水監(jiān)測(cè)中有機(jī)污染物的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

劉 柯

（許昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心河南許昌461000）

水監(jiān)測(cè)中有機(jī)污染物的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

劉 柯

（許昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心河南許昌461000）

近年來，我國不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，社會(huì)各界不斷加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，人們也越來越重視環(huán)境中有機(jī)污染物的處理。有機(jī)污染物對(duì)人體具有較為重大的危害，它直接或間接的導(dǎo)致了人體出現(xiàn)分泌系統(tǒng)紊亂、免疫系統(tǒng)失衡、基因突變等疾病。由于有機(jī)污染物種類繁多，而且具有低含量、高毒性的特點(diǎn)，對(duì)其負(fù)荷、來源、危害等信息難以摸清，況且會(huì)長時(shí)間的滯留在人體內(nèi)，對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成危險(xiǎn)。因此，在環(huán)境保護(hù)中實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)已經(jīng)刻不容緩。本文主要圍繞有機(jī)污染物的具有特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了水中有機(jī)污染物的檢測(cè)現(xiàn)狀和檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，希望能夠給今后的有機(jī)污染物檢測(cè)工作提供技術(shù)參考。

水環(huán)境；有機(jī)污染物；檢測(cè)技術(shù)

近年來，日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染對(duì)人們的工作和生活造成嚴(yán)重影響。環(huán)境問題已經(jīng)成為社會(huì)各界所需要共同面對(duì)并解決的難題，人們期望生活環(huán)境能夠健康安全。大部分的環(huán)境問題都與有機(jī)污染物脫不了干系。如今，我國在對(duì)機(jī)污染物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)具有眾多困難，首先是有機(jī)污染品種繁多，在開發(fā)和科研中需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備。其次是有機(jī)污染物順反異構(gòu)、同分異構(gòu)的結(jié)構(gòu)因素考驗(yàn)著檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)。在工業(yè)快速發(fā)展的過程中，對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞，而水環(huán)境中的有機(jī)污染物讓原本就缺乏的淡水資源變得更加稀缺。加強(qiáng)對(duì)有機(jī)污染物的檢測(cè)，加大對(duì)水污染的治理力度已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 有機(jī)污染物的概述

所謂的有機(jī)污染物，使指碳水化合物、蛋白質(zhì)等天然有機(jī)物質(zhì)與可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)相結(jié)合形成的污染物，它主要分為兩大類別，一類是天然有機(jī)污染物，另一類是人工合成有機(jī)污染物。前者主要是生物體的代謝活動(dòng)所產(chǎn)生或者其他生物化學(xué)產(chǎn)物，例如氨基甲酸乙酯、麥角、草蒿腦等均屬于天然有機(jī)污染物。通過長期實(shí)踐能夠看出，很多天然有機(jī)污染物在摻入其他污染物后，會(huì)出現(xiàn)一定程度的化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染，給環(huán)境造成更為嚴(yán)重的破壞。

2 水中有機(jī)污染物的檢測(cè)現(xiàn)狀

近年來，我國把環(huán)境保護(hù)作為首要任務(wù)，黨的十八大中，在國家建設(shè)體系中納入了生態(tài)建設(shè)，這充分的說明了我國對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度。在對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般情況下把生化需氧量（BOD）、化學(xué)需氧量（COD）等常規(guī)指標(biāo)作為指導(dǎo)，從而確保有效控制預(yù)防水體污染。這個(gè)指標(biāo)針對(duì)普通的有機(jī)污染和無機(jī)污染來說具有明顯的效果，但是如果面對(duì)的是復(fù)雜的水體有機(jī)物污染，很難去控制其痕量、微量的有機(jī)物。

當(dāng)前一個(gè)時(shí)期，我國因污染物成分的不同而采取不同的有機(jī)污染物的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)機(jī)污染物種類有較為全面的覆蓋（表1所示）。前兩年，我國的在檢測(cè)有機(jī)污染物方面起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，缺乏理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，許多問題存在于檢測(cè)技術(shù)中。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

