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高效液相色谱法及环境监测分析中的应用概述

引言

近期媒体报道说新冠病毒有气溶胶传播的可能性。如果新冠有此特性对防控带来更多麻烦，我们可能四月中旬采暖期结束前，买不到雾霾口罩而烦恼，宅在家中因开不开窗户也许会吵一架。我们知道冬季采暖期间，北方城市会频繁出现雾霾天气。出现雾霾意味着空气中气溶胶浓度比平时增高，气溶胶是否载着新冠病毒尚未明确，但雾霾中溶胶含有多种毒物，其中含有两个或两个以上苯环或戊二烯稠合而成的化合物，术语叫稠环芳烃，俗称多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbonsPAHs)，下文以PAHs表示。

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图1优先控制的16种PAHs分子式

关于PAHs毒性，目前很多文献报道都公认PAHs对人类具有致癌、致畸、致突变的“三致”毒性，并且可能损害中枢神、破坏淋巴细胞微核率、肝脏功能合DNA修复能力，而且，对内分泌系统也有一定干扰作用。PAHs数量最多，分布最广，与人类关系最为密切，对人体健康威胁最大的环境致癌物。国家也对此足够重视，目前我国《环境空气质量标准》（GB3095-2012)中，对PAHs中毒性最强的组分苯并[a]芘，24h平均值，一级、二级限值均要求0.0025μg/m3，同样对饮用水、地表水、土壤等环境各介都有相应的极其严格的限值。

虽然国家对此有极其严格的限值，但PAHs在自然界中普遍存在的。PAHs属于燃烧产物，不仅有人为源，还有火山爆发、森林草原火灾、矿物自燃等形成的天然本底值。本底值更低，但是能检测到，其实在分析化学角度不存在所谓“未检出”，未检出是相对的说法。尤其很多金属和非金属元素，宇宙大爆炸时已经把那些元素放进了地球组分中，“未检出”是人类认知、技术手段未能达到那个水平而已。PAHs限值，也是在测量本底值和其他要素的基础上建立的。我们分析测试工作者对“量”的概念有深刻认识，对毒物“不谈剂量就是耍流氓”，那么环境样品中对人体健康威胁最大毒物——PAHs，我们是怎么测量的呢？

有机化合物分析测试，色谱法应用最广泛。色谱法中气相色谱法能分析测定20%的有机化合物，液相色谱法能分析测定80%的有机化合物。但目前发现的或者有法律限值的环境有机污染物中80%用气相色谱法分析测定，其余20%用液相色谱法分析测定。1971年，高效液相色谱法首次使用于分析测定PAHs以来，因方法分离效能高、选择性独特、灵敏度优越（荧光检测器可以达到10-12g）、设备及运行成本相对便宜等优点，迅速普及和完善，成为世界各国选用的最佳方法。我国目前现行的环境监测标准分析方法中，高效液相方法有20多种，其中，分析测定环境各介质PAHs的方法是覆盖面最全的方法。以下，介绍和分享如何应用高效液相色谱法分析测定环境样品PAHs实例，也初步介绍高效液相色谱仪相关知识。

一、什么高效液相色谱法

1901年一位年轻帅气的俄国植物学家，米哈伊尔·茨威特（1872-1919），他做了一个著名的的实验。他用细粒状碳酸钙、氧化铝和蔗糖装一根玻璃柱子，把树叶提取液用这根柱子，利用石油醚/乙醇的混合液淋洗，以分离树叶色素的提取液，如叶绿素、叶黄素、螺菌黄质。在操作中，他观察到柱子上有色谱带（图2）。1906年在出版物上他将这种方法成“色谱法”。但他的这项著名实验，当时科学界权威机构的科学家未能重现，可能是因为他当时用俄文发表这篇文章，那两位验证他实验的科学家恰巧不会俄文导致的，总之这项著名实验一直被忽略了数十年。

图2茨威特色谱实验装置茨威特实验中玻璃柱中的填料我们叫固定相，淋洗的石油醚/甲醇混合液叫流动相，树叶提取液就是被分析物。这项实验的原理就是，分析物溶解到流动相中，在流动相的带动下流过固定相时，因被测组分在固定相和流动相两相中相互作用能力（溶解、吸附、解吸、亲和等）不一样，所以不同组分在两相中停留时间不同

图2茨威特色谱实验装置

基于以上所述色谱原理，产生了多种色谱分析方法及设备。分析测试领域，根据流动的流动相的不同，色谱法形成了上文提到的气相色谱法和液相色谱法。其中液相色谱法根据分离机理不同，可将液相色谱分为吸附色谱法；分配色谱法；离子色交换色谱法；空间排阻色谱法；亲和色谱法等五类。在环境监测分析中基于载体对被分析物吸附作用的不同实现分离的吸附色谱色谱，常用于环境污染物的分析物的富集、净化等预处理步骤，基于被分析物离子对固定相上电荷亲和力的不同而实现分离的离子交换色谱法，用于环境样品中阴阳离子的分析测定，基于被分析物在固定相中溶解度的不同而实现分离的分配色谱法，也就本文要谈论的高效液相色谱法，用于环境样品中不易挥发性的、极性强的或者在高温下不稳定的有机污染物。高效液相色谱法，根据固定相极性不同又分正相色谱和反向色谱。使用极性固定相的是正相色谱，使用非极性固定相是反向色谱。其余色谱法在环境监测分析中极少应用