GC-7800型气相色谱仪
仪器简介：GC-7800型气相色谱仪是基...
气相色谱法是一种较为先进的检测方法，现广泛应用于环境监测领域。在环境监测中使用气相色谱法，可以精确而细致地探测空气中酸性化合物等物质的含量，其最终结果为更好地改善环境污染提供了更多解决方案。考虑到环境中VOCs (volatile organic compounds，挥发性有机物）的浓度非常低，分析和测试难度较高，目前，气相色谱法采用通过抽样泵吸入VOCs的方法，将其密封并送往实验室进行分析，例如，环境保护署建议使用氟乙烯（Tedlar）包收集大气中的VOCs[1,2]。使用收集包法收集VOCs价格较低，还可以多次使用，但在操作过程中具有非常容易受到污染、样品储存时间较短等缺点，并且往往会含有上次分析的残留物质。
1 相关理论基础
1.1 气相色谱法介绍
气相色谱法是一种应用于环境监测的常用方法，这一方法具有简单、灵敏、选择性强等特点，与许多技术人员普遍采用的其他环境监测方法相比，更便于实际操作。
气相色谱法的主要特点是，其可以将某些化合物转换成另一种更容易探测的化合物，然后对其进行定量分析，使监测数据更加精确，从而有效提高色谱监测的效率，确保监测的选择性和敏感性。
1.2 环境大气VOCs监测系统原理
环境大气VOCs监测系统根据热压减压法开发制成，主要由热减压、气相色谱和数据处理部分组成。其具体工作程序可以分为三个阶段:
第一步：VOCs富集。气相色谱仪的热脱附装置具有吸附管(内填吸附剂)、冷阱(内填吸附剂)两级结构，首先使用氮和高温清洗吸附管和冷阱中的杂质，并对空气收集采样；然后将其进行冷却至室温；最后，再次加热使VOCs回到了由气体驱动的气相色谱仪中。
第二步：VOCs检测。VOCs进入色谱柱后，由于不同种类的VOCs具有不同物理特性，还会有气体和液体状态。因此，VOCs的不同成分可以通过特定的长列色谱仪分离，然后按色谱顺序传递给探测器。
第三步：VOCs数据处理。探测器上的数字信号将被传输到计算机中，最终处理得到色谱图，再通过计算机的多个数据处理算法分析色谱图，最终获得VOCs分子浓度。
1.3 气相色谱法的特点
1.3.1 稳定性较高
气相色谱法是一种先进、有效的监测方法，可以大幅改善一些实验样本的特性，例如，高温下稳定性较低的实验样品，为使其能被更好地应用于实验，可以将其变成高温时稳定性较高的热稳定耦合样品[3]。
1.3.2 环保性较高
气相色谱法是一种极具优越性的监测方法，自从此方法被发明以来，其在环境监测方面发挥了重要作用。利用气相色谱法，可以更加绿色、高效地进行环境监测。例如，当空气中的污染物质转化为更易挥发的化学成分后，利用气相色谱法可以对其清洁有效地回收，并大幅度提高加工效果，这是传统回收监测方法无法做到的，因此气相色谱仪可以广泛传播。
2 气相色谱法在环境监测当中的应用分析
气相色谱法是一种有效而精确的监测方法，与过去的环境检测方法截然不同。气相色谱法可以在几个不同的环境中进行成分分析，这也是此项技术可以被广泛传播的主要原因之一。因为气相色谱法操作简单，检测快速，推动这项技术能够更广泛地用于环境监测，包括监测水中的各种有机污染物等。此外，气相色谱法还可以用来监测大气和土壤污染，在环境监测领域发挥出巨大作用。
2.1 VOCs重叠峰的数学描述
在进行VOCs重叠峰解析之前，必须选择一个合适的数学模型来描述其特性，并遵循一个没有足够参数和适应性的选择原则。由于VOCs颜色光谱的形状与高斯分布相匹配，因此可以选择高斯函数来描述VOCs重叠峰。
2.2 气相色谱法在监测中的应用分析
烷梭酸、丙烯酞胺具有可溶性较高的特点，因此，须使用分离方法来监测大气中这两种物质的浓度。使用气相色谱法进行监测不仅可以提高分离效率，还可以精确地控制大气中两种物质的浓度[4]。
2.3 在大气监测检验当中的具体应用
气相色谱法应用广泛，不仅可以用于水环境监测，其中还拥有可以用于空气监测的技术成分。该方法的应用不仅减少了人力成本，还能降低物质和能量的损失，并且获得更准确的评估结果。
2.4 气相色谱在土壤监测中的应用
随着现代农业技术的不断应用，大量农药也被选用于农业生产，这些农药对土壤环境破坏很大。使用气相色谱法可以提高监测效率，在很大程度上防止了土壤中杀虫剂的滥用，有助于减少土壤污染，并为制定适当的田间管理措施提供了必要依据。
2.5 应用导数法和曲线拟合法处理空气VOCs谱图
2.5.1 导数法对空气VOCs谱图识别
根据导数方法，对VOCs空气样本进行光谱识别，可以精确地识别出单峰峰值。
2.5.2 最小二乘法曲线拟合VOCs色谱峰
Origin是由OriginLab公司开发的数据处理软件，主要功能为数据分析处理，包括信号处理、峰值分析、曲线适应等，本文使用“Peak Analyzer”函数来计算大气中VOCs的顶点和峰值覆盖面积，并将其与算法顶点大小进行比较，以验证算法的真实性。实际验证可以得出，算法偏离顶点不超过4%，因此，该方法可以用来确定VOCs光谱中的色谱峰值。
2.6 气相色谱法应用须知
气相色谱（gas chromatography，简称GC）是20世纪50年代出现的一项重要科学技术，其广泛应用于工业、农业、国防、建筑、科学研究。气相色谱法可以对气体和固体进行分离，例如，使用惰性材料可以在纯乙烯中分离和测量甲烷、乙炔、丙烯的混合物含量。由于样品通过气体快速传输，组件可以在移动阶段和固定阶段间实现平衡。近年来，气相色谱法引入了具有更高灵敏度的探测器，使其具有更大的分析优势、便于广泛应用。使用气相色谱法进行环境监测时，要确保监测数据的真实性和准确性。
首先，使用者须知试剂具有一定的普遍可用性，因此其可以保证监测和分析的顺利进行。
其次，监测时须选择容易控制、性质温和的化学品，避免引起排斥或副作用。
最后，在监测过程中，应结合实际需求，以确保监测效率、避免污染。
3 结论
当前，许多国家面临着环境管理和研究问题，特别是在环境监测方面，我国许多专家已加强对这一问题的研究工作，以便为改善环境污染提供更多的解决方案。本文为识别VOCs彩色图中的光谱峰值提供了正确算法，通过导数来确定色谱峰值，精确识别光谱顶点特征，并合理计算峰值面积。
