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摘要：气相色谱法因为其自身的优势，比如具有高度的灵敏性、少量的样品用量、较高的分离效能等，被人们广泛应用，比如比较常见的天然产物成分分析、环境样品的污染物分析等。本文从气相色谱技术出发，先简单介绍了气相色谱技术，然后重点探讨了气相色谱技术在环境监测中的应用。
关键词：气相色谱；联用技术；分离
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
近年来，随着社会的快速发展，人们生活水平普遍提高。但与此同时也面临着多种威胁，比如食品安全、环境污染等，气相色谱技术能够分析检测中发挥重要作用，其速度快、效率高，受到人们的青睐。根据气相色谱仪的结构机理与流程，应用气相色谱法实施环境监测工作，以期为我国环保工作提供有利参考依据。
一、色谱法的起源和发展
色谱法又被称之为色层法或者层历法。1940年-1943年蒂西利斯进一步发展了色谱法，发明了迎头法以及吸附色谱法，因为这两项发明让他获得了1948年的诺贝尔化学奖。1941年英国的马廷和辛吉两位科学家更进一步发展了色谱法，开创了一个新的分配色谱时代，并因此而获得了1952年的诺贝尔化学奖。在液—液分配色谱法的研究过程中，马廷回忆道：用一根长仅一英尺的色谱柱对氨基酸进行分离得出的结果往往出乎意料。之后各国的科学家又对色谱法进行理论和实践中的发展。
1959年这一节点上又出现了新的凝腔渗透色谱法，这种方法是以分子的大小进行分离而得。1967年时，生物亲和色谱又出现，这种色谱分离过程是以生活特异性来完成的。20世纪60年代末，近代高压液相色谱法得到新的发展，这种技术发展的根基在于采纳了高压、均匀微颗粒填料以及其他新的检测技术。这种液相色谱从而在分析速度、分离效率等方面实现飞跃发展。同时，高效的薄层色谱也相应地发展起来。
二、气相色谱技术概述
（一）、气相色谱技术的内涵
气相色谱法，英文全称为gas chromatography ，人们一般将其简称为GC，出现于20 世纪50 年代，是目前色谱法中应用最为广泛的一种分析方法。它将惰性气体作为载体，然后将样品带入气相色谱仪，然后再进行分析。这种方法比较适用于易挥发性液体、气体混合物、固体检测，分离效果非常好。
（二）、气相色谱技术的原理
气相色谱技术被广泛运用，其基本原理如下：混合物中的各组份借助一种流动相的带动作用，当期直接流经另外一种固定相时，由于固定相对混合物中的各组份的作用是不一样的，这就直接导致各组份在固定相的滞留时间不一致，那么人们就可以直接分离出混合物中的各组份。等混合物中的各组份分离成功之后，它们会因为流动相的作用，逐一进入检测器系统，然后再进行非电量转换，最终转换成与其浓度比例相符的电讯号。
三、气相色谱仪的结构机理与工作流程
（一）、气相色谱仪的结构机理
把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其主要包括气—液分配色谱与气—固吸附色谱。把气体作为流动相具有以下两点优势：①由于气体扩散系数强，所以组分可以在两相之间实现快速传质与高效分离。②由于气体粘度小，所以色谱柱内流动阻力不高；
高压气体容器负责提供He、H2等载气，由于载气流量、柱长、柱子装填方法与固定相粒度各不相同，所以必须进行适当调整相应压力，最后利用预热盘旋管和热导池检测器的参比池将载气置入柱子内。因为柱子入口处装置有气体进样设备或液体试样进样设备，所以从柱子排出载气后，一定要经过热导池的工作池，在大气中才能完全放空，注意载气流量的监控由安装在柱前与柱后的相应流量计负责。
色谱柱的常用材料是不锈钢管与玻璃管，其内径要小于4mm，如果柱内有填料，且呈U形或螺旋形状态，就要在恒温箱柱内实行装置。分析目的决定色谱柱的装置长度，但在实际装置过程中，通常采用200～600cm的色谱柱。
（二）、气相色谱仪的工作流程
气相色谱仪的工作流程可以分为以下几点：①气流系统。把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其中气体指的是载气。气流系统由载气和检测器所需的助燃气、净化所需的脱氧管和干燥管、燃烧气所需的阀件、测量所需的流量计和压力表组成。②分离系统。分离系统由相应色谱柱恒温炉、电气控制部件、色谱柱和分离所需的进样器组成。③检测、记录与数据处理系统。检测、记录与数据处理系统由相应积分仪、电气部件、微处理机、检测器和记录器组成。
四、气相色谱技术在环境监测中的应用
