環(huán)境空氣中的苯系物檢測研究

叢瑩

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)等產(chǎn)業(yè)得到了較大程度的發(fā)展，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時也帶來了環(huán)境危害。例如汽車的廣泛普及，機(jī)動車尾氣的大量排放、新型建筑材料的合成及使用、裝修材料的大量使用以及各種化妝品、和品種繁多的洗滌劑的廣泛應(yīng)用，空氣污染日益嚴(yán)重，對人們的身體健康造成了極大的威脅。其中，苯系物是空氣中最重要的污染物之一，它是苯及其衍生物的總稱，通常包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、硝基苯、氯苯、苯乙烯、三甲苯等，主要來源于油漆、溶劑、膠粘劑的揮發(fā)；建筑裝修材料的釋放；石油、煤等化石燃料和木材、煙草等有機(jī)物的不完全燃燒以及汽車尾氣排放等。

【關(guān)鍵詞】苯系物；檢測；降解

在20世紀(jì)80年代，Ken Sexton等人對休斯頓、費(fèi)城和波士頓等7個城市空氣中非甲烷烴類揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行研究的結(jié)果表明，20%～30%為芳香烴，主要有甲苯、二甲苯。我國一些城市如上海非甲烷烴中芳香烴占優(yōu)勢。苯系物對人體危害極大，苯系物作為揮發(fā)性有機(jī)物的代表，苯系物具有較強(qiáng)的毒性，苯是強(qiáng)致癌性物質(zhì)，可通過呼吸道、消化道和皮膚進(jìn)入人體，與白血病的高發(fā)有著較大的相關(guān)性；甲苯、二甲苯對人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)及血液系統(tǒng)具有較大的毒害作用；乙苯、苯乙烯等其它苯系物對人體也存在較大的危害。

1.苯系物的檢測

1.1樣品采集

空氣中苯系物的采樣方式有三種，可分為直接采樣、有動力采樣和被動式采樣。直接采樣是用注射器、塑料袋等固定容器直接采取空氣中濃度較高的被測組分，這種采用方法較為簡單，操作容易，但對污染源濃度有較高要求。通常適用于污染物濃度較高的污染源，對于污染濃度較低的污染源不適合。有動力采樣是用泵將空氣樣品通過吸收液、吸附劑、冷阱捕集等來采集目標(biāo)化合物。一般選擇的吸附劑要求具有吸附容量大、收集效率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，如采用活性炭作為吸附劑進(jìn)行采樣，一般活化后的活性碳玻璃管兩端熔封后可保存三個月，采樣后玻璃管兩端封塑料帽，放干燥器內(nèi)可保留一周，可以采用加熱或其它方法把苯系物從吸附劑上脫附，然后用載氣將樣品。被動式采樣的原理是氣體分子擴(kuò)散或滲透，通過氣體分子擴(kuò)散或滲透來采集空氣中氣態(tài)或蒸汽態(tài)污染物，被動采樣不需外加動力，無噪聲，主要用于室內(nèi)空氣污染和個體接觸量的評價監(jiān)測。

1.2樣品預(yù)處理

樣品的預(yù)處理是空氣監(jiān)測中非常關(guān)鍵的一步，在采樣后首先要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，以便為左進(jìn)一步的研究做好準(zhǔn)備。常見的預(yù)處理方法有三種，分別是溶劑解析法、固相微萃取法、低溫預(yù)濃縮―熱解析法。各種方法具有不同的特點(diǎn)，以溶劑解析法為例，傳統(tǒng)的溶劑解析法是使用解析溶液達(dá)到預(yù)處理的目的，但由于解析溶液的體積有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分析樣品的體積，所以這種方法靈敏度較低，而且這種方法的分析誤差較大。熱解析法具有較高的靈敏度，可以避免溶劑對分析樣品定性定量的干擾，但對樣品的回收率較低，不能重復(fù)分析，固相微萃取法、低溫預(yù)濃縮一熱解析法在此不做詳細(xì)介紹。

1.3分析方法

氣相色譜法（gas chromatography簡稱GC）是色譜法的一種。色譜法中有兩個相，一個相是流動相，另一個相是固定相。如果用液體作流動相，就叫液相色譜，用氣體作流動相，就叫氣相色譜。氣相色譜法由于所用的固定相不同，可以分為兩種，用固體吸附劑作固定相的叫氣固色譜，用涂有固定液的擔(dān)體作固定相的叫氣液色譜。在實(shí)際工作中，氣相色譜法是以氣液色譜為主。

