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

徐夢(mèng)穎 趙 寶 張小麗

江蘇高研環(huán)境檢測(cè)有限公司

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

徐夢(mèng)穎 趙 寶 張小麗

江蘇高研環(huán)境檢測(cè)有限公司

當(dāng)前，在工業(yè)快速發(fā)展的過(guò)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。部分有毒有害的有機(jī)污染物帶入了水資源內(nèi)，現(xiàn)已證明多數(shù)有機(jī)污染物都具有致癌、致畸等特征，長(zhǎng)此以往將嚴(yán)重危害人們的身體健康及破壞生態(tài)平衡。為更好地降低污染度，樣品前處理、儀器檢測(cè)為有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)的主要方法，在有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)中樣品前處理技術(shù)極為關(guān)鍵。基于此，文章就水監(jiān)測(cè)中有機(jī)污染物的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

水監(jiān)測(cè)；有機(jī)污染物；檢測(cè)技術(shù)

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(guò)長(zhǎng)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.環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

到20世紀(jì)初，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使環(huán)境污染問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重，許多國(guó)家開(kāi)始有機(jī)污染研究工作，并且有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)得到快速發(fā)展。但是在這個(gè)時(shí)期，由于我國(guó)還沒(méi)有開(kāi)始注重有機(jī)污染物，導(dǎo)致我國(guó)有機(jī)污染檢測(cè)的技術(shù)發(fā)展較為緩慢。近幾年，隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的展開(kāi)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但是也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，為此我國(guó)開(kāi)始逐漸認(rèn)識(shí)到有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的重要性，國(guó)家提出“經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展”的方針，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的有機(jī)分析設(shè)備，學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，這些手段極大程度上彌補(bǔ)了我國(guó)有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的空白。近幾年，雖然我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)始重視環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的研究，但是我國(guó)技術(shù)研究起步較晚，對(duì)有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)研究的基礎(chǔ)不扎實(shí)。另外，有機(jī)分析程序比較復(fù)雜，這導(dǎo)致我國(guó)的有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性與其他先進(jìn)國(guó)家相比，分析技術(shù)和承擔(dān)批量檢測(cè)的能力還存在很大差距，有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)還存在很大缺陷，無(wú)法確保有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)有切實(shí)可行的檢測(cè)系統(tǒng)。

3.有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)

3.1 色譜法

色譜法又可以叫做層析法或色譜分析法，其主要用途在分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和動(dòng)力化學(xué)等實(shí)驗(yàn)中均有體現(xiàn)。該技術(shù)的工作原理如下所述：在不同狀態(tài)下，針對(duì)不同物質(zhì)，使其進(jìn)行一系列分配，使穩(wěn)定相中的體系處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以便洗脫處理，由于混合物中各組成物質(zhì)在物化特性上會(huì)有所差異，在洗脫時(shí)，就會(huì)以不同的速度按照不同的移動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到分離的目的。色譜法最大特點(diǎn)就是工作效率高，能在幾分鐘里完成幾十種物質(zhì)的分離，其檢測(cè)下限的數(shù)量級(jí)能夠到10g～12g。若是把分析方法與不同檢測(cè)所用的儀器相結(jié)合，可以使待測(cè)樣品組成部分的分析靈敏度提高，從而利于選擇性檢測(cè)。因此，色譜法的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為：較高的分離提純效率、較快的檢測(cè)速度、較強(qiáng)的組分分析靈敏度、較多的可選擇性和較少的樣品劑量，并且支持多組分同時(shí)分析，更重要的是，其操作十分簡(jiǎn)便。

3.2 有機(jī)質(zhì)譜法

該檢測(cè)技術(shù)的工作原理如下所述：通過(guò)電子轟擊等方法使待測(cè)樣品離子化，然后采用電磁學(xué)的重要原理，使離子根據(jù)不同質(zhì)荷比進(jìn)行離子的分離，然后測(cè)出各離子的離子強(qiáng)度，進(jìn)一步得出待測(cè)樣品的分子量和分子結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)譜法的特點(diǎn)是：工作效率高，幾分鐘甚至幾秒種就可以完成整個(gè)檢測(cè)；適用范圍廣，可以用來(lái)檢測(cè)所有能離子化的物質(zhì)。如果把該方法與GC、LC結(jié)合起來(lái)使用，它的用途將更為廣泛，可以一次對(duì)多種復(fù)雜的混合物進(jìn)行檢測(cè)。該技術(shù)是當(dāng)前有機(jī)物樣品檢測(cè)的首選方法。

3.3 液-液萃取技術(shù)

該檢測(cè)技術(shù)的工作原理大致如下所述：根據(jù)溶液中不同組成部分在不同的溶劑中具有不同的溶解度，可以通過(guò)分液漏斗的分層原理把相關(guān)溶質(zhì)從混合體系中萃取出來(lái)，達(dá)到分離提純液相物質(zhì)的效果。其核心技巧在于萃取劑的使用，要求被萃取物質(zhì)易溶于萃取劑，并且在萃取劑中溶解度比較大，而與其它液體溶劑不溶或微溶。此方法有較高的回收率，且其方法穩(wěn)定、成本低，在過(guò)去的幾十年里使用非常普遍，當(dāng)前在一些地下水檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)中也會(huì)用該方法來(lái)測(cè)定地下水中的半揮發(fā)性有機(jī)物。

