隨著我國工業(yè)快速發(fā)展,水環(huán)境污染日益呈現(xiàn)出復(fù)合性和多元性特點(diǎn),對(duì)水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和污染診斷能力和水平有了更高的要求。具有生物累積性、高毒性和污染廣泛性的有機(jī)污染物就是其中之一,有機(jī)污染物主要以微量、痕量或超痕量水平存在,需要配備先進(jìn)儀器設(shè)備和具備較高專業(yè)素質(zhì)的分析人員。我國是化學(xué)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國,在減少和消除有機(jī)污染物排放方面面臨前所未有的挑戰(zhàn)。因此,加快建立與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的水環(huán)境中有機(jī)污染的監(jiān)測(cè)分析方法體系是目前我國環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要任務(wù)。
一、水體中有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀
早在20世紀(jì)80年代初期,工業(yè)發(fā)達(dá)國家就開始建立有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)方法體系,其中美國是最早研究水資源有機(jī)物污染和檢測(cè)技術(shù)的國家。20世紀(jì)中期美國《清潔水法》就將多達(dá)114種有機(jī)污染物列入法案,并明確規(guī)定了有機(jī)污染物的嚴(yán)格檢測(cè)。隨后,歐洲等發(fā)達(dá)國家也開始逐步制定相關(guān)的水資源污染物的相關(guān)法律法規(guī),細(xì)化污染物的種類及危害,確保水資源健康安全。經(jīng)過幾十年的實(shí)踐和不斷修訂,國外的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量保障體系日臻完善。我國環(huán)境監(jiān)測(cè)重點(diǎn)在很長(zhǎng)一段時(shí)間都是以COD、BOD、營(yíng)養(yǎng)鹽和重金屬含量為主,并把這些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目作為水體質(zhì)量評(píng)價(jià)重要指標(biāo)。由于我國對(duì)有機(jī)污染物的重視度不夠,導(dǎo)致有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)研究發(fā)展緩慢,起步較晚。只是在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢(shì)下,水環(huán)境中有機(jī)污染物污染問題日益嚴(yán)重,有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的重要性才逐漸凸顯。隨后,我國開始積極引進(jìn)先進(jìn)的儀器設(shè)備和汲取借鑒成功的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),并加大對(duì)環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)研究的投入。近十年來我國環(huán)境中有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)取得了積極進(jìn)展,各省、市站都配置了許多先進(jìn)的有機(jī)污染物分析測(cè)試儀器,如氣相色譜儀、液相色譜儀、氣相色譜質(zhì)譜儀等,開始了較高水平的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)分析工作。
二、水體中有機(jī)污染物前處理方法
2.1 液液萃取法
液液萃取法是水體中有機(jī)污染物最經(jīng)典的萃取技術(shù),也是早期有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)中常用的前處理技術(shù)。它主要是通過向樣品中加入有機(jī)溶劑,利用有機(jī)污染物在水相-有機(jī)相兩相中分配系數(shù)不同來實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的提取或分離。使用液液萃取法處理水體中有機(jī)污染物的關(guān)鍵在于有機(jī)萃取溶劑的合理選擇。合適的有機(jī)溶劑可以提高萃取效率,因?yàn)橐环矫孑腿?duì)有機(jī)污染物具有一定的選擇性,從而可避免環(huán)境基質(zhì)中其他物質(zhì)對(duì)富集的干擾,另外一方面有機(jī)污染物在萃取中會(huì)具有較高的分散系數(shù)。同時(shí),在實(shí)際操作過程中,也需要對(duì)水樣的離子強(qiáng)度和pH值、有機(jī)相與水相的相比等因素進(jìn)行充分的考量。液液萃取法具有操作原理相對(duì)簡(jiǎn)單,無需特殊的儀器設(shè)備,適用范圍廣泛,經(jīng)過多次萃取可得到較高的回收率等特點(diǎn),目前被我國、美國、歐盟等所建立有機(jī)污染物的標(biāo)準(zhǔn)分析方法所采用。但該方法耗時(shí)較長(zhǎng),不易于自動(dòng)化,樣品量大的時(shí)候相應(yīng)地需要大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行處理,會(huì)容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。在提倡綠色環(huán)境友好的今天,多種簡(jiǎn)便快速的有機(jī)污染物萃取技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
2.2 固相萃取法
固相萃取法的原理是用固體物質(zhì)作為萃取劑對(duì)水樣中的有機(jī)污染物進(jìn)行提取,再通過選擇性吸附、選擇性洗脫的方式,對(duì)樣品中目標(biāo)組分進(jìn)行富集、分離、純化的過程,實(shí)現(xiàn)了提取、富集、凈化一步同時(shí)完成。該方法具有操作簡(jiǎn)單、溶劑損耗少、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、方法的準(zhǔn)確度和精密度也相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)。目前,隨著固相填料和新涂層的推陳出新,其應(yīng)用范圍日益廣泛,在很多情況下固相萃取法已取代了傳統(tǒng)的液液萃取法。
