關(guān)于高效液相色譜儀在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)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，隨著近些年浙江省上虞市的產(chǎn)業(yè)承接建設(shè)及其經(jīng)濟發(fā)展對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了一定的影響。基于國家對水環(huán)境的要求以及本監(jiān)測站在實際監(jiān)測過程中的實際要求需要，在針對水環(huán)境的監(jiān)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(yīng)用過程中可以發(fā)現(xiàn)高效液相色譜儀在對于水環(huán)境的基本因素的監(jiān)測方面表現(xiàn)為較高的工作效率以及工作精準(zhǔn)度。同時還可以與其他的先進儀器與軟件進行聯(lián)動，更好的提高工作效率。本文在此基礎(chǔ)之上討論高效液相色譜在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及其未來可能的發(fā)展前景。
論文關(guān)鍵詞：高效液相色譜儀；水環(huán)境；監(jiān)測；前景
一、高效液相色譜儀及其技術(shù)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(jīng)典液相色譜法的基礎(chǔ)上，于60年代后期引入了氣相色譜理論而迅速發(fā)展起來的。它與經(jīng)典液相色譜法的區(qū)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(tǒng)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(tǒng),樣品溶液經(jīng)進樣器進入流動相,被流動相載入色譜柱(固定相)內(nèi),由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數(shù),在兩相中作相對運動時,經(jīng)過反復(fù)多次的吸附-解吸的分配過程,各組分在移動速度上產(chǎn)生較大的差別,被分離成單個組分依次從柱內(nèi)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(xué)器件，用于區(qū)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,樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電信號傳送到記錄儀,數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來。
二、高效液相色譜儀的應(yīng)用
高效液相色譜儀在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用主要分為三個方面：一方面是對傳統(tǒng)監(jiān)測項目指標(biāo)的監(jiān)測；一方面是針對水體中的有機物進行監(jiān)測；另一方面是利用其高效分離的技術(shù)特點在對水體中污染物質(zhì)總量的監(jiān)測的基礎(chǔ)之上對不同價態(tài)及其形態(tài)的污染物進行分類定量監(jiān)測。
（一）對傳統(tǒng)污染物的監(jiān)測
對傳統(tǒng)污染物的監(jiān)測主要是針對日常水體中常見污染物的重點監(jiān)測。根據(jù)國家的相關(guān)要求及其本站的實際監(jiān)測條件，對水體中主要污染物的監(jiān)測包括了重金屬元素（銅、鋅、砷、汞、鎘、鉻等）、營養(yǎng)元素（氮、磷、鉀等）、特殊元素（硒、氯、硫等）。通過如上監(jiān)測對水體的日常污染狀況進行把握與評價。同時，傳統(tǒng)污染物的監(jiān)測還包括了對特定企業(yè)排污點的污水監(jiān)測，作為其環(huán)保達標(biāo)的重要依據(jù)。
（二）對水體中的有機物
在傳統(tǒng)的污染物的基礎(chǔ)之上工業(yè)以及農(nóng)業(yè)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(jiān)測過程中傳統(tǒng)的監(jiān)測方法無法在精度與效率方面達到要求。在此方面應(yīng)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(jiān)測。主要監(jiān)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、總有機物等）、農(nóng)業(yè)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(yī)療污染物、生活污水等）。針對如上的有機物監(jiān)測一方面能夠?qū)λw中有機污染現(xiàn)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(tài)及其形態(tài)的污染物的監(jiān)測
同種化學(xué)元素的不同存在價態(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與六價之分，其中三價鉻毒性較小且對在較大濃度范圍內(nèi)對人體有益，而六價鉻則表現(xiàn)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(jiān)測過程中傳統(tǒng)的六價鉻的監(jiān)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(huán)境的判斷失準(zhǔn)。采用高效液相色譜儀能夠同時監(jiān)測同種元素的不同價態(tài)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(xù)的環(huán)境評價與治理奠定基礎(chǔ)。
三、高效液相色譜儀的特點
（一）高效液相色譜儀的準(zhǔn)確性
