氣相色譜與原子吸收在線聯用技術

傳統的環境監測只對有毒金屬元素的總量進行檢測，但現代科學研究表明，許多元素的毒性與其化學形態有關，同種元素的不同形態對環境和人類的影響也不一樣。在生物學領域中，金屬以何種方式作用于生物體系，其決定因素是金屬元素的化學形態而不是其總量。因而在現代環境科學研究中不僅要對元素的總量進行測定，更需對其進行形態分析，以了解化合物在環境中的賦存形態、遷移轉化規律及其毒理效應。
     
     方法原理 
     化學形態分析主要采用色譜法。對一些具有揮發性的化合物，氣相色譜(GC)是主要的分析手段。但由于一般色譜檢測器對大多數金屬元素的測定不夠靈敏和，使得GC在有機金屬化合物的形態分析方面受到許多限制。原子吸收光譜(AAS)作為元素檢測器與GC聯用已成為金屬形態分析的主要方法，這種聯用技術既具備GC分離能力強、基體干擾少等優點，也具備AAS靈敏度高和選擇性好的特點，彌補了GC檢測器對金屬不靈敏和AAS對同一元素的不同形態無法區分的缺陷。
     
     GC-AAS聯用裝置如圖1所示。它的原理是：待測樣品由進樣口注入，在氣化室氣化后由載氣帶入色譜柱，由于進入色譜柱的待分離組分具有不同的物理或化學性質，它們在固定相和流動相中具有不同的分配系數，當這些組分隨著流動相(載氣)移動時，它們在兩相間反復多次分配，從而使各組分得到完全分離，分離后的各組分在載氣和輔助尾吹氣的共同作用下進入加熱的不銹鋼管，分解后得到待測物的元素態并通過T型管的吸收管進入石英原子化器并被原子吸收儀測定。
     
     方法應用 
     GC-AAS聯用技術的發展使得許多由單一的色譜法無法檢測到的痕量有機金屬化合物的形態得到靈敏測定，同時也將AAS的應用由測定單一元素的總量擴展到形態分析領域。
     GC-AAS聯用的關鍵是接口部分的設計，本實驗室發展的GC-AAS聯用技術的接口具有以下優點：
     1. T型石英管較長，可使原子在光路內的滯留時間增加，且樣品在進入吸收管以前原子化，到達吸收管之前有一段距離使之降溫，比直接加熱T型管獲得的靈敏度高，有利于提高測定靈敏度；
     2. 選用0.5-1.0mm內徑的不銹鋼管傳送，克服了樣品在傳送過程中由于擴散而造成的譜帶展寬，獲得了滿意的分離效果；
     3. 不銹鋼管口進入到T型吸收管的交點處，使其盡量靠近空心陰極燈的光束而又不阻擋光束，同時可避免在其中分解的待測組分在吸收管前的擴散，獲得好的峰型。
     目前GC-AAS聯用方法已廣泛用于環境和生物樣品分析、飼料檢測、精細化工分析及藥物檢測等方面，多為痕量有毒有機金屬化合物的形態分離與測定，典型的有有機汞、有機硒、有機鍺、有機錫等的形態分析。本課題組先后完成了空氣中二甲基汞(DMM)、DEM、甲基汞(MMC)、乙基汞(EMC)和苯基汞(PMC)的形態分析、生物樣品中MMC的分析、土壤及底泥中MMC、EMC、PMC的分離測定(圖2)和二甲基硒、二乙基硒和二甲基二硒的形態分析。有關的研究1998年獲得中國科學院自然科學二等獎。
     發展前景 
     由于GC-AAS聯用既避免了AAS用于形態分析時需將所測形態單獨從基體中分離出來的復雜操作，又克服了傳統GC檢測器對環境中痕量有機金屬化合物不靈敏的缺點，因而廣泛適用于環境及生物樣品中極性差別不大、在一定的加熱溫度下有揮發性但熱穩定、原子化溫度較低的有機金屬化合物，如烷基汞、硒、錫、鍺和鉛等的形態分析。若與新興的樣品前處理技術，如微波萃取、固相萃取、固相微萃取等聯用，可大大縮短GC-AAS的分析時間，使之更適合現代環境分析快速、準確的要求。但對于Hg2+和飽和烷基汞、Se4+和飽和烷基硒這兩類極性差別很大，以及砷化物這類不易揮發、熱不穩定的化合物的分離測定，GC-AAS的使用還受到一定的限制。