益陽市不同水體中苯系污染物的研究

李 媛，董 萌，鐘桐生，何世會(huì)

（湖南城市學(xué)院，湖南 益陽 413000）

我國有82%的人飲用淺井和江河水，其中受到有機(jī)污染的飲用水人口大約1.6億。一項(xiàng)調(diào)查顯示，自來水中測出化學(xué)污染物有兩千多種，其中有部分為致癌物質(zhì)或促癌物質(zhì)[1]。近年來，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會(huì)影響和較大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地威脅了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，威脅了人類的生存，保護(hù)環(huán)境刻不容緩[2-3]。益陽是一個(gè)水資源豐富的城市，近年來工業(yè)發(fā)展迅速，不可避免的會(huì)帶來一系列的環(huán)境污染問題。同時(shí)資江中船只川流不息，石油等氣體泄漏也會(huì)污染水體。在污染水體的化學(xué)物質(zhì)中，苯系物是一類不容忽視的有機(jī)污染物。苯系物對(duì)人體傷害極大，其中慢性苯中毒會(huì)刺激皮膚，眼睛和上呼吸道，長期吸入苯能導(dǎo)致再生障礙性貧血，徹底摧毀造血功能可發(fā)生致命的疾病和導(dǎo)致白血病。苯系物的測定方法有很多，比如氣質(zhì)聯(lián)用色譜法[4]，直接進(jìn)水樣氣相色譜法及萃取法測水中苯系物，頂空--氣相色譜法，液--液萃取毛細(xì)管柱氣相色譜法，吹掃捕集-氣相色譜法，利用毛細(xì)管柱測定水中的苯系物等。其中氣相色譜法測定苯系物含量，準(zhǔn)確，快速，簡單。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），800型離心沉淀機(jī)（常州市國華儀器廠)，SP-6890型氣相色譜儀（山東魯南瑞虹化工儀器有限公司），OV-17氣相色譜毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm×0.5 μm，固定相OV-17交聯(lián)，理論塔板數(shù)＞2500塊/米，最高使用溫度270 ℃）。甲醇（天津市富宇精細(xì)化工有限公司），丙酮（天津市富宇精細(xì)化工有限公司），氯仿（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），乙腈（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），苯（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），甲苯（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），苯乙烯（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），鄰、間、對(duì)二甲苯（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司），無水碳酸鈉（天津市富宇精細(xì)化工有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：分別準(zhǔn)確量取51 μL苯，59 μL 甲苯，57.5 μL 苯乙烯，59.3 μL 間二甲苯，58.7 μL對(duì)二甲苯，58.9 μL對(duì)二甲苯到6個(gè)50 mL容量瓶中，加甲醇定容至50 mL，渦旋震蕩使其混勻。取與上相同量的苯系物混合配制成體積為50 mL的母液，保存待用。

1.2.2 不同有機(jī)溶劑富集苯系物的效果比較

（1）環(huán)己烷萃取

分別?。? mL，5 mL，10 mL）環(huán)己烷置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的離心管中，超聲30 min，分液漏斗分液，取上層有機(jī)相，加入無水硫酸鈉，直到不溶解為止，轉(zhuǎn)速4000 r/min離心30 min，取有機(jī)相待測。

（2）氯仿萃取

分別取（1 mL，5 mL，10 mL）氯仿置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的離心管中，超聲30 min，分液漏斗分液，取下層有機(jī)相，加入無水硫酸鈉，直到不溶解為止，轉(zhuǎn)速4000 r/min離心30 min，取有機(jī)相待測。

（3）乙腈萃取

分別?。? mL，5 mL，10 mL）乙腈置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的離心管中，超聲30 min，分液漏斗分液，取上層有機(jī)相，加入無水硫酸鈉，直到不溶解為止，轉(zhuǎn)速4000 r/min離心30 min，取有機(jī)相待測。

1.2.3 不同水樣的采集和前處理

準(zhǔn)備好采樣瓶，分別采集地表水、湖泊水和江河水的水樣，貼好標(biāo)簽，記錄采樣時(shí)間與地址，冰箱保存。已采集好的水樣凈置兩小時(shí)，取10 mL于20 mL離心管中，加入10 mL氯仿萃取，超聲30min，分液漏斗分液，取下層有機(jī)相，加入無水硫酸鈉直到不溶解為止，轉(zhuǎn)速4000 r/min離心30 min，取出上清液待用。

1.3 氣相色譜檢測條件

色譜柱：OV-17石英毛細(xì)管（30 m×0.32 mm×0.5 μm）；柱溫箱升溫程序：40 ℃保持 1 min，然后以10 ℃／min升溫到120 ℃，保持3 min；載氣：氮?dú)猕R99.99%，壓力0.05 MPa， 氫氣0.05 MPa，柱頭壓0.05 MP，氫氣0.05 MPa，柱頭壓0.05 MP。進(jìn)樣口溫度：230 ℃，進(jìn)樣量：2 μL；檢測器：FID檢測器，檢測器溫度：250 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 苯系物混標(biāo)溶液色譜圖

