高效液相色譜儀在水環境監測中的應用及其前景

關于高效液相色譜儀在水環境監測中的應用及其前景

　　論文摘要：浙江省上虞市地理環境特殊，具有豐富的水資源，隨著近些年浙江省上虞市的產業承接建設及其經濟發展對當地的環境造成了一定的影響�；�于國家對水環境的要求以及本監測站在實際監測過程中的實際要求需要，在針對水環境的監測上引入了高效液相色譜儀作為基本的檢測手段。在實際的應用過程中可以發現高效液相色譜儀在對于水環境的基本因素的監測方面表現為較高的工作效率以及工作精準度。同時還可以與其他的先進儀器與軟件進行聯動，更好的提高工作效率。本文在此基礎之上討論高效液相色譜在水環境監測中的應用及其未來可能的發展前景。

　　論文關鍵詞：高效液相色譜儀；水環境；監測；前景
　　　
　　一、高效液相色譜儀及其技術簡介

　　高效液相色譜（HPLC)也叫高壓液相色譜、高速液相色譜、高分離度液相色譜等。是在經典液相色譜法的基礎上，于60年代后期引入了氣相色譜理論而迅速發展起來的。它與經典液相色譜法的區別是填料顆粒小而均勻，小顆粒具有高柱效，但會引起高阻力，需用高壓輸送流動相，故又稱高壓液相色譜。又因分析速度快而稱為高速液相色譜。
　　高效液相色譜儀的系統由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統,樣品溶液經進樣器進入流動相,被流動相載入色譜柱(固定相)內,由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數,在兩相中作相對運動時,經過反復多次的吸附-解吸的分配過程,各組分在移動速度上產生較大的差別,被分離成單個組分依次從柱內流出,通過檢測器(能檢測色譜柱流出組分及其量的變化的器件。指機械的、電子的或化學器件，用于區分、記錄或指示環境中某一變量的變化，如溫度、壓力、電荷、電磁輻射、核輻射、粒子或分子等。)時,樣品濃度被轉換成電信號傳送到記錄儀,數據以圖譜形式打印出來。

　　二、高效液相色譜儀的應用

　　高效液相色譜儀在水環境監測中的應用主要分為三個方面：一方面是對傳統監測項目指標的監測；一方面是針對水體中的有機物進行監測；另一方面是利用其高效分離的技術特點在對水體中污染物質總量的監測的基礎之上對不同價態及其形態的污染物進行分類定量監測。
　�。ㄒ唬�對傳統污染物的監測
　　對傳統污染物的監測主要是針對日常水體中常見污染物的重點監測。根據國家的相關要求及其本站的實際監測條件，對水體中主要污染物的監測包括了重金屬元素（銅、鋅、砷、汞、鎘、鉻等）、營養元素（氮、磷、鉀等）、特殊元素（硒、氯、硫等）。通過如上監測對水體的日常污染狀況進行把握與評價。同時，傳統污染物的監測還包括了對特定企業排污點的污水監測，作為其環保達標的重要依據。
　�。ǘ�）對水體中的有機物
　　在傳統的污染物的基礎之上工業以及農業淋容等多方面因素會對水體中造成一定的有機物污染，在針對有機物的污染監測過程中傳統的監測方法無法在精度與效率方面達到要求。在此方面應用高效液相色譜儀在對有機物進行定型的同時進行定量的監測。主要監測的項目包括了，工業有機污染物（氰化物、）揮發酚、石油類、總有機物等）、農業有機物（如殺蟲劑、除草劑、消化抑制劑）、特殊有機物（微生物代謝物、醫療污染物、生活污水等）。針對如上的有機物監測一方面能夠對水體中有機污染現狀進行評價，另一方面可以鑒別污染物種類進而對排查污染源提供一定的幫助。
　　（三）對不同價態及其形態的污染物的監測
　　同種化學元素的不同存在價態以及形態對其生物毒性的影響至關重要。比如鉻元素在水體中存在三價與六價之分，其中三價鉻毒性較小且對在較大濃度范圍內對人體有益，而六價鉻則表現為較強的生物毒性，在較低濃度下對人體造成較大危害。在水環境的監測過程中傳統的六價鉻的監測方法是利用六價鉻與二苯碳酰二肼的顯色反映進行檢測的。這種檢測方式由于收到氧化還原條件的影響容易造成較大誤差，進而使得對水體環境的判斷失準。采用高效液相色譜儀能夠同時監測同種元素的不同價態進而對水體的污染物及其毒性進行更好的定量分析，為后續的環境評價與治理奠定基礎。

　　三、高效液相色譜儀的特點

　�。ㄒ唬└咝б合嗌�譜儀的準確性
　　與傳統的檢測方法相比較，高效液相色譜儀具有更高的準確性，這種準確性主要表現在兩個方面：一方面高效液相色譜儀為全自動檢測儀器，在避免了人為誤差出現的同時降低了機械誤差。而機械誤差經過標準物質的校訂之后可以得到很好的控制，這就決定了高效液相色譜儀在監測過程中誤差較小。同時，在另一方面高效液相色譜儀在監測原理上同樣優于傳統的監測方法，以火焰原子吸收測量水體中的重金屬濃度為例，其以火焰原子激發的峰值為測定濃度結果，在測定過程中的波動式消耗會使得測量結果較實際濃度偏低的現象。而采用高效液相色譜儀則是利用全部曲線的面積來代替相對體積內的總量，在計算優化方面更具備準確性。

