当加大对汽车废气光化学产物的检测力度，以此为参考采取空气优化措施，降低环境污染，营造更好的城市生活环境。在汽车废气光化学产物的检测过程中，气相色谱法能够发挥出较好效果。
实践中，普遍应用电子捕获检测器辅助检测。汽车尾气中的负性化合物普遍具备较高的灵敏度，而在化合物电负性强度升高的条件下，电子吸收系数也会呈现出较高水平。例如，在使用气相色谱法测定汽车废气有机氟含量的过程中，因为有机氟的毒性较高(一般为光气的10倍左右)，所以直接应用气相色谱法展开检测，其安全卫生程度则处于较低水平，威胁检测人员的身体健康，也难以达到卫生检测的相关要求。基于这样的情况，要引入电子捕获检测器实施辅助检测，提高检测过程安全性，同时进一步增加捕获有机氟光化学物质的灵敏度，保证气相色谱法的检测结果精度。另外，会产生光化学污染物的领域还有很多，如工业生产等，实际检测过程也应用电子捕获检测器来辅助，以此实现对有机氯农药、双对氯苯基三氯乙烷的精准检测。
4 结论
气相色谱法在大气污染监测中可以发挥较为理想的成效，整体工艺简单，所以在当前的大气污染监测中得到广泛应用。现阶段，气相色谱法在有机污染物检测、有毒物质检测、热不稳定化合物检测、硫污染物检测、汽车废气光化学产物检测中均得到深入应用，其间需要综合运用电子捕获检测器、氢火焰离子化检测器等实现辅助检测，提升气相色谱法检测过程的安全性，保证检测结果精度。
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