2.3 固相微萃取法
固相微萃取法是在固相萃取法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它主要是通過具有高分子固定相涂層的萃取頭,對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行萃取和富集,是集取樣、萃取、富集、進(jìn)樣于一體,全過程無需消耗溶劑的前處理方法。該方法具有環(huán)境友好、所需時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便、選擇性高等優(yōu)點(diǎn),它克服了傳統(tǒng)萃取法的多種缺點(diǎn)。此外,固相微萃取還可以與氣相色譜、液相色譜、氣相色譜質(zhì)譜等多種分析檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用,因此在國內(nèi)外應(yīng)用范圍也非常廣泛。
2.4 吹脫捕集法
有機(jī)污染物通常分為揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物兩大類,液液萃取法、液相萃取法、固相萃取法、固相微萃取法等主要應(yīng)用于水體中半揮發(fā)性有機(jī)物的前處理。吹脫捕集法主要應(yīng)用在水體和土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的預(yù)處理,它的原理是通過吹脫管用氮?dú)?或氦氣)將水樣中揮發(fā)性有機(jī)物連續(xù)吹出來,通過氣相轉(zhuǎn)移吸附在捕集管中,待水樣中的揮發(fā)性有機(jī)物全部吹脫出來后立即結(jié)束吹脫工作,并迅速加熱捕集管,將捕集管中揮發(fā)性有機(jī)物熱脫附出來,進(jìn)入氣相色譜儀或氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀。氣相色譜儀采用在線冷柱頭進(jìn)樣,使熱脫附的有機(jī)物發(fā)生冷凝和收縮,然后采取快速加熱的方式進(jìn)樣。與其他水樣預(yù)處理方法相比較,該方法具有方法靈敏度高、樣品用量少、組分損失少、不需要有機(jī)溶劑、無溶劑污染、檢出限低、操作方便快捷等特點(diǎn)。目前該方法在我國省、市環(huán)境監(jiān)測(cè)站檢測(cè)水中揮發(fā)性有機(jī)污染物,已得到廣泛的應(yīng)用。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,分析人員希望使用的前處理方法更加快速便捷,消耗更低,環(huán)境更友好,一些新的檢測(cè)技術(shù)得以發(fā)明及應(yīng)用,如超臨界流體萃取、濁點(diǎn)萃取等。
三、水體中有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)
色譜法又稱色譜分析、色譜分析法、層析法,是一種將混合物分離為單獨(dú)化合物組分的分析技術(shù),目前是檢測(cè)環(huán)境中有機(jī)污染物一種較為常見的分析方法,它是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配,以流動(dòng)相對(duì)固定相中的混合物進(jìn)行洗脫,混合物中不同物質(zhì)在固定相移動(dòng)速度不同,最終達(dá)到分離的效果。色譜法具有分析速度快、分離效能高、靈敏度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
色譜法按流動(dòng)相種類不同,主要分為氣相色譜法(GC)和液相色譜法(LC)。氣相色譜法的流動(dòng)相是惰性氣體,通常為氮?dú)夂秃?,固定相一般為聚硅氧烷,主要適用于具有揮發(fā)性、低沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性好的有機(jī)污染物的分析,目前氣相色譜法常見的監(jiān)測(cè)器有氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)、電子捕獲檢測(cè)器(ECD)、火焰光度檢測(cè)器(FPD)、質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)等,針對(duì)不同的樣品和分析物要正確選擇不同的檢測(cè)器。液相色譜法流動(dòng)相是液體,它彌補(bǔ)了氣相色譜法對(duì)高沸點(diǎn)有機(jī)物分析的局限,在已知的300萬種以上的化合物中,具有揮發(fā)性、適合氣相色譜分析的僅占20%左右,而近80%的化合物均屬于低揮發(fā)性、易受熱分解或者屬于大分子化合物,這些化合物皆適合于液相色譜分析。液相色譜法常見的檢測(cè)器有紫外檢測(cè)器(UV)、熒光檢測(cè)器(FLR)、質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)等。其中以GC/MS、LC/MS檢測(cè)效果最佳,聯(lián)用技術(shù)囊括了氣相色譜法和液相色譜法的優(yōu)點(diǎn),并對(duì)二者存在的不足之處進(jìn)行彌補(bǔ),有機(jī)污染物的定性與定量可以同時(shí)完成,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,目前是國際上普遍接受的檢測(cè)方法。
四、結(jié)語
隨著環(huán)境污染問題的加重,國家環(huán)保法律法規(guī)的也不斷健全完善,列入監(jiān)測(cè)目標(biāo)的有機(jī)污染物也越來越多,且有些有機(jī)污染物在環(huán)境中濃度較低,屬痕量和超痕量級(jí)別,我國目前有機(jī)污染物分析工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上形勢(shì)發(fā)展的需要。為使有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更具可靠性和權(quán)威性,急需加快有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的研究,加大人力物力的投入,全面提高有機(jī)污染物檢測(cè)的高效性和精確性,建立適合我國國情的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)規(guī)范和分析方法標(biāo)準(zhǔn)。( >
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