近兩年，隨著社會(huì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國環(huán)境技術(shù)有了日新月異的變化，在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中廣泛應(yīng)用到氣相色譜（GC）和質(zhì)譜（MS）技術(shù)，具有明顯的控制效果。而國外從很多年以前就對(duì)水中有機(jī)污染物的檢測(cè)比較重視，在上世紀(jì)70年代，很多需要預(yù)防的污染物就被美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）所確定。前蘇聯(lián)也在1975年對(duì)70多種無機(jī)物和三百多種有機(jī)物的允許最大濃度值進(jìn)行了公布；美國環(huán)境保護(hù)署在對(duì)水體里有機(jī)污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)采取的氣象色譜質(zhì)譜、色相色譜設(shè)備完成的，他們主要是對(duì)工業(yè)、城市廢水進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，如對(duì)酚類、PCBS類的檢測(cè)，還有對(duì)酸性、堿性、中性、可吹掃化合物的檢測(cè)等?，F(xiàn)如今，我國以美國環(huán)境保護(hù)署頒發(fā)的指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行有機(jī)污染物的檢測(cè)。

3 溶劑萃取技術(shù)

所謂的溶劑萃取，就是在不同的溶劑溶解度基礎(chǔ)上，在提取溶劑萃的樣品時(shí)能夠通過溶劑萃取設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的壓力和溫度施加去取得。假如溫度持續(xù)升高，能夠不斷加快所選取溶劑的溶解與解析的進(jìn)度，大幅提升提取效率。由于加熱溶劑以后，能夠有效提升溶解能力，因此能夠節(jié)省大量的溶劑用量。而想要提升沸點(diǎn)，給予適中的壓力也是極為有效的辦法，這樣不但能夠使速度加快，而且能夠保障作業(yè)安全。

3.1 技術(shù)理論

在進(jìn)行萃取時(shí)，基體效應(yīng)能夠避免溫度快速增加，能夠不斷降低溶劑粘度，大幅提升解析動(dòng)力，使溶劑分子能夠很快充滿基體，進(jìn)而提升萃取工作的效率。一般情況下，萃取設(shè)備溫度控制在大于75℃且小于125℃，如果所檢測(cè)的是普通水體污染物，則溫度可以設(shè)置在95℃～105℃。在高壓環(huán)境下，熱度能夠持續(xù)提升約10min以上的熱度，而熱降解沒有明顯的特征表現(xiàn)，能夠快速的萃取有機(jī)物中存在的揮發(fā)成分；在高壓環(huán)境下，也能夠大幅提高液體沸點(diǎn)，在萃取時(shí)進(jìn)行加壓，主要是為了確保樣品能夠呈現(xiàn)出液態(tài)，而且能夠迅速充滿萃取池。當(dāng)氣體和液體溶解溶質(zhì)時(shí)，液體具有較大的溶解強(qiáng)度，因此，加壓不但能夠有效提升萃取速度，而且能夠使物質(zhì)的揮發(fā)速度有效降低，相對(duì)比較安全，一般我們?cè)谳腿r(shí)將壓力控制在大于1000 psi且小于3000 psi的范圍內(nèi)；在萃取作業(yè)過程中，需要保證每次少量，多次完成提取，通過2~3次的循環(huán)能夠完成高效萃取工作。

3.2 萃取作業(yè)

萃取的樣品所含水分不允許過多，在完成選擇以后，需要通過干燥劑進(jìn)行處理，也可以通過風(fēng)干方式加工，杜絕在干燥時(shí)使用硫酸鈉，主要原因是在隨后的升溫過程中會(huì)導(dǎo)致結(jié)凝現(xiàn)象出現(xiàn)。一般情況下，被研磨后的顆粒粒徑需要小于0.5mm。液態(tài)氮等聚合體不允許有太高的溫度，研磨過程中將添加劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿饺?。在進(jìn)行萃取時(shí)，硅藻土、海砂等分散劑也是必不可少的，它能夠快速提升萃取質(zhì)量。萃取效果的好壞也受所使用萃取劑的影響。除了硝酸、鹽酸等強(qiáng)酸物質(zhì)不能使用以外，在ASE中緩沖劑、有機(jī)試劑等均能夠正常使用。與類似的相溶理論進(jìn)行對(duì)比，萃取劑要近似于目標(biāo)化合物的極性。在對(duì)各種化合物進(jìn)行萃取時(shí)，能夠混合不同極性的溶劑進(jìn)行萃取作業(yè)。較為常見的溶劑有油醚、二氯甲、三氯甲烷等。在萃取過程中，當(dāng)加壓或加溫溶劑時(shí)，對(duì)萃取物進(jìn)行收集，再經(jīng)過濃縮、脫水、凈化等流程，就能夠?qū)ι珴撨M(jìn)行分析。

