水中揮發(fā)酚環(huán)境監(jiān)測方法的探討

燕 秋

（上海田苑環(huán)境科技有限公司，上海 201703）

工業(yè)化發(fā)展大幅度提高了人們居住和生活的環(huán)境質(zhì)量，然而，在這一進程中，人類的水資源卻遭受了嚴重污染。其中被酚污染的水容易通過皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對神經(jīng)系統(tǒng)損害更大。長期吸入帶濃度酚蒸汽或使用酚污染了的水可引起慢性積累性中毒；吸入高濃度酚蒸汽或酚液，或大量酚液濺到皮膚上都可引起急性中毒[1]。當體內(nèi)酚含量急劇升高時，則會造成死亡。由此可見，揮發(fā)酚正在生活中悄無聲息地殘害著人類健康，我們必須予以高度重視。本研究分析揮發(fā)酚的危害和檢測意義，并從實驗原理、影響因素、方法特點三個方面分別對即有的兩種檢測方法進行分析和討論，展望了水中揮發(fā)酚的環(huán)境監(jiān)測方法與發(fā)展趨勢。

1 水中揮發(fā)酚的危害與環(huán)境監(jiān)測意義

1.1 水中揮發(fā)酚的危害

酚類物質(zhì)分為兩種，揮發(fā)性的和非揮發(fā)性的，界定以230 ℃的沸點為參考，沸點低于230 ℃的為揮發(fā)性酚。揮發(fā)性酚主要來源于工業(yè)生產(chǎn)，以石油煉化為主，此外木材加工廠、焦化廠、化學試劑生產(chǎn)廠等也會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性酚。酚類物質(zhì)對人體的危害主要表現(xiàn)在急性中毒和慢性中毒兩個方面。如果身體中短時攝入大量揮發(fā)性酚，則會造成急性中毒，表現(xiàn)為休克或者死亡。如果長期小劑量攝入體內(nèi)，比如長期飲用含有揮發(fā)性酚的水源，則會引起頭疼、瘙癢、貧血等多種癥狀。

酚類物質(zhì)對人體的危害方式主要分為兩種，一種是揮發(fā)性酚類直接刺激呼吸道黏膜，一種是通過飲用水進入人體富集。酚類物質(zhì)對人體的危害途徑分為兩種，一種是直接性的，即揮發(fā)性酚通過空氣或者水源直接進入人體；一種是間接性的，即酚類物質(zhì)會干擾水中動植物的正常生長，人類食用動植物后產(chǎn)生病狀。

1.2 水中揮發(fā)酚的環(huán)境監(jiān)測意義

通過對水中揮發(fā)性酚的環(huán)境監(jiān)測，可以了解各個地區(qū)水中揮發(fā)性酚的含量。如果含量超標，則要采取有效方式進行凈水，從而避免居民經(jīng)由水源獲得酚類，致使身體健康受損。另外，確定地域內(nèi)水資源中揮發(fā)性酚超標后，可以深入對周邊的各類工廠進行調(diào)研，并及時制止排污不達標的污染環(huán)境行為[2]。

2 水中揮發(fā)酚的環(huán)境監(jiān)測方法

2.1 4-氨基安替比林分光光度法

2.1.1 方法分類及原理

4-氨基安替比林分光光度法是環(huán)境監(jiān)測部門測定水中揮發(fā)性酚的常用方法，這種方法的測量精確度相對較高，可以應用于對飲用水的檢測工作中。實驗中所用的化學試劑包括苯酚標準液、氯仿、氨水、緩沖液、4-氨基安替比林分光光度法溶液、鐵氰化鉀溶液等。根據(jù)不同的水樣，可以選用不同的4-氨基安替比林分光光度法來進行監(jiān)測。所以，該方法可以分為兩類，一類是直接分光光度法，一類是萃取分光光度法[3]。