气相色谱技术在分析检测中得到广泛的应用，这里以相色谱技术在食品方面的分析检测为例，探讨这种技术的具体应用。
（一）、气相色谱在水污染监测中的应用
气相色谱法目前应用十分广泛，这其中涵盖了杂质的分离、食品药品的成分分析、刑事司法鉴定等领域，尤其在环境污染物检测中有着独特的机理作用。随着有毒有害有机污染物对空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重，有机污染物的监测已得到世界各国的重视。在日常生产工作中，常用的CODCr以及CODMn这两种检测方法都有着很大的局限性，例如对多环芳烃、苯系物、PCB等诸多强致癌物的检测束手无策，对于有机污染物的检测，目前比较流行的检测方法有GC、HPLC等，其中GC法的推廣意义更加广阔，这种方法相对来讲价格比较低廉、操作也比较方便，因此备受各界关注。目前在美、日等国的有机污染物检测中，GC方法占比呈现绝对优势。
气相色谱分析法在环境检测中有着独特的应用空间，其针对对象主要为废水分析，尤其是在水中的多组有机物分析中，GC已然成为了强有力的成分分析工具，同时配合的MS在信息结构分析中也发挥着重要的作用，这两者互相渗透配合已经在环境检测中成为工作人员有力的工具。
（二）、监测农药残留
我国属于一个农业大国，在农业生产中，很多的病虫害严重影响农产品产量，人们就采用农药，一方面，有效治理农产品中的病虫害，提高产量；另一方面，由于农药的不规范使用，导致很多农产品中残留一些农药成分，比如存在于蔬菜、水果中的有机氯，严重影响人们的身心健康。因此，人们运用气相色谱技术，检测食品中的农药残留。就目前情况来看，人们可以借助GC/ECD 气相色谱法，检测出食品中残留的有机氯农药，比如充分利用GC/NPD 气相色谱法，有效检测出食品中的有机磷；GC/FPD 气相色谱则可以有效检测出有机硫和有机磷。
（三）、重金属检测
食品中除了残留农药、兽药之外，还存在很多的重金属，比如铅、汞、砷等，人们食用这些带有重金属的食品之后，这些重金属就直接进入人体，而且根本就无法排除，当这些重金属在人体中不断累积，到了一定程度之后，则会严重影响人们的身心健康。因此，人们还需要运用气相色谱技术，加强食品的重金属含量检测。
（四）、监测空气中的有毒气体
现阶段，我国GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》与GB/T 18883-2002《室内空气质量》均与室内挥发有机物检测有关，而ISO标准检测则是这些标准的主要来源。由于液态标注物质的准确度、精密度和正确度不高，加上样本处理时间和分析时间过长，所以人为因素、自然因素和环境因素等均会造成直接性影响气态有机物的校准结果。美国环境保护局针对这一情况，应用灌采样模式对气态有机物进行测试、分析、处理，发现最终校准结果具有较高的准确性和可靠性，但因测试仪器设备过于昂贵，所以不建议采用该方法监测空气中的有毒气体。
五、气相色谱技术的新发展
由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术，是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。
联用技术在提高分析方法准确性、灵敏性方面有着较大的优势，尤其在复杂混合物的分辨过程中更是十分灵敏，在这一过程中，两种手段的获取方案将会导致不同的功能结果出现。在色谱领域中，其中涵盖了气相色谱、GC、MS、LC等方法的联用。色谱分析法在混合物分离、分析过程中有灵敏度高、分析速度快的优势，将会在复杂混合物的分离、分析中得以广泛应用。当然，色谱分析法本身在定量分析有很大优势，但定性分析中因为主要依据保留值，复杂的未知混合物进行定性分析有着较大差别。
在此要指出的是，如MS、IR、NMR等色谱分析方法，虽然具有较高的结构鉴定作用，但是并不当然具有分析、分离功能，因此在复杂混合物签定实践中并不能直接进行适用。将色谱与谱学方法进行有机的结合，因此产生的联用技术，将会将两者的优势结合起来，因此将会成为复杂混合物分析、分离的有效方法和手段。联用技术将会成为下一步化学分析、分离技术的主要发展方向之一。
结束语
近些年以来，气相色谱分析法与计算机信息技术结合起来，学者们将设计成气相色谱专家系统。这种系统是具有大量色谱分析方法的计算机软件系统，在人工智能技术的应用过程中，模拟色谱专家将会通过专门知识以及经验进行判断、推理等，这种专家水平的解决方法将会被存储到计算机程序当中以备查用。
参考文献
[1] 韦进宝,钱沙华.环境分析化学[M].化学工业出版社,2002.