　�。ǘ�）高效液相色譜儀的高效性
　　高效液相色譜儀的高效性主要表現為三個方面：
　　1、高效液相色譜儀的檢測效率本身，樣品從進樣到出結果僅需要30秒作用的時間對于單向測定，此時間還具有一定的下降空間。
　　2、高效液相色譜儀的多重測定效率。在針對多項目的測定過程中。利用高效液相色譜儀進行測定可以單次進樣多指標共同檢測的效果，大大的降低了進樣的重復性工作，提高了整體的工作效率。
　　3、高效液相色譜儀的連續進樣機制，在前一樣品轉移到檢測室后，后一樣品既可以做進樣處理，在監測相同的項目指標的情況下，連續進樣與單獨進樣的監測效率提高越30%。
　　此外，通過高效液相色譜儀與質譜儀的連用可以實現在定量分析的基礎之上進行定性的監測。一方面省略了定性檢測的二次步驟，另一方面降低了樣品前處理的難度與過程。進而，降低了監測的時間。
　�。ㄈ�）高效液相色譜儀的廣泛性
　　高效液相色譜儀的廣泛性主要表現為對監測物質的廣泛性，其監測項目幾乎涵蓋了水體環境監測的所有基礎項目。包括了重金屬的測定、營養元素的測定、其他離子的測定、不同價態的測定、有機物的測定等等諸多方面。尤其是其針對有機物的測定方面還可以細致劃分為多環芳烴類化合物的測定、酚類化合物的測定、苯胺類化合物的測定、鄰苯二甲酸酯類化合物的測定、氯聯苯和鹵代化合物的測定、苯基脲類化合物的測定、酞酸酯類化合物的測定等等。幾乎涵蓋了所有類別的污染物種類，使得在實際的操作過程中可以根據不同的監測目標與監測目的進行合適的項目選擇。

　　四、高效液相色譜儀的應用前景

　�。ㄒ唬┡c評價軟件連用
　　高效液相色譜儀與評價軟件連用主要是利用高效液相色譜儀的數據收集功能以及數據計算功能。在高效液相色譜儀對數據計算的基礎上結合電腦的評價軟件對獲得數據進行進一步處理的過程。通過與評價軟件的連用可以達到在監測的過程中根據不同的監測目的進行合理的評價結果輸出的方式。進一步使得環境監測具有高效化與準確性。
　　在具體的操作層面其可能應用主要分為兩個方面：一方面是利用評價軟件的評價功能對超標樣品進行篩選。在測定前利用標準物質對環境標準進行測定。而在測定的過程中利用評價軟件的篩選功能自動對超標樣品進行報警或者標紅處理，而對于未超標樣品則可以采用忽略的處理方式。最終的數據輸出結果為超標樣品編號與濃度。這樣能夠有效的降低環境監測站的工作強度。
　　另一方面是利用預設的國家標準以及不同污染物的環境效應權重針對同一樣品的權指標測定項目進行評價報告的生成。在測定的過程中自動的對比國家環境標準，進而生成科學的環境評價報告，為后續的環境治理提供一定的依據。
　�。ǘ�）與質譜儀連用
　　高效液相色譜儀只能夠定性的分析被監測物質，或者通過對吸收光譜的設定來測定特定物質的濃度，而對于未知物質的監測則存在一定的不足。此方面的缺陷使得其在使用的過程中測定項目具有一定的盲目性。通過高效液相色譜儀與質譜儀的連用可以在同一樣品測定的情況下測定未知樣品中的特定物質種類以及物質濃度。方便并拓寬了水環境監測的廣度。
　�。ㄈ�）與連續進樣裝置的連用
　　高效液相色譜儀具有一定的連續進樣能力。但是，此種進樣依舊采用手動的模式進行。在手動模式下，一方面對進樣效率的提高程度不顯著。另一方面則表現為對進樣的準確程度不精確。因此，采用高效液相色譜儀與連續進樣裝置的連用在進一步提高工作效率的同時，保障了進樣的準確性與測定的自動化程度。在效率與精度方面對高效液相色譜儀的檢測均是一種提高。

　　五、總結

　　本文結合前人的研究結果以及自身的工作經驗，討論了高效液相色譜儀在水環境監測過程中的應用。通過對其原理構造的梳理，找到其在實際的過程中的實際應用領域。同時，對其工作過程中的特點進行總結，找到了其高效性、準確性、廣泛性等基本特征。同時，基于高效液相色譜儀在實際工作過程中的表現不足，從與其他設備的連用角度提出了高效液相色譜儀在水環境監測的未來應用前景。希望為今后的工作與科研提供一定的理論基礎。

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