3.4 固相萃取技術(shù)

該技術(shù)的工作原理如下所述：以固相吸附劑對(duì)液體樣品中的沉淀進(jìn)行選擇性地吸附，再以選擇性溶劑洗滌，除去所吸附的組成部分，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)固體樣品開(kāi)展富集、分離以及提純的后續(xù)工作。固相萃取技術(shù)是一項(xiàng)比較新的樣品處理方法，它是把液固萃取和柱液色譜技術(shù)聯(lián)合研發(fā)后形成的一種新的萃取技術(shù)，因此，該技術(shù)綜合了液固萃取和柱液色譜技術(shù)的一些優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)比較成熟的萃取技術(shù)，在處理液體樣品、萃取、濃縮和凈化半揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)，具有較好的效果。

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

4.1 有機(jī)污染物前處理現(xiàn)狀

液固萃取方式為常用的樣品有機(jī)物前處理方法，是指在不同溶劑內(nèi)通過(guò)有機(jī)物的具體溶解度，提取出待測(cè)有機(jī)物，索氏提取為早期傳統(tǒng)方式，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，產(chǎn)生了大量萃取技術(shù)，如超聲萃取、微波萃取等，但仍有機(jī)溶劑用量較大，萃取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且沒(méi)有萃取效率較低。在水資源監(jiān)測(cè)中，因其具有較多采樣點(diǎn)、較大樣品數(shù)量及較強(qiáng)時(shí)效性，尤其是在應(yīng)急監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，如選取以上方式進(jìn)行處理，已經(jīng)與高效、經(jīng)濟(jì)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化需求不符。為更好地提升檢測(cè)質(zhì)量，本文選用快速溶劑萃取法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，相比其他方式，其具有有機(jī)溶劑用量小、速度快速及高回收率等優(yōu)勢(shì)。目前，在水環(huán)境固相物質(zhì)，如底泥、土壤等的揮發(fā)性、半揮發(fā)性及持久性有機(jī)物分析、監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

4.2 快速溶劑萃取技術(shù)分析

4.2.1 技術(shù)原理

第一，溫度升高。提高溫度對(duì)基體效應(yīng)的遏制極為有利，能夠進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的快速解析，減小溶劑粘度，加快溶劑分子擴(kuò)散到基體內(nèi)的速度，最終實(shí)現(xiàn)萃取效率提升的目的。50℃～200℃為此儀器的允許溫度范圍，75℃～125%為一般溫度范圍，針對(duì)一般污染物通常會(huì)選用100℃。在高壓情況下進(jìn)行加熱，需保證10min為最低高溫時(shí)間段，試驗(yàn)表明不具備顯著的熱降解現(xiàn)象，可用做萃取樣品內(nèi)極易發(fā)揮的成分。第二，壓力增加。伴隨壓力的不斷增加，也會(huì)提升液體的沸點(diǎn)，在高溫情況下，壓力增加將導(dǎo)致溶劑處于液體，且迅速布滿萃取池，與氣體溶解溶質(zhì)能力相比，液體溶解溶質(zhì)的能力更大，進(jìn)而對(duì)萃取效率大幅度提升，且降低容易揮發(fā)的物質(zhì)的揮發(fā)性，提高系統(tǒng)的能力及安全。1000到300psi為此儀器允許壓力范圍，通常將1500psi作為最常使用壓力。第三，多次循環(huán)。按照“少量多次”的萃取原理，在萃取環(huán)節(jié)通過(guò)新鮮溶劑的若干次靜態(tài)循環(huán)，逐步靠近動(dòng)態(tài)循環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)萃取效率提升，通常循環(huán)數(shù)量為2到3個(gè)，既能實(shí)現(xiàn)萃取目的。

4.2.2 萃取作業(yè)

萃取的樣品所含水分不允許過(guò)多，在完成選擇以后，需要通過(guò)干燥劑進(jìn)行處理，也可以通過(guò)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(guò)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(guò)程中將添加劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿饺搿Ｔ谶M(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(jiàn)的溶劑有油醚、二氯甲烷、三氯甲烷等。在萃取過(guò)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(guò)濃縮、脫水、凈化等流程，就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行色譜分析。

4.2.3 適用范圍

快速溶劑萃取法往往用于萃取固體物質(zhì)，如底泥等中酸性、堿性或中性物質(zhì)檢測(cè)，目前使用最多的為水環(huán)境有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥等萃取。

總之，環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中必不可少的一部分。因此，為了提高我國(guó)的有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)水平，我國(guó)要引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)設(shè)備，結(jié)合實(shí)際的經(jīng)濟(jì)條件和檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境來(lái)選擇合適的檢測(cè)方法，將檢測(cè)結(jié)果的誤差降到最低。

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[3]陳晨，趙文杰，蔡璐，王玲玲，周全法.電子廢棄物中持久性有機(jī)污染物分析檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].化工環(huán)保，2016，06：598-604.