[2] 傅若农.近两年国内气相色谱的进展[J].分析试验室，2011（05）:88-122.
[3] 周良模.气相色谱新技术[M].科学出版社,1994.
关键词：气相色谱；联用技术；分离
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
近年来，随着社会的快速发展，人们生活水平普遍提高。但与此同时也面临着多种威胁，比如食品安全、环境污染等，气相色谱技术能够分析检测中发挥重要作用，其速度快、效率高，受到人们的青睐。根据气相色谱仪的结构机理与流程，应用气相色谱法实施环境监测工作，以期为我国环保工作提供有利参考依据。
一、色谱法的起源和发展
色谱法又被称之为色层法或者层历法。1940年-1943年蒂西利斯进一步发展了色谱法，发明了迎头法以及吸附色谱法，因为这两项发明让他获得了1948年的诺贝尔化学奖。1941年英国的马廷和辛吉两位科学家更进一步发展了色谱法，开创了一个新的分配色谱时代，并因此而获得了1952年的诺贝尔化学奖。在液—液分配色谱法的研究过程中，马廷回忆道：用一根长仅一英尺的色谱柱对氨基酸进行分离得出的结果往往出乎意料。之后各国的科学家又对色谱法进行理论和实践中的发展。
1959年这一节点上又出现了新的凝腔渗透色谱法，这种方法是以分子的大小进行分离而得。1967年时，生物亲和色谱又出现，这种色谱分离过程是以生活特异性来完成的。20世纪60年代末，近代高压液相色谱法得到新的发展，这种技术发展的根基在于采纳了高压、均匀微颗粒填料以及其他新的检测技术。这种液相色谱从而在分析速度、分离效率等方面实现飞跃发展。同时，高效的薄层色谱也相应地发展起来。
二、气相色谱技术概述
（一）、气相色谱技术的内涵
气相色谱法，英文全称为gas chromatography ，人们一般将其简称为GC，出现于20 世纪50 年代，是目前色谱法中应用最为广泛的一种分析方法。它将惰性气体作为载体，然后将样品带入气相色谱仪，然后再进行分析。这种方法比较适用于易挥发性液体、气体混合物、固体检测，分离效果非常好。
（二）、气相色谱技术的原理
气相色谱技术被广泛运用，其基本原理如下：混合物中的各组份借助一种流动相的带动作用，当期直接流经另外一种固定相时，由于固定相对混合物中的各组份的作用是不一样的，这就直接导致各组份在固定相的滞留时间不一致，那么人们就可以直接分离出混合物中的各组份。等混合物中的各组份分离成功之后，它们会因为流动相的作用，逐一进入检测器系统，然后再进行非电量转换，最终转换成与其浓度比例相符的电讯号。
三、气相色谱仪的结构机理与工作流程
（一）、气相色谱仪的结构机理
把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其主要包括气—液分配色谱与气—固吸附色谱。把气体作为流动相具有以下两点优势：①由于气体扩散系数强，所以组分可以在两相之间实现快速传质与高效分离。②由于气体粘度小，所以色谱柱内流动阻力不高；
高压气体容器负责提供He、H2等载气，由于载气流量、柱长、柱子装填方法与固定相粒度各不相同，所以必须进行适当调整相应压力，最后利用预热盘旋管和热导池检测器的参比池将载气置入柱子内。因为柱子入口处装置有气体进样设备或液体试样进样设备，所以从柱子排出载气后，一定要经过热导池的工作池，在大气中才能完全放空，注意载气流量的监控由安装在柱前与柱后的相应流量计负责。
色谱柱的常用材料是不锈钢管与玻璃管，其内径要小于4mm，如果柱内有填料，且呈U形或螺旋形状态，就要在恒温箱柱内实行装置。分析目的决定色谱柱的装置长度，但在实际装置过程中，通常采用200～600cm的色谱柱。
（二）、气相色谱仪的工作流程
气相色谱仪的工作流程可以分为以下几点：①气流系统。把气体作为流动相的色谱过程称为气相色谱，其中气体指的是载气。气流系统由载气和检测器所需的助燃气、净化所需的脱氧管和干燥管、燃烧气所需的阀件、测量所需的流量计和压力表组成。②分离系统。分离系统由相应色谱柱恒温炉、电气控制部件、色谱柱和分离所需的进样器组成。③检测、记录与数据处理系统。检测、记录与数据处理系统由相应积分仪、电气部件、微处理机、检测器和记录器组成。
四、气相色谱技术在环境监测中的应用
气相色谱技术在分析检测中得到广泛的应用，这里以相色谱技术在食品方面的分析检测为例，探讨这种技术的具体应用。
（一）、气相色谱在水污染监测中的应用
