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浅谈气相色谱法测定污水中苯系物

摘要：顶空气相色谱法是一种非常简便的分析方法，可直接把样品放入顶空
瓶中分析，减少了样品基质对分析的干扰，适应于液体或固体样品中低沸点挥发
性化合物的分析。文章对顶空气相色谱法测定制药工业污水中的甲苯含量进行了
分析。

关键词：顶空气相色谱法；工业污水；甲苯测定

制药行业作为苯系物的重要污染源之一，其生产排放废水中的苯系物含量是
环境监测部门的重点监测项目。目前分析水中苯系物含量的标准方法有气相色谱
法（GB/T11890－1989）、吹脱捕集法等。GB/T11890－1989制定年代较早，而
新的替代标准还未发布，受当时各方面条件限制，该方法操作繁琐、分析效率低
下，且因使用注射器作为顶空容器加热平衡而存在不安全因素；而吹脱捕集法需
要较高的仪器成本投入，且不适宜较高苯系物含量样品的测定。笔者使用顶空仪
和气相色谱仪测定制药工业污水中的甲苯含量，操作简便、快速，重现性较好，
检出限较低。该法使用专用顶空瓶替代注射器，密封性好且不受平衡温度限制，
操作安全。

1甲苯测定意义

甲苯是苯系物的一种，苯系物对人体和水生生物均有不同程度的毒性。1989
年，我国水环境优先控制污染物中包括6种苯系物，美国1977年公布的水中129
种优先控制污染物中苯系物有3种。自然环境中本不存在苯系物，自然界中发现
的苯系

物均源于人类活动，苯系物主要是通过工业活动所产生的废水和废气进入水
环境和大气环境。苯系物的工业污染源主要是石油、化工、炼焦生产的废水。苯
系物作为重要的溶剂和生产原料有着广泛的应用，在油漆、农药、医药、有机化
工等行业的废水中含有较高含量的苯系物。为了在发展经济的同时保护我们的生
活环境，国标均对苯系物的排放浓度限值作出了规定。苯系物的测定对于管理部
门了解区域河流污染情况、饮用水质量以及保障区域人们用水安全、调整区域宏
观政策等具有十分重要的意义。

2实验部分

2.1主要仪器与试剂

气相色谱仪：Agilent6890N型，带有FID检测器，美国安捷伦科技有限公
司；顶空进样仪：AgilentG1883A型，带有20mL顶空瓶，美国安捷伦科技有限
公司；甲苯标准溶液：1000mg/L，批号438101，国家环保总局标准样品研究所；
甲醇：色谱纯；实验用水为蒸馏水。

2.2标准溶液的配制

一级稀释：取适量的甲苯标准溶液，用甲醇稀释定容为1mg/L；二级稀释：
取适量上述一级稀释溶液，用蒸馏水分别稀释定容为0.002、0.005、0.010、0.020、
0.040、0.060、0.080、0.100mg/L的标准工作溶液。

2.3顶空进样仪条件

平衡温度：80℃；定量管温度：90℃；进样传输管温度：105℃；平衡时
间：20.0min；加压时间：0.2min；定量管填充时间：0.2min；定量管平衡时间：
0.05min；进样时间：1.0min。

2.4气相色谱仪条件

色谱柱：INNOWAX（19091N－113），30m×0.32mm，0.25m，美国安捷伦
科技有限公司；进样口温度：150℃；检测器温度：250℃；柱温：60℃，恒
定15min；载气：氮气，柱流量1.9mL/min，线速度34cm/s；进样口恒压62kPa；
进样模式：分流进样，进样比为1∶1；检测器中燃气（氢气）、助燃气（空气）、
补充气（氮气）流量分别为35mL/min、350mL/min、30mL/min。

2.5样品测定

按以上3、4点顶空进样仪和气相色谱仪条件，取10mL水样于20mL顶空
瓶中并用专用工具密封，再将装有样品且密封好的顶空瓶置于顶空进样仪上进行
顶空进样、气相色谱分析。

3结果与讨论

3.1顶空平衡温度

温度是影响气、液两相平衡的重要因素，因此，顶空平衡温度直接影响着顶
空瓶中顶空气体所含待测组分的浓度。平衡温度越高，顶空气体中所含待测组分
的浓度越大，分析灵敏度也随之提高。但平衡温度不能太高，因温度太高会导致
水蒸气增多，从而影响色谱柱等仪器部件的寿命，一般以不高于待测组分沸点
10℃为宜，本实验设置平衡温度为80℃。

3.2顶空平衡时间

保持顶空平衡温度为80℃，设置不同的顶空平衡时间，其它条件不变，分
析同一甲苯标准样品，甲苯色谱响应值（峰面积）与顶空平衡时间相关图见图1。
随着顶空平衡时间的增加，甲苯色谱峰面积呈现先增加、后平稳、再下降的趋势，
原因可能为在达到待测组分最大浓度平衡后，由于密封损失导致顶空气体中待测
组分浓度下降。本实验设置平衡时间为20min。

图1色谱峰面积与顶空平衡时间的关系

3.3定量管填充时间和样品基质

较短的填充时间有利于提高顶空分析的灵敏度，本实验设定定量管填充时间
为12s。报导顶空分析时，向