水環(huán)境有毒有機物分析監(jiān)測質(zhì)量控制

劉早耀

（廣東新創(chuàng)華科環(huán)保股份有限公司，廣東 東莞 523000）

水環(huán)境分析監(jiān)測的目的，是掌握水環(huán)境實時資料信息，為制訂政策標(biāo)準(zhǔn)提供支持，也是開展預(yù)測、規(guī)劃、評價、管理等活動的依據(jù)[1]。有毒有機物是造成人體中毒、環(huán)境污染的有毒物質(zhì)，常見的為有機氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、含磷有機物、含氮有機物等。雖然這些物質(zhì)在水體中的含量不高，但殘留時間長，在蓄積作用下危害不斷增大。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)與工業(yè)的快速發(fā)展，未經(jīng)處理或處理不合格的有機廢水排放量也在增加，進入水體會對水環(huán)境造成污染。

1 有毒有機物的特性和危害

1.1 有毒有機物的特性

1.1.1 殘留性

以多氯聯(lián)苯、滴滴涕為代表的有毒有機物，在自然條件下，對光降解、化學(xué)分解、生物代謝的抵抗性強。這些物質(zhì)進入水體、土壤等環(huán)境中，很難被有效降解，留存時間長達數(shù)年、數(shù)十年甚至上百年。

1.1.2 蓄積性

從現(xiàn)有研究結(jié)果看，多數(shù)有毒有機物具有高脂溶性、低水溶性特征，很容易在沉降物、生物脂肪組織中蓄積，即通過周圍的媒介物質(zhì)，有毒有機物會富集到生物體內(nèi)，再通過食物鏈放大毒性作用，對周圍的環(huán)境及生物造成長期性的毒害。

1.1.3 高毒性

有毒有機物的分子結(jié)構(gòu)中，存在具有危害性的官能團，會對生物組織的功能造成抑制或破壞。在水環(huán)境中，雖然有毒有機物的含量低，通常為ppb級、ppt級，但即使在低濃度范圍內(nèi)也會嚴(yán)重影響生物體的健康，這就對有毒有機物的監(jiān)測、處理工作提出了更高要求。

1.2 有毒有機物的危害

有毒有機物的危害主要表現(xiàn)在兩個方面：一是進入環(huán)境后，在殘留性、蓄積性的作用下，其濃度不斷增高，對生態(tài)環(huán)境的平衡造成破壞。二是有毒有機物進入動物、植物和人體內(nèi)，會產(chǎn)生遺傳毒性，具有致癌、致畸、致突變效應(yīng)，影響生物的健康[2]。

2 水環(huán)境中有毒有機物的生物毒性測試

水環(huán)境中的有毒有機物種類多、數(shù)量大，常用的水質(zhì)污染指標(biāo)只能反映單一因子的影響，無法反映出對生物、生態(tài)系統(tǒng)的影響。在此背景下，生物毒性測試作為化學(xué)分析法的補充手段被廣泛應(yīng)用。

2.1 急性細胞毒性的測試

魚類對水環(huán)境的生物、物理、化學(xué)性質(zhì)變化非常敏感，因此魚類毒性試驗成為水質(zhì)評價的常規(guī)方法，可反映出水體的污染狀況及污染物的聯(lián)合毒性。通過魚類毒性試驗，還能測定工業(yè)廢水的毒性，作為水體衛(wèi)生綜合評價的重要指標(biāo)。相較于體內(nèi)動物試驗，細胞毒性試驗的優(yōu)勢在于操作簡單、耗時短、成本低、可重復(fù)進行[3]。例如四唑鹽法（MTT）、中性紅染色法（NR），均是定量檢測細胞毒性的有效方法。

2.2 芳香烴受體效應(yīng)的毒性測試

生物標(biāo)志物是衡量生物對環(huán)境污染物或者偏離正常情況下的暴露及效應(yīng)的生物指標(biāo)，具有特異性和廣泛性。以細胞色素P450酶系為代表，目前在毒性學(xué)研究中運用廣泛，如乙氧基異酚惡唑酮反應(yīng)（EROD）、酶聯(lián)免疫印記（ELISA）、單克隆抗體技術(shù)等。在水環(huán)境有毒有機物監(jiān)測中，利用P450可對多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、二噁英等進行體外細胞培養(yǎng)、體內(nèi)活性測試。