用色譜環(huán)己烷分別稀釋苯，甲苯，苯乙烯，鄰二甲苯，間二甲苯，對(duì)二甲苯混合標(biāo)準(zhǔn)母液配制成一系列不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，取2 μL進(jìn)樣分析，得到苯系物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖，如圖1所示。

色譜圖中由于對(duì)二甲苯和間二甲苯是同分異構(gòu)體，其出峰時(shí)間很接近，所以譜圖重合，沒有分開，其余幾種苯系物分離完全，色譜峰左右對(duì)稱，峰寬較小，無拖尾現(xiàn)象，效果比較滿意。

圖 1苯系物混標(biāo)溶液色譜圖

2.2 方法的線性范圍和檢測線

配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,按給定色譜條件試驗(yàn)，以峰面積（y）對(duì)各組分質(zhì)量的濃度(x)作圖得出回歸方程；以3倍信噪比計(jì)算最低檢測限。得到各種苯系物的回歸方程、線性系數(shù)和最小檢出限如表1。

表1 苯系物的回歸方程、相關(guān)系數(shù)及檢測限

2.3 不同萃取方法的加標(biāo)回收率比較

根據(jù)方法2.2.2，先用相同體積的不同有機(jī)溶劑對(duì)加標(biāo)濃度為100 μg/L的空白水樣進(jìn)行萃取，得到其加標(biāo)回收率。根據(jù)得到的回收率選擇最佳溶劑繼續(xù)進(jìn)行所加溶劑體積不同的萃取效果比較。

表2 三種溶劑萃取的加標(biāo)回收率結(jié)果對(duì)比（n=6）

環(huán)己烷的萃取回收率在 92.29%～108.03之間，RSD在2.8%～4.1% 之間；氯仿的萃取回收率在97.50%～103.51% 之間，RSD在1.7%～3.1之間；乙腈的萃取回收率在93.92%～108.94% 之間，RSD在1.5%～4.2% 之間。三種萃取劑中氯仿的回收率最高，環(huán)己烷次之，乙腈最小。根據(jù)相似相溶原理，可能是由于氯仿的極性與苯系物最接近導(dǎo)致的萃取效率較高。

表3 加入不同體積氯仿的加標(biāo)回收率結(jié)果對(duì)比（n=6）

加入 1mL氯仿萃取的平均加標(biāo)回收率在92.41%～102.62%之間，RSD在 1.3%～3.9% 之間；加入 5mL氯仿萃取的平均加標(biāo)回收率在97.50%～103.51% 之間，RSD在1.7%～3.1之間；加入 10 mL氯仿萃取的平均加標(biāo)回收率在99.50%～102.51% 之間，RSD在1.2%～3.1% 間。用10mL的氯仿萃取回收率是最高的，萃取液的體積越大，飽和度越低。根據(jù)吉布斯定理，苯系物向萃取劑移動(dòng)的趨勢越大。

2.4 水樣檢測

按照實(shí)驗(yàn)方法 2.2.3處理水樣并進(jìn)行色譜檢測，得到不同水樣的色譜圖如圖 2-4，從圖中可以看出在保留時(shí)間段無色譜峰，說明所采的水樣并沒有發(fā)生苯系物的污染。

圖2 地表水水樣色譜圖

圖3 湖泊水水樣色譜圖

圖4 江河水水樣色譜圖

3 結(jié)論

本研究利用氣相色譜法檢測益陽不同水體中苯系物的含量。研究采用不同有機(jī)溶劑萃取水中苯系物，得出氯仿是較理想的的萃取劑。同時(shí)還考察了不同體積的氯仿對(duì)苯系物的萃取效果，得到加入的有機(jī)相越多，萃取效果越好，但考慮到氯仿的毒性以及環(huán)保問題，所以選用10mL的氯仿作為最佳體積對(duì)水樣進(jìn)行分析。該方法檢測限為10 ug/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也小，線性良好。同時(shí)在該方法的監(jiān)測下，益陽市的水體并沒有發(fā)生苯系物的污染，水質(zhì)狀況良好。

[1]蔡樹伯, 趙輝, 劉呈波.水體污染概況及防治對(duì)策[J].資源與環(huán)境科學(xué), 2010 (6)：284-285.

[2]胡國華, 謝華英, 李廣源等.流域徑流量演變規(guī)律研究[J].湖南水利水電, 2014(2)：48-51.

[3]查建溪, 林惠芳, 張巧紅等.低濃度苯系物對(duì)作業(yè)工人的健康影響[J].職業(yè)與健康, 2010 (16)：1828-1829.

[4]王富軍, 李凝, 黃元.氣相色譜—質(zhì)譜法對(duì)6種苯系物的測定[J].廣東化工, 2014 (14)：215-216.