探討水環(huán)境監(jiān)測中揮發(fā)酚監(jiān)測必要性及其監(jiān)測方法

蔣學(xué)波

（南充市閬中生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，四川 南充 637400）

水是人類生存的重要資源，目前全球均處于淡水資源短缺狀態(tài)，人們愈加重視對水資源及水環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)工作。做好水環(huán)境監(jiān)測工作，保障我國居民用水安全，不斷提升我國水環(huán)境質(zhì)量，是維持我國可持續(xù)性發(fā)展的重要途徑之一。本文主要從水環(huán)境監(jiān)測的概述、水環(huán)境中揮發(fā)酚環(huán)境監(jiān)測的必要性、水環(huán)境中揮發(fā)酚的環(huán)境監(jiān)測方法這三方面展開論述。

1 水環(huán)境監(jiān)測的概述

水環(huán)境監(jiān)測主要是指以水環(huán)境為對象，利用物理、化學(xué)、生物等方面的技術(shù)手段，對其中的污染物及其有關(guān)的組成成分進(jìn)行定性、定量和系統(tǒng)的綜合分析，以便于為水環(huán)境管理提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升水環(huán)境管理水平。近年來，隨我國對水資源的重視，《水法》《水污染防治法》《環(huán)境保護(hù)法》等相關(guān)法律法規(guī)的出臺與完善，水環(huán)境保護(hù)法律體系的建立健全，工業(yè)污水的排放、水環(huán)境監(jiān)測方式與標(biāo)準(zhǔn)等均有了統(tǒng)一規(guī)定與要求。有效布控監(jiān)測點，全面、系統(tǒng)、動態(tài)地對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，高效掌握各時期的水環(huán)境質(zhì)量及影響水環(huán)境質(zhì)量的污染源，以便于相關(guān)政府、機(jī)構(gòu)展開有針對性的監(jiān)督管理和防治工作，進(jìn)一步提升水環(huán)境質(zhì)量，保障我國的水資源。

2 水環(huán)境中揮發(fā)酚監(jiān)測的必要性

一般 按酚類能否與水蒸氣一起蒸出，可分為揮發(fā)酚和不揮發(fā)酚，其中揮發(fā)酚主要是指沸點在230 ℃以下的酚類有毒物質(zhì)，多為一元酚，不揮發(fā)酚的沸點則在230 ℃以上，多為二元酚、多元酚[1-2]。揮發(fā)酚屬高毒物質(zhì)，若人不幸攝入一定量的該類物質(zhì)會出現(xiàn)急性中毒癥狀；長期飲用被酚污染的水，會誘發(fā)頭痛、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀等，會對其生命安全造成嚴(yán)重威脅。除此之外，若水中含酚濃度較高，此水也不宜于養(yǎng)殖水生物或農(nóng)田灌溉。經(jīng)相關(guān)學(xué)者調(diào)研得知，水中含酚0.1～0.2 mg/L魚肉會有異味，含酚量大于5 mg/L時，魚會中毒死亡，且較高濃度的含酚廢水會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。水中揮發(fā)酚主要來源于焦化廠、煤氣廠、造紙廠、石油煉廠、木材防腐、醫(yī)藥及化工行業(yè)的工業(yè)廢水，定期對當(dāng)?shù)馗鲄^(qū)域的水環(huán)境，尤其是易產(chǎn)生工業(yè)廢水的工廠排水口，進(jìn)行水中揮發(fā)酚含量檢測，及時清除水中酚類物質(zhì)，對提升水環(huán)境質(zhì)量，保障水資源，提升居民用水安全等均有重要意義。

3 水環(huán)境中揮發(fā)酚的監(jiān)測方法

2020年6月生態(tài)環(huán)境部出臺的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要（2020-2035年）》中，就明確提及2020～2035年，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測將在全面深化環(huán)境質(zhì)量和污染源監(jiān)測的基礎(chǔ)上，逐步向生態(tài)狀態(tài)監(jiān)測和環(huán)境風(fēng)險預(yù)警拓展。2021年10月出臺的《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法（試行）》中，也對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價的指標(biāo)體系、數(shù)據(jù)要求和評價方法等進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃。因此，下面主要就當(dāng)前水環(huán)境中揮發(fā)酚的監(jiān)測方法展開論述。