气相色谱法目前应用十分广泛，这其中涵盖了杂质的分离、食品药品的成分分析、刑事司法鉴定等领域，尤其在环境污染物检测中有着独特的机理作用。随着有毒有害有机污染物对空气、水、土壤及粮食、蔬菜的污染日益严重，有机污染物的监测已得到世界各国的重视。在日常生产工作中，常用的CODCr以及CODMn这两种检测方法都有着很大的局限性，例如对多环芳烃、苯系物、PCB等诸多强致癌物的检测束手无策，对于有机污染物的检测，目前比较流行的检测方法有GC、HPLC等，其中GC法的推廣意义更加广阔，这种方法相对来讲价格比较低廉、操作也比较方便，因此备受各界关注。目前在美、日等国的有机污染物检测中，GC方法占比呈现绝对优势。
气相色谱分析法在环境检测中有着独特的应用空间，其针对对象主要为废水分析，尤其是在水中的多组有机物分析中，GC已然成为了强有力的成分分析工具，同时配合的MS在信息结构分析中也发挥着重要的作用，这两者互相渗透配合已经在环境检测中成为工作人员有力的工具。
（二）、监测农药残留
我国属于一个农业大国，在农业生产中，很多的病虫害严重影响农产品产量，人们就采用农药，一方面，有效治理农产品中的病虫害，提高产量；另一方面，由于农药的不规范使用，导致很多农产品中残留一些农药成分，比如存在于蔬菜、水果中的有机氯，严重影响人们的身心健康。因此，人们运用气相色谱技术，检测食品中的农药残留。就目前情况来看，人们可以借助GC/ECD 气相色谱法，检测出食品中残留的有机氯农药，比如充分利用GC/NPD 气相色谱法，有效检测出食品中的有机磷；GC/FPD 气相色谱则可以有效检测出有机硫和有机磷。
（三）、重金属检测
食品中除了残留农药、兽药之外，还存在很多的重金属，比如铅、汞、砷等，人们食用这些带有重金属的食品之后，这些重金属就直接进入人体，而且根本就无法排除，当这些重金属在人体中不断累积，到了一定程度之后，则会严重影响人们的身心健康。因此，人们还需要运用气相色谱技术，加强食品的重金属含量检测。
（四）、监测空气中的有毒气体
现阶段，我国GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》与GB/T 18883-2002《室内空气质量》均与室内挥发有机物检测有关，而ISO标准检测则是这些标准的主要来源。由于液态标注物质的准确度、精密度和正确度不高，加上样本处理时间和分析时间过长，所以人为因素、自然因素和环境因素等均会造成直接性影响气态有机物的校准结果。美国环境保护局针对这一情况，应用灌采样模式对气态有机物进行测试、分析、处理，发现最终校准结果具有较高的准确性和可靠性，但因测试仪器设备过于昂贵，所以不建议采用该方法监测空气中的有毒气体。
五、气相色谱技术的新发展
由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术，是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。
联用技术在提高分析方法准确性、灵敏性方面有着较大的优势，尤其在复杂混合物的分辨过程中更是十分灵敏，在这一过程中，两种手段的获取方案将会导致不同的功能结果出现。在色谱领域中，其中涵盖了气相色谱、GC、MS、LC等方法的联用。色谱分析法在混合物分离、分析过程中有灵敏度高、分析速度快的优势，将会在复杂混合物的分离、分析中得以广泛应用。当然，色谱分析法本身在定量分析有很大优势，但定性分析中因为主要依据保留值，复杂的未知混合物进行定性分析有着较大差别。
在此要指出的是，如MS、IR、NMR等色谱分析方法，虽然具有较高的结构鉴定作用，但是并不当然具有分析、分离功能，因此在复杂混合物签定实践中并不能直接进行适用。将色谱与谱学方法进行有机的结合，因此产生的联用技术，将会将两者的优势结合起来，因此将会成为复杂混合物分析、分离的有效方法和手段。联用技术将会成为下一步化学分析、分离技术的主要发展方向之一。
结束语
近些年以来，气相色谱分析法与计算机信息技术结合起来，学者们将设计成气相色谱专家系统。这种系统是具有大量色谱分析方法的计算机软件系统，在人工智能技术的应用过程中，模拟色谱专家将会通过专门知识以及经验进行判断、推理等，这种专家水平的解决方法将会被存储到计算机程序当中以备查用。
参考文献
[1] 韦进宝,钱沙华.环境分析化学[M].化学工业出版社,2002.
[2] 傅若农.近两年国内气相色谱的进展[J].分析试验室，2011（05）:88-122.
[3] 周良模.气相色谱新技术[M].科学出版社,1994.