與傳統(tǒng)的檢測方法相比較，高效液相色譜儀具有更高的準(zhǔn)確性，這種準(zhǔn)確性主要表現(xiàn)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(xiàn)的同時降低了機械誤差。而機械誤差經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)測過程中誤差較小。同時，在另一方面高效液相色譜儀在監(jiān)測原理上同樣優(yōu)于傳統(tǒng)的監(jiān)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(jié)果，在測定過程中的波動式消耗會使得測量結(jié)果較實際濃度偏低的現(xiàn)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(nèi)的總量，在計算優(yōu)化方面更具備準(zhǔn)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(xiàn)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(jié)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(biāo)共同檢測的效果，大大的降低了進樣的重復(fù)性工作，提高了整體的工作效率。
3、高效液相色譜儀的連續(xù)進樣機制，在前一樣品轉(zhuǎn)移到檢測室后，后一樣品既可以做進樣處理，在監(jiān)測相同的項目指標(biāo)的情況下，連續(xù)進樣與單獨進樣的監(jiān)測效率提高越30%。
此外，通過高效液相色譜儀與質(zhì)譜儀的連用可以實現(xiàn)在定量分析的基礎(chǔ)之上進行定性的監(jiān)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(jiān)測的時間。
（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(xiàn)為對監(jiān)測物質(zhì)的廣泛性，其監(jiān)測項目幾乎涵蓋了水體環(huán)境監(jiān)測的所有基礎(chǔ)項目。包括了重金屬的測定、營養(yǎng)元素的測定、其他離子的測定、不同價態(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(lián)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(jù)不同的監(jiān)測目標(biāo)與監(jiān)測目的進行合適的項目選擇。
四、高效液相色譜儀的應(yīng)用前景
（一）與評價軟件連用
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(shù)據(jù)收集功能以及數(shù)據(jù)計算功能。在高效液相色譜儀對數(shù)據(jù)計算的基礎(chǔ)上結(jié)合電腦的評價軟件對獲得數(shù)據(jù)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(jiān)測的過程中根據(jù)不同的監(jiān)測目的進行合理的評價結(jié)果輸出的方式。進一步使得環(huán)境監(jiān)測具有高效化與準(zhǔn)確性。
在具體的操作層面其可能應(yīng)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(biāo)樣品進行篩選。在測定前利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)樣品進行報警或者標(biāo)紅處理，而對于未超標(biāo)樣品則可以采用忽略的處理方式。最終的數(shù)據(jù)輸出結(jié)果為超標(biāo)樣品編號與濃度。這樣能夠有效的降低環(huán)境監(jiān)測站的工作強度。
另一方面是利用預(yù)設(shè)的國家標(biāo)準(zhǔn)以及不同污染物的環(huán)境效應(yīng)權(quán)重針對同一樣品的權(quán)指標(biāo)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(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，進而生成科學(xué)的環(huán)境評價報告，為后續(xù)的環(huán)境治理提供一定的依據(jù)。
（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(jiān)測物質(zhì)，或者通過對吸收光譜的設(shè)定來測定特定物質(zhì)的濃度，而對于未知物質(zhì)的監(jiān)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(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)種類以及物質(zhì)濃度。方便并拓寬了水環(huán)境監(jiān)測的廣度。
（三）與連續(xù)進樣裝置的連用
高效液相色譜儀具有一定的連續(xù)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(xiàn)為對進樣的準(zhǔn)確程度不精確。因此，采用高效液相色譜儀與連續(xù)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(zhǔn)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(jié)
本文結(jié)合前人的研究結(jié)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(jiān)測過程中的應(yīng)用。通過對其原理構(gòu)造的梳理，找到其在實際的過程中的實際應(yīng)用領(lǐng)域。同時，對其工作過程中的特點進行總結(jié)，找到了其高效性、準(zhǔn)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(xiàn)不足，從與其他設(shè)備的連用角度提出了高效液相色譜儀在水環(huán)境監(jiān)測的未來應(yīng)用前景。希望為今后的工作與科研提供一定的理論基礎(chǔ)。
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