3.1 4-氨基安替比林分光光度法

4-氨基安替比林是一種有機(jī)物，易溶于水、苯、乙醇，微溶于乙醚，淡黃色結(jié)晶、熔點為109 ℃。在堿性條件下，加入氧化劑，可與酚類化合物反應(yīng)生成紅色染料。根據(jù)上述機(jī)理，將4-氨基安替比林分光光度法應(yīng)用到水環(huán)境的揮發(fā)酚監(jiān)測過程中，用蒸餾法將揮發(fā)酚從待測水樣本中蒸餾出來，并用干擾物質(zhì)和固定劑進(jìn)行進(jìn)一步分離，后再在pH值10.0±0.2條件下，先后加入鐵氰化鉀、4-氨基安替比林，充分混勻后，反應(yīng)生成橙紅色的安替比林染料。最后再用三氯甲烷將橙紅色染料自水溶液中萃取出來，用460 nm波長光波進(jìn)行萃取分光光度檢測法，或在顯色后30分鐘內(nèi)，直接用510 nm波長光波進(jìn)行直接分光光度檢測法。這兩種分光光度法的檢測原理，都是通過測定待測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對待測物質(zhì)進(jìn)行定性和定量方面的檢測。一般情況下，上述兩種分光光度法所達(dá)效果基本一致，但應(yīng)用范圍存在一定差異，其中萃取分光光度法多用于飲用水、地下水、地表水中揮發(fā)酚的檢測，直接分光光度法多用于生活用水和工業(yè)廢水的檢測。這是因為飲用水、地下水、地表水中揮發(fā)酚含量相對較低，經(jīng)萃取后，能進(jìn)一步提煉酚類物質(zhì)，對提升檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度有積極影響。

雖然4-氨基安替比林分光光度法普遍能達(dá)到較好的揮發(fā)酚檢測效果，但在實際檢測過程中，其檢測結(jié)果仍受諸多因素影響。王昌遠(yuǎn)[3]研究中，就提及水體樣本中，硫化物、石油類、少量渾濁類雜質(zhì)及微生物等，均會對揮發(fā)酚檢測結(jié)果造成一定影響。因此針對硫化物、石油類、少量渾濁類雜質(zhì)，可先利用蒸餾去除相關(guān)雜質(zhì)，再用固體氫氧化鈉進(jìn)行樣本酸堿度調(diào)節(jié)，待pH值調(diào)至12～12.5后，用四氯化碳水浴加熱去除樣本內(nèi)渾濁物，再進(jìn)行酸堿度調(diào)節(jié)，將樣本pH值降至4.0左右。降低水體樣本酸堿度，做酸化處理，主要是為了去除微生物。在此基礎(chǔ)上，可適當(dāng)添加硫酸銅，以進(jìn)一步降低微生物對樣本中酚類物質(zhì)的影響。除此之外，其論述中還提及，4-氨基安替比林試劑廠家、加入量的不同，也會對揮發(fā)酚檢測結(jié)果造成一定影響。一般4-氨基安替比林試劑廠家的不同，其純度、質(zhì)量會存在一定差異，4-氨基安替比林試劑的純度越高，在揮發(fā)酚檢測中，檢出結(jié)果的精準(zhǔn)度更高。針對4-氨基安替比林試劑廠家致4-氨基安替比林試劑純度差異方面，可采用萃取分光光度法，萃取水體樣本中揮發(fā)酚物質(zhì)后，再進(jìn)行分光光度法，能降低檢測結(jié)果的差異，穩(wěn)定空白吸光值。加入量方面，4-氨基安替比林試劑加入量＜2.0 mL時，測得的吸光度偏低，而加入量為2.0 mL、2.5 mL、3.0 mL時，測得的吸光度差異不大，即一般情況下4-氨基安替比林試劑加入量需以2.0～3.0 mL為主?；蚴菍?-氨基安替比林試劑進(jìn)行提純后，再利用4-氨基安替比林分光光度法進(jìn)行水中揮發(fā)酚的檢測，以進(jìn)一步提升檢出效果。

綜上所述，4-氨基安替比林分光光度法在水環(huán)境監(jiān)測中，能對水體樣本中的揮發(fā)酚進(jìn)行有效檢測，且萃取分光光度法、直接分光光度法均可達(dá)到較好的檢測效果，在實際檢測過程中，檢測人員可根據(jù)采集水樣的不同，實施不同的分光光度法，以提升檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度和檢測水平。就此方法主要不足之處而言，若待測水體樣本中揮發(fā)酚含量過低，會對檢測結(jié)果造成一定影響，雖然萃取分光光度法經(jīng)萃取后，利于提升揮發(fā)酚檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度，但仍有較高提升空間。