4 吹脫捕集法

所謂的吹脫捕集法，主要是將氮?dú)?、氦氣通入吹脫管中，，氣相就能夠?qū)]發(fā)性的有機(jī)物進(jìn)行有效收集，捕集管也在對(duì)有機(jī)物進(jìn)行持續(xù)吸附，隨后可以進(jìn)行加熱，使捕集管上所吸附的有機(jī)物脫離管壁，并使其進(jìn)入色相色譜設(shè)備中完成檢測(cè)。在樣品進(jìn)入時(shí)，可能通過在線冷柱頭方式完成，首先將脫管產(chǎn)生的有機(jī)物進(jìn)行冷凝濃縮，隨后將溫度逐漸升高，最后進(jìn)樣完成施工。吹脫捕集方式在作業(yè)過程中所需要的樣品也不用太多，也不會(huì)導(dǎo)致組分的大量損失，該方式檢測(cè)限度較低，而且具有便捷、不污染溶劑的特點(diǎn)。這種方式適用于于12-9級(jí)的微量分析，富集倍數(shù)較為強(qiáng)大，重現(xiàn)性非常好，而且具有很高的靈敏度，不過價(jià)格相對(duì)較高。

5 超臨界流體萃取

該方法因具有眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于化工樣品處理，超臨界萃取能夠很好的把控萃取環(huán)境，而且操作簡單、快速高效。不過一般情況下，固體樣品為處理對(duì)象，受較高萃取標(biāo)準(zhǔn)限制，擴(kuò)展使用比較困難。有些研究人員通過這種方法對(duì)河流水體中富集的有機(jī)物進(jìn)行萃取，在通過氣相色譜對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行逐一定性，并且與溶劑洗脫進(jìn)行了比較，可以看出當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到60℃，在20Pa壓力下保持40min，超臨界流體萃取具有較高的質(zhì)量。

6 結(jié)語

現(xiàn)如今，環(huán)境污染已經(jīng)成為阻礙社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的“絆腳石”。人類受水體污染的影響，出現(xiàn)了飲水困難，水資源匱乏的現(xiàn)象。因此，加強(qiáng)對(duì)水體中有機(jī)污染物檢測(cè)，凈化水質(zhì)污染已經(jīng)成為人類所共同面對(duì)的問題。尤其我國作為工業(yè)和人口大國，對(duì)水資源的需求非常，因此，加強(qiáng)對(duì)水體有機(jī)污染物的檢測(cè)勢(shì)在必行，相關(guān)環(huán)保單位應(yīng)當(dāng)走技術(shù)融合的道路，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，全面推動(dòng)水利事業(yè)進(jìn)步。

[1]商照聰,賀少鵬.有機(jī)污染物分配系數(shù)（正辛醇/水）預(yù)測(cè)軟件比較研究[J].科技導(dǎo)報(bào),2012.

[2]王麗麗.反滲透濃水硬度與有機(jī)污染物的去除研究[D].天津大學(xué),2012.

圖4 廢水升級(jí)改造處理工藝流程圖

5 結(jié)語

總而言之，目前太陽能電池行業(yè)廢水處理工藝比較成熟，生產(chǎn)廢水中各項(xiàng)污染因子經(jīng)處理后基本能達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）表2中的太陽電池新建企業(yè)廢水污染物直接排放限值要求，其中總氮的處理難度相對(duì)較大，經(jīng)過反硝化處理后基本也能達(dá)標(biāo)排放。

參考文獻(xiàn)

[1]晉能清潔能源科技有限公司年產(chǎn)500MW太陽能電池及600MW太陽能組件生產(chǎn)線項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告.呂梁市環(huán)境監(jiān)測(cè)站.

[2]晉能清潔能源科技有限公司年產(chǎn)400MW太陽能電池及300MW太陽能組件擴(kuò)建項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表.山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司.

[3]晉能清潔能源科技有限公司太陽能項(xiàng)目綜合廢水脫氮處理工程設(shè)計(jì)方案.煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司.