氣相色譜法具有高效能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快和應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是苯系物分析中最常用的方法，對異構(gòu)體和多組分混合物的定性、定量分析更能發(fā)揮其作用，因而得到了較多的運(yùn)用。苯系物的采樣分析方法有：活性炭吸附―二氧化硫解析氣相色譜法、低溫預(yù)濃縮熱解析氣相色潛法、新固相微萃取―氣相色譜法、頂空氣相色譜法、超臨界流體萃取及吹掃一捕集法。其中活性炭吸附―二氧化硫解析氣相色譜法，其優(yōu)點(diǎn)在于對樣品可重復(fù)分析，靈敏度較高。

2.苯系物的治理方法

苯系物的治理方法主要有吸附法、吸收法、生物法、高壓脈沖電暈法和光催化氧化法，其中光催化氧化法是最有前景的一種揮發(fā)性有機(jī)物處理技術(shù)，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

2.1吸附法

吸附凈化法是應(yīng)用凈化劑從稀溶液中提取、分離和富集有用組分或有害組分的方法之一。吸附凈化法的原則流程和離子交換法相似，主要包括吸附和解吸兩個基本作業(yè)。工業(yè)上常用的吸附劑有活性炭、磺化煤及某些天然吸附劑，如軟錳礦、磷灰石、高嶺土、沸石等。其中，活性炭吸附性能最好，當(dāng)活性炭吸附飽和后可用蒸汽進(jìn)行解吸，并回收吸附質(zhì)在處理苯系物的方法中，吸附法應(yīng)用廣泛，該方法與其他方法相比具有去除效率高、凈化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣及實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。在苯系物污染控制工程中，正是利用吸附劑不斷吸附解吸的循環(huán)，去除廢氣中的苯系物。

2.2吸收法

是利用液態(tài)吸收劑處理氣體混合物以除去其中某一種或幾種氣體的過程。在這過程中會發(fā)生某些氣體在溶液中溶解的物理作用，這是物理吸收。也有氣液中化學(xué)物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這是化學(xué)吸收。吸收作用常用于氣體污染物的處理與回收，如用石灰乳液吸收煙氣中的二氧化硫，生成石膏；用堿性溶液或稀硝酸吸收硝酸廠尾氣中的氮氧化物，回收再用；還有用碳酸鈉等堿性溶液吸收硫化氫。由于吸收法治理氣態(tài)污染物技術(shù)成熟，設(shè)計(jì)及操作經(jīng)驗(yàn)豐富，適用性強(qiáng)，因而在大氣污染物治理中得到廣泛應(yīng)用，該法不僅能消除氣態(tài)污染物而且能將污染物轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品，適合于大氣量、中等濃度的含VOCs廢氣的處理。

2.3生物法

生物法是利用微生物的生命活動將苯系物轉(zhuǎn)變成為簡單的無機(jī)物及細(xì)胞物質(zhì)的方法。生物法包括生物洗滌法、生物滴濾法和生物過濾法。生物法的原理或基礎(chǔ)是生物膜理論，生物化學(xué)法凈化處理有機(jī)廢氣一般要經(jīng)歷以下幾個步驟：廢氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解于水中；溶解于液膜中的有機(jī)污染物成分在濃度差的推動下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜，進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收；進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在微生物自身的代謝過程中被作為能源和營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)生物化學(xué)反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化成為無害的化合物。

3.苯系物檢測及治理的進(jìn)一步建議

苯系物的源解析是一任務(wù)艱巨、難度較大但很有意義的課題，目前引起科學(xué)工作者和政府官員的廣泛重視，應(yīng)加強(qiáng)用其它學(xué)科方法來解決此問題。建立空氣苯系物污染數(shù)據(jù)庫。國外對苯系物的研究已較早做了許多工作，包括苯系物污染數(shù)據(jù)庫等，但我國城市空氣中苯系物的研究較晚，仍處于起步階段。目前雖已開展一些工作，但主要集中于珠三角、京津唐地區(qū)，而且由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展或管理體制等問題，環(huán)保工作相對落后，所以應(yīng)加強(qiáng)各城市空氣污染的研究，豐富我國城市空氣中苯系物污染數(shù)據(jù)庫。研制高效的苯系物污染凈化方法。研制高性能的復(fù)合催化劑，建立吸附光催化一體化凈化空氣中苯系物污染的方法；篩選高效的植物，探討植物吸收法的效用；建立空氣中低濃度復(fù)合污染的控制方法。

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