直接分光光度法的基本原理是利用顯色反應來測量吸光度。緩沖液的pH值為10，要求提供一個弱堿性的反應條件。顯色劑是鐵氰化鉀，該物質(zhì)與4-氨基安替比林反應后會產(chǎn)生橙紅色的物質(zhì)，即安替比林染料。在顯色后，于半小時內(nèi)利用吸光光度法進行檢測，波長為510 nm。直接分光光度法適用于檢測生活用水和工業(yè)廢水[4]。

萃取分光光度法的基本原理與上述直接分光光度法有重合，在直接分光光度法處理完成后，不直接進行吸光光度檢測，而是利用三氯甲烷進行萃取。萃取后，再利用吸光光度法進行檢測，但是檢測的波長會發(fā)生變化，波長為460 nm。萃取分光光度法適用于檢測飲用水、地下水、地表水。

通過檢測原理可知，當水中揮發(fā)酚的含量相對較高時，如生活用水和工業(yè)廢水，使用直接分光光度法來進行檢測；當水中揮發(fā)酚的含量相對較低時，如處理過的飲用水或者地表水，則使用萃取分光光度法[5]。這是因為酚類屬于有機物，三氯甲烷也是有機物，相似相容，通過萃取可以實現(xiàn)酚類物質(zhì)的富集，有利于提高檢測結(jié)果的準確性。

2.1.2 影響檢測結(jié)果的因素

分光光度法的本質(zhì)是利用顯色劑鐵氰化鉀與4-氨基安替比林反應生成橙紅色染料，然后利用510 nm或者460 nm波長來進行檢測。所以，除去分光光度計的設備誤差之外，對結(jié)果產(chǎn)生最大影響的是顯色劑的純度和用量。下面將分別進行討論。

第一，顯色劑的純度對測量結(jié)果的影響。顯色劑的純度主要表現(xiàn)在靈敏性和空白值兩個方面。如果顯色劑的靈敏度高，則空白值相對較低并且穩(wěn)定，繪制的標準曲線也會比較精確，那么測量結(jié)果會較為準確。顯色反應是由鐵氰化鉀和4-氨基安替比林共同作用的結(jié)果。標準曲線的繪制是利用不同濃度的4-氨基安替比林來制成的。葉玲研究發(fā)現(xiàn)，不同廠家生產(chǎn)的4-氨基安替比林純度不同，所繪制的標準曲線也會有一定的差異[6]。仇開濤研究發(fā)現(xiàn)，三氯甲烷萃取的4-氨基安替比林實驗結(jié)果精確度高于直接購買的4-氨基安替比林實驗結(jié)果[7]。儀眀媛研究發(fā)現(xiàn)，提純方法對顯色劑4-氨基安替比林空白值有顯著影響，三氯甲烷萃取后硅鎂型吸附劑吸附提純效果最佳，空白值的吸光度能夠被有效降低[8]。關于通過提純顯色劑來降低空白值的研究成果較多，下面將不再贅述。

第二，顯色劑用量對測量結(jié)果的影響。國標上要求4-氨基安替比林的用量為1.5 mL。研究表明，該顯色劑的加入量與空白值成正相關，用量范圍在0.9～1.8 mL。葉玲研究了純化前后與顯色劑用量之間的關系，研究發(fā)現(xiàn)在純化后，顯色劑有一定程度的損失，所以建議將用量提高到2.0 mL。洪梅則對顯色劑用量與測量結(jié)果的準確度進行了研究，研究表明用量大于或者小于1.5 mL，都會影響測量結(jié)果的準確度。由此可見，顯色劑的用量對測量結(jié)果有直接影響，所以在測量過程中要統(tǒng)一要求，嚴格按照國標要求使用顯色劑用量，從而保證測量結(jié)果的準確性，保證環(huán)境監(jiān)測部門測量結(jié)果的權威性。

第三，其他因素對測量結(jié)果的影響。顯色劑除了4-氨基安替比林，還有鐵氰化鉀，鐵氰化鉀的用量和純度也會對結(jié)果有一定影響，如果純度不夠，溶液中過剩的4-氨基安替比林不會參與檢測，就會造成檢測結(jié)果偏低的假象。所以，在檢測時鐵氰化鉀可以適當多放。除此之外，實驗中用到的緩沖溶液，pH值為10±0.2。反應的條件非常重要，對溫度、緩沖溶液都有嚴格要求，要盡可能減少實驗中量化要素的偏差。