3.2 流動注射-4-氨基安替比林分光光度法

流動注射-4-氨基安替比林分光光度法是將待測水體樣本注入流動著的、非空氣間隔的試劑溶液載流中，并讓待測水體樣本流入到反應(yīng)盤管內(nèi)，形成特定區(qū)域，同載流中試劑混合、反應(yīng)，后再流入到流通檢測器內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步測定、分析。與4-氨基安替比林分光光度法相比，此監(jiān)測方式主要是利用連續(xù)流動注射儀對待測水體樣本進(jìn)行處理，后經(jīng)分光光度法進(jìn)行揮發(fā)酚物質(zhì)及量的檢測。其主要原理是將待測水體樣本在酸性條件下進(jìn)行蒸餾，其目的與4-氨基安替比林分光光度法相似，是為了將揮發(fā)酚與水溶液分離，后在堿性環(huán)境及鐵氰化鉀條件下，與4-氨基安替比林進(jìn)行顯色反應(yīng)，再用500 nm波長光波進(jìn)行待測物質(zhì)的吸光度檢測，分析記錄待測水體樣本中是否含揮發(fā)酚。同時與4-氨基安替比林分光光度法相比，流動注射技術(shù)將吸光分析法、熒光分析法、離子選擇電極分析法等檢測方式進(jìn)行了分析流程管道化，在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)支持下，有效去除了各分析法中的手工操作，即將待測物質(zhì)放入基于流動注射技術(shù)的相關(guān)儀器內(nèi)，可實現(xiàn)自動化檢測、分析，對降低人為差錯風(fēng)險，提升檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度有重要意義，能進(jìn)一步提升分析法的精密度，減少相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

但就實際檢測情況而言，此檢測方式仍受諸多因素影響。如基于流動注射技術(shù)的4-氨基安替比林分光光度法，在載流試劑中加入4-氨基安替比林進(jìn)行顯色反應(yīng)，將4-氨基安替比林分光光度法分析流程管道化。則此類檢測方式，其檢測結(jié)果同樣會受水體樣本內(nèi)雜質(zhì)、微生物及4-氨基安替比林試劑廠家、加入量等因素影響。除此之外，黃玲[4]等人研究中，根據(jù)其研究結(jié)果得，水體樣本的重復(fù)性引入的不確定度影響最大，同時儀器精密度對檢測結(jié)果也會造成一定影響。因此在流動注射-4-氨基安替比林分光光度法中，首先需重視檢測器的選擇，盡量選取精密度較高的儀器，做好檢測設(shè)備的定期檢查與維修工作，及時更換破損、老舊儀器，以保障檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度與有效性。檢測過程中，還需調(diào)整好儀器參數(shù)，包括溫度、控制時間等。做好檢測過程中所需試劑的加入工作，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，控制試劑加入量、酸堿值等。

綜上，在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的支持下，流動注射-4-氨基安替比林分光光度法將水環(huán)境監(jiān)測中揮發(fā)酚的檢測工作機(jī)械化、自動化，利用基于流動注射技術(shù)的機(jī)器進(jìn)行檢測，在降低人工差錯的同時，利于提升時間、劑量、酸堿度等各變量方面的控制效果，對提升檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度有積極影響。與4-氨基安替比林分光光度法相比，流動注射-4-氨基安替比林分光光度法可廣泛用于大批量水體樣本檢測中，有操作便捷、精準(zhǔn)度高、檢出限度低、線性范圍好等優(yōu)勢，可幫助檢測人員達(dá)較好的檢出效果。

3.3 溴化容量法

溴化容量法主要的作用原理是，在過量溴溶液中，讓溴和酚相互反應(yīng)生成三溴酚、溴代三溴酚。再在剩余的溴、碘化鉀中，釋放出游離碘，并讓溴代三溴酚同碘化鉀相互反應(yīng)，生成三溴酚和游離碘，最后用硫代硫酸鈉溶液滴定釋放出的游離碘，根據(jù)其消耗量，計算出揮發(fā)酚的含量。與上述兩種揮發(fā)酚檢測方法相比，此檢測方法多適用于含酚濃度較高的污染水，如工廠排污廢水口處采集的水體樣本，和尚未進(jìn)行污水排污處理處的水體樣本，采用溴化容量法能較快速、便捷地計算出受檢水環(huán)境處的揮發(fā)酚含量。