2.3 內(nèi)分泌干擾效應(yīng)的毒性測試

內(nèi)分泌干擾物是有毒有機物的一種，通過干擾生物體的內(nèi)分泌、神經(jīng)和生殖系統(tǒng)，會帶來免疫疾病，提高癌癥發(fā)病率。對內(nèi)分泌干擾物進行檢測分析，主要分為活體分析、離體分析兩種。前者是觀察該物質(zhì)對動物的免疫、甲狀腺、生殖系統(tǒng)的影響并進行評價，優(yōu)點是結(jié)果準(zhǔn)確，缺點是費時費力，不利于大范圍推廣。后者可采用雌激素受體競爭抑制法、重組基因酵母法、卵黃素誘導(dǎo)法等，優(yōu)點是操作簡單、快速、成本低，適用于批量篩檢。

3 水環(huán)境有毒有機物分析監(jiān)測的質(zhì)量控制措施

在水環(huán)境有毒有機物分析監(jiān)測中，影響檢測結(jié)果的因素較多，例如監(jiān)測環(huán)境、監(jiān)測技術(shù)、人為活動等，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均可能導(dǎo)致檢測結(jié)果失真。因此，質(zhì)量控制必須遵循全過程、全方面的原則。

3.1 水樣采運的質(zhì)量控制措施

3.1.1 采樣設(shè)備的選擇

采集水樣時，有毒有機物的種類復(fù)雜多樣，尤其是內(nèi)分泌干擾物（如雙酚A、鈦酸酯等）在水環(huán)境中廣泛存在，所以必須合理選擇采樣設(shè)備。具體要求如下：

①采樣器、儲樣瓶、前處理器皿等，均要使用玻璃或不銹鋼材質(zhì)，不能使用塑料或橡膠材質(zhì)。

②采樣器和儲樣瓶在使用前要進行徹底清洗，清洗流程為：鉻酸洗液浸泡→清水沖洗→蒸餾水沖洗→甲醇溶劑淋洗。

③儲樣瓶優(yōu)先選擇硼硅玻璃或棕色玻璃。

3.1.2 采樣與運輸方法

采樣時，應(yīng)對有毒有機物進行分類，包括揮發(fā)性、半揮發(fā)性兩種。其中，采集揮發(fā)性有毒有機物樣本時，要求水樣充滿樣品瓶，不能存在氣泡；采樣后要及時使用蓋塞封閉，禁止接觸空氣。在運輸保存過程中，要保證外界環(huán)境不會產(chǎn)生二次污染，并在規(guī)定時間內(nèi)盡快完成檢測；如果不能及時檢測，樣本要低溫、避光保存，保存方法詳見表1。

表1 常見有毒有機物的采樣和保存方法

3.1.3 采集質(zhì)控樣

質(zhì)控樣可以反映出采運過程的變化和引入的污染，包括現(xiàn)場空白樣、平行樣、現(xiàn)場加標(biāo)樣等。采集質(zhì)控樣的要求包括：①在空白樣中，待測物的濃度要低于方法檢出限。②現(xiàn)場空白樣與實驗室空白樣的檢測結(jié)果不能有明顯差異。③平行樣與實驗室內(nèi)平行樣的檢測精密度不能有明顯差異。④一般情況下，待測物的加標(biāo)回收率應(yīng)控制在70%～130%[4]。

3.2 實驗室內(nèi)的質(zhì)量控制措施

3.2.1 試劑的選擇

在實驗室內(nèi)檢測有毒有機物時，常用的試劑包括高純水、有機試劑兩大類。其中，高純水最好使用經(jīng)石英玻璃蒸餾出來的重蒸餾水，不能含有干擾測定的雜質(zhì)，或雜質(zhì)含量小于待測物的方法檢出限。在選擇有機試劑時，先要進行檢驗，按照樣品分析條件分析2次，看是否存在影響待測物分析的雜質(zhì)。

3.2.2 儀器校核

第一，檢查儀器的運行情況，檢查進樣口是否漏氣、進樣墊是否完好、襯管是否整潔，色譜峰形是否正常等。第二，校準(zhǔn)儀器性能，使儀器處于受控狀態(tài)。以揮發(fā)性有機物為例，在采用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC/MS）檢測時，每12 h使用4-溴氟苯溶液進行檢驗分析，滿足表2的要求。