2.1.3 方法的優(yōu)點和不足

分光光度法的優(yōu)點是兩種方法都可以對不同含量酚類水樣進行檢測，有針對性地開展水樣檢測。缺點是影響標準曲線繪制的因素較多，對于低劑量的污染水樣，其測量結(jié)果的精確度和準確性還有一定的提升空間。

2.2 流動注射分光光度法

2.2.1 方法分類及原理

流動注射分光光度法以萃取分光光度法為基礎。實驗中所用的化學試劑包括苯酚標準液、氯仿、氨水、緩沖液、4-氨基安替比林分光光度法溶液、鐵氰化鉀溶液等等。實驗中所使用的儀器設備是連續(xù)流動注射儀。

流動注射分光光度法的基本原理是現(xiàn)將水樣在酸性條件下蒸餾，使揮發(fā)性酚類從水溶液中分離出來，然后與鐵氰化鉀發(fā)生顯色反應，再用505 nm波長進行吸光度檢測。

2.2.2 結(jié)果的影響因素

影響測試結(jié)果的因素很多，除了萃取分光光度法的影響因素之外，還有連續(xù)流動注射儀的精確性。根據(jù)操作順序看，蠕動泵閥的時間、鐵氰化鉀溶液的酸堿度等對其都有影響。另外，儀器管路純水的純度、溫度、控制時間等也會有不同程度的影響。

2.2.3 方法的優(yōu)點和不足

流動注射分光光度法的優(yōu)點是利用儀器來進行樣品的預處理，其缺點是儀器操作步驟相對比較多，在使用過程中難以準確控制時間。另外，儀器中所用水、空氣等又引入了新的變量。但是，該方法具有很好的發(fā)展前景，未來通過電氣自動化可以對設備的運行進行編程，設備運行的誤差是相對穩(wěn)定的，相比于人的操作，會大大降低測量誤差。

3 水中揮發(fā)酚環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展趨勢

3.1 優(yōu)化和完善實驗操作

水中揮發(fā)酚的環(huán)境監(jiān)測工作關系著人類的健康與發(fā)展，所以實驗方法的優(yōu)化會持續(xù)進行?，F(xiàn)階段的兩種檢測方法都需要大量的人工操作。實驗中，人工操作的部分不可避免地會產(chǎn)生偏差，實驗試劑的純度和用量也會影響實驗的精確度和準確性。所以，未來會對實驗操作進行嚴格規(guī)范，從而減小實驗測量結(jié)果的偏差。另外，指定測量設備的類型、指定測量試劑的廠家和純度也有利于降低實驗誤差。流動注射分光光度法，已經(jīng)用設備代替了部分人工操作，未來可以通過設備誤差的計算來對測量結(jié)果進行矯正，從而提高檢測結(jié)果的準確性。

3.2 增加對污染源的監(jiān)測

直接分光光度法，可以對生活用水和工廠用水進行直接測量。該測量方法可以推廣到工程排污自檢中，從而及時控制超標污水的排放。由于工廠污水中酚類含量差異較大，該檢測方法的量程還需要進一步擴大。

4 結(jié)論

綜上所述，水中揮發(fā)性酚的危害很嚴重，需要環(huán)保部門給予高度重視。目前，兩種環(huán)境監(jiān)測方法都有一定效果，但是仍然有一定的上升空間。未來，要對影響監(jiān)測方法的因素進行深入研究，減少這些因素對檢測準確度和精確度的影響，這就要求在實驗操作方面精益求精。另外，環(huán)保部門要對向水中排入揮發(fā)性酚類物質(zhì)的污染源進行嚴格管控，將該測試方法推廣到各大工廠，在排放廢水之前進行監(jiān)測，處理達標后再進行排放。這樣可以減少全國各地水資源酚類物質(zhì)含量監(jiān)測的工作量，進而保證居民用水的安全性。