但就實際檢測情況而言，溴化容量法在檢測過程中也會受諸多因素影響。首先是水體樣本中的雜質(zhì)，工廠排污廢水口和尚未進(jìn)行污水排污處理處的水體樣本，這兩處水體樣本內(nèi)雜質(zhì)尚未經(jīng)水稀釋，水體樣本中各雜質(zhì)含量普遍較高，干擾因素較多，會對檢出結(jié)果的精準(zhǔn)度造成直接影響。因此在進(jìn)行溴化容量法檢測前，需進(jìn)行干擾物清除處理，以保障檢測結(jié)果的有效性。其次，在滴定操作過程中，需確保滴定液體的全覆蓋性與勻速性，確保硫代硫酸鈉溶液同待測液體的有效反應(yīng)，確保游離碘的有效、完全釋放，以便于更精準(zhǔn)地計算出待測水體樣本中揮發(fā)酚的具體含量[5-6]。加入硫代硫酸鈉溶液后對待測樣本進(jìn)行適當(dāng)搖晃，以確保溶液的有效融合。在計算過程中，也需嚴(yán)格按照相關(guān)公式、機(jī)理進(jìn)行揮發(fā)酚含量計算，以降低檢出結(jié)果的相對偏差值。

綜上所述，溴化容量法在相關(guān)公式和化學(xué)原理支持下，能達(dá)較好的檢出效果，且檢出結(jié)果具有一定精準(zhǔn)度。但就實際應(yīng)用情況而言，此檢測方式的應(yīng)用范圍較小，主要適用于工廠排污廢水口和尚未進(jìn)行污水排污處理處的水體樣本，能幫助檢測人員對工廠廢水排污情況進(jìn)行有效評估、分析，利于相關(guān)監(jiān)管人員對工廠廢水排污進(jìn)行有效監(jiān)督、管理，從源頭盡量根除揮發(fā)酚的排出，降低酚類物質(zhì)對水資源的污染。

4 揮發(fā)酚監(jiān)測方式在水環(huán)境監(jiān)測中的發(fā)展

揮發(fā)酚作為常見且重要的污染物，一旦此類物質(zhì)在水中含量過高，不僅會對水生物、農(nóng)作物造成嚴(yán)重影響，若人體直接或間接攝入被酚污染的水或食品，還會增加相關(guān)疾病的發(fā)病風(fēng)險，會對居民用水健康及生態(tài)環(huán)境造成巨大損傷。隨我國相關(guān)法律條例的健全與完善，《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749-2006中，已明確指出待檢水體樣本中，揮發(fā)酚含量需＜0.002 mg/L，一旦超標(biāo)，需對相關(guān)水環(huán)境進(jìn)行及時處理，嚴(yán)格控制工廠排污廢水中揮發(fā)酚含量，降低水環(huán)境受污染程度。同時，近年來隨著我國科學(xué)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，揮發(fā)酚相關(guān)檢測技術(shù)與儀器設(shè)備也在不斷完善與改進(jìn)，現(xiàn)代化技術(shù)的融入對降低人工操作誤差有重要作用，能幫助檢測人員獲取更精準(zhǔn)的揮發(fā)酚檢測結(jié)果，利于其給予相關(guān)水環(huán)境更有針對性的管理措施，對保障我國水資源，提升生態(tài)環(huán)境治理水平等均有重要意義。

5 結(jié)論

綜上所述，揮發(fā)酚是有毒物質(zhì)，一旦水中揮發(fā)酚含量過多會對生態(tài)環(huán)境及居民用水安全造成嚴(yán)重影響，所以在水環(huán)境監(jiān)測工作中，人們需重視揮發(fā)酚的監(jiān)測工作，以降低水中揮發(fā)酚含量，改善生態(tài)環(huán)境，降低水污染程度。就目前揮發(fā)酚主要的監(jiān)測方法而言，主要有4-氨基安替比林分光光度法、流動注射-4-氨基安替比林分光光度法、溴化容量法這三種監(jiān)測方式，其中，4-氨基安替比林分光光度法、流動注射-4-氨基安替比林分光光度法均是以分光光度法為基礎(chǔ)，對待測水體樣本中揮發(fā)酚進(jìn)行檢測，溴化容量法則主要是利用化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)原理公式，計算待測水體樣本中揮發(fā)酚含量。不同檢測方式的檢測機(jī)理、技術(shù)及優(yōu)劣勢等均存在一定差異，檢測人員可根據(jù)待測水體樣本的取樣范圍及可實施的監(jiān)測技術(shù)，合理選擇監(jiān)測方法，以確保檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度和有效性，確保水環(huán)境質(zhì)量能得到有效監(jiān)控，有效提升我國的水環(huán)境質(zhì)量管控水平。