现如今气相色谱技术已相对成熟，但是国内外相关仪器厂家仍然不断推出性能更稳定、功能更全面、自动化程度更高的气相色谱仪，特别是国产色谱仪的进步更加明显，国产气相色谱仪具有较高的市场占有率，武汉泰特沃斯科技有限公司，是国内领先的气相色谱仪供应商。GC2030系列气相色谱仪是武汉泰特沃斯科技有限公司最新推出的新一代国产反控气相色谱仪，技术先进，性能可靠。以下由武汉泰特沃斯科技有限公司色谱技术人员主要介绍全二维气相色谱分析持久性有机污染物。

持久性有机污染物(POPs)是一类在环境中难降解,具有半挥发性、高脂溶性和生物毒性,可通过食物链富集传递,并且能够通过蒸发-冷凝、大气和水进行长距离迁移的有机污染物。由于POPs的危害性和在环境中痕量存在的特点,开展POPs分析方法的研究至关重要。但是由于POPs组成的复杂性及痕量乃至超痕量存在的特点,准确定量分析环境介质中的某些POPs面临很大的挑战。一维色谱由于峰容量不够,峰重叠十分严重,难以同时区分多种组分。环境介质中污染物多以多组分同时存在,如二恶英类(PCDD/Fs)有210种化合物,这210种化合物结构相似,其差异性仅反映在氯原子取代的数目和位置上;与此相似,多氯联苯(PCBs)有209种化合物,多氯萘(PCNs)有75种化合物。准确分析这些化合物中的毒性同类物对评估其污染危害的意义重大,经典的一维气相色谱难以分离数量庞大的原始样品中的所有同类物。另一方面,一些超复杂POPs,比如毒杀芬(toxaphene)和短链氯化石蜡(SCCPs)的同分异构体总数超万种,其一维色谱峰重叠十分严重,无法实现不同同类物的色谱分离,因此无法进行准确的定性和定量分析。

全二维气相色谱(GC×GC)是一种新型的色谱技术,与一维气相色谱相比,具有峰容量大、分辨率和灵敏度高等优势,能改善化合物同类物的色谱分离程度,提高检测的准确度,特别适合复杂样品的分析,在石油化工、食品及环境样品分析方面都得到了广泛应用。近十年来,全二维气相色谱已大量用于复杂有机污染物的分析,并且随着相关理论以及仪器的发展,全二维气相色谱将在有机污染物分析中进一步发挥举足轻重的作用。

一、复杂有机污染物的定量分析

1、PCDD/Fs的分析

环境中PCDD/Fs的分析属于超痕量和多组分分析。同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱联用法(HRGC-HRMS)因具有高选择性和灵敏度,是国内外多种法规规定的PCDD/Fs和PCBs分析的标准仪器检测方法。然而,高分辨质谱仪操作复杂,且购置和维护成本昂贵。另一方面,一维气相色谱分析PCDD/Fs的方法通常采用DB-5毛细管柱分离,即使经过色谱条件优化,仍然会有某些PCDD/Fs毒性同类物与非毒性同类物不能实现色谱分离,使得毒性同类物定量结果偏高。GC×GC具有明显提高的峰容量,采用全二维气相色谱-质谱技术相结合可实现对多种PCDD/Fs污染物同分异构体的同时检测。近十年来,利用全二维气相色谱定量分析PCDD/Fs化合物的相关文章陆续发表,全二维气相色谱已成为PCDD/Fs强有力的分析工具。

2、毒杀芬的分析

毒杀芬是一种组成复杂的有机氯农药,因其具有环境持久性、生物毒性和生物富集性。毒杀芬是组成非常复杂的环境污染物,其同类物种类繁多,数量多达32 768种。工业毒杀芬中所含同类物的总数多达1 000种。毒杀芬在环境介质中的含量水平极低,一维气相色谱由于同类物峰的重叠,难以对所有同类物实现有效的分离,无法对单个异构体进行定性定量分析。

3、SCCPs的分析

氯化石蜡(CPs)是一组正构烷烃氯化衍生而成的极端复杂的工业混合物,因其挥发性低、阻燃、电绝缘性好及价格低廉等优点,广泛用于塑料添加剂和纺织品的阻燃剂、金属加工润滑剂、密封剂、橡胶增塑剂等的生产,是一种大吨位精细化工产品。SCCPs是其中一类碳原子数为10～13的混合物,具有环境持久性、生物蓄积性和生物毒性,可长距离迁移。SCCPs是目前环境中组成最复杂的POPs,其同类物、异构体和对映异构体超过10 000种。这使得其分离分析十分困难,受混合物组成的复杂性和分析方法的限制,目前SCCPs的分析方法尚不成熟。

二、多种有机污染物的同时定性定量分析

POPs在环境中以多组分共存,这使对POPs的多组分同时检测显得尤为重要。全二维气相色谱具有强大的分离能力,可以对复杂环境基质中多种有机污染物同时进行定性定量分析,并且结构化二维谱图使得一些未知化合物的鉴别成为可能,成千上万种化合物得以分离解析。

三、非目标有机污染物的筛查分析

对于复杂有机污染物的分析,目前研究主要集中在针对某种或某一类目标污染物的定性定量分析方法的建立,与此同时也意味着还有大量未知的污染物没有进入人们的视野,因而无法得到有效的监测和监管,因此建立对多种复杂环境介质中非目标有机污染物的筛查分析方法,对获得污染物的污染清单从而对污染情况进行全面分析研究具有十分重要的意义。与一维气相色谱相比,全二维气相色谱优异的色谱分离能力、结构化二维谱图以及质谱数据处理系统谱图检索功能使得一些未知化合物的鉴别成为可能,能够对复杂基质中的未知污染物进行更好的定性鉴别。而GC×GC与TOF-MS技术的串接在复杂环境基质里未知化合物筛查或定性分析中发挥了重要的作用。

与传统一维气相色谱相比,全二维气相色谱具有更高的峰容量、分辨率和灵敏度,在POPs的分析中发挥着重要作用。鉴于全二维色谱优异的色谱分离能力,该方法解决了一些复杂POPs的定性定量分析难题,实现了对多种化合物的同时定量分析,并对复杂基质中的未知污染物具有更好的定性鉴别能力,在环境污染物的分析中具有非常广阔的应用前景。