表2 4-溴氟苯的離子豐度值要求

3.2.3 內(nèi)標(biāo)定量

對于樣品量小、分析組分簡單的待測物，可采用外標(biāo)定量法。對于樣品量大、組分較多的待測物，宜采用內(nèi)標(biāo)定量法，對檢測過程中的變量進行控制和校正，如溫度漂移、進樣量等指標(biāo)。常用的內(nèi)標(biāo)物在自然界中存在的可能性很小，其典型代表是溴代物、氟代物。以揮發(fā)性有機物為例，溴氯甲烷、1,4-二氟苯是常用的內(nèi)標(biāo)物。結(jié)合實踐，采用GC/MS法進行監(jiān)測，能在色譜上分離共流出物，避免內(nèi)標(biāo)物受到待測物、基體干擾物、回收率指示物的影響[5]。

3.2.4 回收率指示物

回收率指示物在待測樣品中并不存在，但在預(yù)處理、分析過程中，其性質(zhì)與待測組分相近。樣品制備前要加入回收率指示物，分析時計算回收率大小，用來判斷該方法對待測物的檢測準(zhǔn)確性，一般要求回收率在70%～130%。

3.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線校核

標(biāo)準(zhǔn)曲線用來描述待測物的濃度/數(shù)量與測量儀器響應(yīng)值之間的定量關(guān)系，一般選擇4～6個濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得到回歸方程。對標(biāo)準(zhǔn)曲線進行連續(xù)校核，是為了判斷它的持續(xù)有效性。如果分析時間超過24 h，或樣品超過一定數(shù)量，此時就要進行校核。操作方法如下：取中間濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液1 μL，將其注入儀器進行分析，計算待測物與回收率指示物的偏差，要求偏差≤30%。如果幾次校核中偏差均＞30%，說明該標(biāo)準(zhǔn)曲線的持續(xù)有效性較差，應(yīng)重新繪制。

3.2.6 方法檢出限（MDL）

MDL是在一個給定的置信度內(nèi)，從樣本中檢出某個成分的最小濃度或數(shù)量。具體方法是：使用高純水制備10個低濃度的加標(biāo)空白樣，加入回收率指示物，該濃度與實際分析時的濃度保持一致。然后按照檢測流程進行分析，得到待測物濃度，MDL的計算公式是：

式中，表示自由度為、置信度為99%時的值，表示重復(fù)分析的標(biāo)準(zhǔn)偏差，表示重復(fù)分析次數(shù)。

得到的MDL，應(yīng)該滿足式2的條件：

式中，表示加標(biāo)濃度。經(jīng)計算，如果MDL不滿足式2的要求，說明加標(biāo)濃度不合適，此時應(yīng)重選加標(biāo)濃度，再進行平行空白實驗，從而得到MDL。

3.2.7 精密度和準(zhǔn)確性

制備平行空白樣后，檢測出的濃度均在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)。制備加標(biāo)空白樣時，若是揮發(fā)性樣品，需進行吹脫、吸附、解吸等處理流程；若是半揮發(fā)性樣品，需進行富集、脫水、濃縮等處理流程。精密度和準(zhǔn)確性也是質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標(biāo)，前者反映出相對標(biāo)準(zhǔn)的偏差大小，后者反映出與真值的平均相對誤差。一般情況下，待測組分和回收率指示物的準(zhǔn)確性在70%～130%，精密度要＜30%，但也有例外情況，出峰較早的組分、最后出現(xiàn)的高沸點組分，這兩者的精密度和準(zhǔn)確性會更高一些，準(zhǔn)確性在80%～120%，精密度＜20%。

3.3 實驗室間的質(zhì)量控制措施

實驗室間的質(zhì)量控制，是實驗室自行組織的與外部實驗室之間的比對試驗，由技術(shù)負責(zé)人根據(jù)本實驗室的能力，與外部實驗室做同樣參數(shù)的檢測項目比對，盡可能選擇相同的檢測方法[6]。一般情況下，使用再現(xiàn)性表示外部控制的精密度，即在不同實驗室、用相同的方法和樣品進行多次測定，看檢測結(jié)果的符合程度，從而發(fā)現(xiàn)實驗室內(nèi)部不易核對的誤差來源。室間質(zhì)控項目主要包括：①客戶投訴項目；②新開展的檢測項目；③無法溯源的儀器設(shè)備檢測項目；④使用非標(biāo)準(zhǔn)檢測方法的項目；⑤其它技術(shù)水平要求較高或有必要的檢測項目。

4 結(jié)語

綜上所述，有毒有機物具有殘留性、蓄積性、高毒性的特性，會造成環(huán)境污染和生物危害。針對水環(huán)境中的有毒有機物，文章介紹了常用的生物毒性測試方法，從水樣采運、實驗室內(nèi)、實驗室間三個方面闡述了質(zhì)量控制措施。希望為實際工作開展提供借鑒，提高檢測結(jié)果的可靠性。