對于高效液相色譜儀在水環(huán)境監測中的應用及其前景

論文摘要：浙江省上虞市地理環(huán)境特殊，具有豐富的水資源，隨著(zhù)近些年浙江省上虞市的產(chǎn)業(yè)承接建設及其經(jīng)濟發(fā)展對當地的環(huán)境造成了一定的影響?；趪覍λh(huán)境的要求以及本監測站在實(shí)際監測過(guò)程中的實(shí)際要求需要，在針對水環(huán)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(shí)際的應用過(guò)程中可以發(fā)現高效液相色譜儀在對于水環(huán)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(shí)還可以與其他的先進(jìn)儀器與軟件進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，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(huán)境監測中的應用及其未來(lái)可能的發(fā)展前景。

論文關(guān)鍵詞：高效液相色譜儀；水環(huán)境；監測；前景

一、高效液相色譜儀及其技術(shù)簡(jiǎn)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(jīng)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(fā)展起來(lái)的。它與經(jīng)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(huì )引起高阻力，需用高壓輸送流動(dòng)相，故又稱(chēng)高壓液相色譜。又因分析速度快而稱(chēng)為高速液相色譜。

高效液相色譜儀的系統由儲液器、泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動(dòng)相被高壓泵打入系統，樣品溶液經(jīng)進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相，被流動(dòng)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(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)反復多次的吸附-解吸的分配過(guò)程，各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別，被分離成單個(gè)組分依次從柱內流出，通過(guò)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(xué)器件，用于區分、記錄或指示環(huán)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(shí)，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(lái)。

二、高效液相色譜儀的應用

高效液相色譜儀在水環(huán)境監測中的應用主要分為三個(gè)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(jìn)行監測；另一方面是利用其高效分離的技術(shù)特點(diǎn)在對水體中污染物質(zhì)總量的監測的基礎之上對不同價(jià)態(tài)及其形態(tài)的污染物進(jìn)行分類(lèi)定量監測。

（一）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(jiàn)污染物的重點(diǎn)監測。根據國家的相關(guān)要求及其本站的實(shí)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(yíng)養元素（氮、磷、鉀等）、特殊元素（硒、氯、硫等）。通過(guò)如上監測對水體的日常污染狀況進(jìn)行把握與評價(jià)。同時(shí)，傳統污染物的監測還包括了對特定企業(yè)排污點(diǎn)的污水監測，作為其環(huán)保達標的重要依據。

（二）對水體中的有機物

在傳統的污染物的基礎之上工業(yè)以及農業(yè)淋容等多方面因素會(huì )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(guò)程中傳統的監測方法無(wú)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(jìn)行定型的同時(shí)進(jìn)行定量的監測。主要監測的項目包括了，工業(yè)有機污染物（氰化物、）揮發(fā)酚、石油類(lèi)、總有機物等）、農業(yè)有機物（如殺蟲(chóng)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(jìn)行評價(jià)，另一方面可以鑒別污染物種類(lèi)進(jìn)而對排查污染源提供一定的幫助。

（三）對不同價(jià)態(tài)及其形態(tài)的污染物的監測

同種化學(xué)元素的不同存在價(jià)態(tài)以及形態(tài)對其生物毒性的影響至關(guān)重要。比如鉻元素在水體中存在三價(jià)與六價(jià)之分，其中三價(jià)鉻毒性較小且對在較大濃度范圍內對人體有益，而六價(jià)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(huán)境的監測過(guò)程中傳統的六價(jià)鉻的監測方法是利用六價(jià)鉻與二苯碳酰二肼的顯色反映進(jìn)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(jìn)而使得對水體環(huán)境的判斷失準。采用高效液相色譜儀能夠同時(shí)監測同種元素的不同價(jià)態(tài)進(jìn)而對水體的污染物及其毒性進(jìn)行更好的定量分析，為后續的環(huán)境評價(jià)與治理奠定基礎。

三、高效液相色譜儀的特點(diǎn)

（一）高效液相色譜儀的準確性

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(gè)方面：一方面高效液相色譜儀為全自動(dòng)檢測儀器，在避免了人為誤差出現的同時(shí)降低了機械誤差。而機械誤差經(jīng)過(guò)標準物質(zhì)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(guò)程中誤差較小。同時(shí)，在另一方面高效液相色譜儀在監測原理上同樣優(yōu)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(fā)的峰值為測定濃度結果，在測定過(guò)程中的波動(dòng)式消耗會(huì )使得測量結果較實(shí)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(xiàn)的面積來(lái)代替相對體積內的總量，在計算優(yōu)化方面更具備準確性。

（二）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(gè)方面：

1、高效液相色譜儀的檢測效率本身，樣品從進(jìn)樣到出結果僅需要30秒作用的時(shí)間對于單向測定，此時(shí)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(guò)程中。利用高效液相色譜儀進(jìn)行測定可以單次進(jìn)樣多指標共同檢測的效果，大大的降低了進(jìn)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(jìn)樣機制，在前一樣品轉移到檢測室后，后一樣品既可以做進(jìn)樣處理，在監測相同的項目指標的情況下，連續進(jìn)樣與單獨進(jìn)樣的監測效率提高越30%。

此外，通過(guò)高效液相色譜儀與質(zhì)譜儀的連用可以實(shí)現在定量分析的基礎之上進(jìn)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(guò)程。進(jìn)而，降低了監測的時(shí)間。

（三）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(zhì)的廣泛性，其監測項目幾乎涵蓋了水體環(huán)境監測的所有基礎項目。包括了重金屬的測定、營(yíng)養元素的測定、其他離子的測定、不同價(jià)態(tài)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(huán)芳烴類(lèi)化合物的測定、酚類(lèi)化合物的測定、苯胺類(lèi)化合物的測定、鄰苯二甲酸酯類(lèi)化合物的測定、氯聯(lián)苯和鹵代化合物的測定、苯基脲類(lèi)化合物的測定、酞酸酯類(lèi)化合物的測定等等。幾乎涵蓋了所有類(lèi)別的污染物種類(lèi)，使得在實(shí)際的操作過(guò)程中可以根據不同的監測目標與監測目的進(jìn)行合適的項目選擇。

四、高效液相色譜儀的應用前景

（一）與評價(jià)軟件連用

高效液相色譜儀與評價(jià)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(jià)軟件對獲得數據進(jìn)行進(jìn)一步處理的過(guò)程。通過(guò)與評價(jià)軟件的連用可以達到在監測的過(guò)程中根據不同的監測目的進(jìn)行合理的評價(jià)結果輸出的方式。進(jìn)一步使得環(huán)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(gè)方面：一方面是利用評價(jià)軟件的評價(jià)功能對超標樣品進(jìn)行篩選。在測定前利用標準物質(zhì)對環(huán)境標準進(jìn)行測定。而在測定的過(guò)程中利用評價(jià)軟件的篩選功能自動(dòng)對超標樣品進(jìn)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(huán)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(huán)境效應權重針對同一樣品的權指標測定項目進(jìn)行評價(jià)報告的生成。在測定的過(guò)程中自動(dòng)的對比國家環(huán)境標準，進(jìn)而生成科學(xué)的環(huán)境評價(jià)報告，為后續的環(huán)境治理提供一定的依據。

（二）與質(zhì)譜儀連用

高效液相色譜儀只能夠定性的分析被監測物質(zhì)，或者通過(guò)對吸收光譜的設定來(lái)測定特定物質(zhì)的濃度，而對于未知物質(zhì)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(guò)程中測定項目具有一定的盲目性。通過(guò)高效液相色譜儀與質(zhì)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(zhì)種類(lèi)以及物質(zhì)濃度。方便并拓寬了水環(huán)境監測的廣度。

（三）與連續進(jìn)樣裝置的連用

高效液相色譜儀具有一定的連續進(jìn)樣能力。但是，此種進(jìn)樣依舊采用手動(dòng)的模式進(jìn)行。在手動(dòng)模式下，一方面對進(jìn)樣效率的提高程度不顯著(zhù)。另一方面則表現為對進(jìn)樣的準確程度不精確。因此，采用高效液相色譜儀與連續進(jìn)樣裝置的連用在進(jìn)一步提高工作效率的同時(shí)，保障了進(jìn)樣的準確性與測定的自動(dòng)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(jīng)驗，討論了高效液相色譜儀在水環(huán)境監測過(guò)程中的應用。通過(guò)對其原理構造的梳理，找到其在實(shí)際的過(guò)程中的實(shí)際應用領(lǐng)域。同時(shí)，對其工作過(guò)程中的特點(diǎn)進(jìn)行總結，找到了其高效性、準確性、廣泛性等基本特征。同時(shí)，基于高效液相色譜儀在實(shí)際工作過(guò)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(huán)境監測的未來(lái)應用前景。希望為今后的工作與科研提供一定的理論基礎。