環(huán)境監(jiān)測(cè)中有機(jī)污染物分析

廣東韶測(cè)檢測(cè)有限公司 張蕓

水質(zhì)中的有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和親脂性，會(huì)在生物體內(nèi)持續(xù)累積，出現(xiàn)致癌毒性、突變或是致畸。因此，水質(zhì)中有機(jī)污染物的危害應(yīng)受到強(qiáng)烈重視，采用科學(xué)合理的有機(jī)污染物分析方法，具有現(xiàn)實(shí)積極意義。現(xiàn)階段定量測(cè)定與分離效率較高的方法是氣相色譜法（GC）（FID），將火焰離子化檢測(cè)器（FID）或電子俘獲檢測(cè)器（ECD）結(jié)合用于分析水質(zhì)中半痕量、痕量有機(jī)物，是完善和改進(jìn)分析水質(zhì)有機(jī)污染物方法的重要措施。

一、水質(zhì)中的有機(jī)污染物

（一）水質(zhì)有機(jī)污染物的來(lái)源

水質(zhì)中有機(jī)污染物的來(lái)源主要有兩個(gè)，人工合成有機(jī)物（SOC）和天然有機(jī)物（NOM）。人工合成有機(jī)物具有較多種類，通過(guò)人們的生產(chǎn)生活滲入水體，導(dǎo)致地下水污染。自然循環(huán)產(chǎn)生的代謝物是天然有機(jī)物，主要有藻類、木質(zhì)素以及腐殖質(zhì)等。我國(guó)大部分區(qū)域地下水中都存在天然有機(jī)物，尤其是草原森林地區(qū)。天然有機(jī)物是一種載體，其中附著大量有害污染物和有毒污染物，通過(guò)地面徑流滲入水體，導(dǎo)致水質(zhì)有機(jī)污染。農(nóng)藥殘留、生活污水以及工業(yè)廢水是造成飲用水源有機(jī)污染的主要原因[1]。水質(zhì)有機(jī)污染物來(lái)源如表1所示。

（二）水中有機(jī)污染物的特點(diǎn)

水體中有機(jī)污染物的種類繁多、成分復(fù)雜并且分布廣泛。由于農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的污染源，這些污染源通過(guò)土壤或地表滲入到地下水中，致使水體受到污染，并在橫向與縱向水系中廣泛分布。在人們加深水質(zhì)污染認(rèn)識(shí)后，科研人員對(duì)原水中的污染物進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中存在2500多種化學(xué)污染物。大部分水體有機(jī)污染物都具有生物降解困難、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，難以在水中處理凈化，會(huì)長(zhǎng)期殘留在水環(huán)境中[2]。比如，多氯聯(lián)苯（PCBS）的半衰期是142年，多澳聯(lián)苯（PBB）半衰期平均是135年。

（三）水質(zhì)有機(jī)污染物危害

大部分水體有機(jī)物都是有害有毒物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體健康造成不同程度的影響和危害，干擾內(nèi)分泌、發(fā)育毒性以及生殖等?，F(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境中，除草劑、殺菌劑和殺蟲(chóng)劑等農(nóng)藥和其代謝物會(huì)嚴(yán)重干擾生物體內(nèi)分泌。除了農(nóng)藥以外，水質(zhì)中部分有機(jī)污染物還有致癌、致突變、致畸作用。致癌作用指的是通過(guò)部分影響，提高人或哺乳動(dòng)物體內(nèi)的患癌物質(zhì)，引發(fā)癌癥。致突變作用指的是對(duì)人或哺乳動(dòng)物的基因產(chǎn)生影響，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異，出現(xiàn)基因突變[3]。生殖細(xì)胞如果出現(xiàn)突變，會(huì)影響妊娠過(guò)程，致使胚胎早期死亡或不孕不育等。致畸作用指的是作用于妊娠母體，對(duì)胚胎的發(fā)育造成干擾，致使新生兒或是剛出生的哺乳動(dòng)物先天畸形?，F(xiàn)階段得到證實(shí)的致畸物有甲基汞、滴滴涕、五氯酚以及氯丹等。有機(jī)污染物會(huì)對(duì)生物和環(huán)境產(chǎn)生巨大危害，人們長(zhǎng)期飲用有機(jī)污染物水源，會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、失眠、耳鳴、嘔吐、記憶衰退以及白血球下降等癥狀。此外，有機(jī)污染物中的酚類物質(zhì)毒性很強(qiáng)，會(huì)抑制水中微生物正常生長(zhǎng)，破壞水體中的氧平衡，對(duì)水生態(tài)環(huán)境平衡造成嚴(yán)重影響[4]。

二、水質(zhì)檢測(cè)中有機(jī)污染物分析方法

水質(zhì)中有機(jī)污染物的測(cè)定方法有很多，比如液相色譜法（LC）、氣相色譜法（GC）以及光譜法等，其中氣相色譜法（GC）是應(yīng)用最廣泛的一種。氣相色譜法是一種成熟的分析方法，它的原理是通過(guò)各種物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的差距，在兩相中對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行反復(fù)分配，進(jìn)而完成分離。氣相色譜法的特點(diǎn)是選擇性強(qiáng)、檢測(cè)靈敏度高、分析速度快、分離效率高以及能夠同時(shí)分析多組等[5]。

氣相色譜法擁有兩種經(jīng)典的檢測(cè)器，電子俘獲檢測(cè)器（ECD）與火焰離子化檢測(cè)器（FID）。ECD是氣相色譜檢測(cè)器中靈敏度最高的一種，ECD只能對(duì)鹵代烴或是含有O、N和S等雜原子的化學(xué)物進(jìn)行響應(yīng)。FID是一種典型的質(zhì)量檢測(cè)器，具有一定破壞性，F(xiàn)ID的原理是將氫火焰用作電離源，讓有機(jī)物電離出現(xiàn)微電流形成響應(yīng)，它的主要特點(diǎn)是能夠響應(yīng)全部有機(jī)物，特別是靈敏度高的烴類，碳原子數(shù)量和響應(yīng)值呈正比[6]。以下以GC-FID檢測(cè)水質(zhì)苯系物方法為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

（一）GC-FID方法檢測(cè)苯系物

水質(zhì)檢測(cè)分析中，苯系物包含甲苯、苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、異丙苯、苯乙烯等，大部分都是苯的一元和二元取代物。苯系物在水質(zhì)中會(huì)引起人體健康與水生生物的致突變、致畸和致癌，同時(shí)會(huì)造成肌肉骨骼和泌尿系統(tǒng)的損傷。所以，水質(zhì)中的苯系物是檢測(cè)水質(zhì)有機(jī)污染物的關(guān)鍵內(nèi)容。

1.儀器和試劑

島津氣相色譜儀GC-2014C，具FID檢測(cè)器，石英毛細(xì)管WAS柱（30m×320μm×0.50μm），固定相為100%聚乙二醇。頂空自動(dòng)進(jìn)樣器，溫度控制精度為±1℃；頂空瓶(22mL)，聚四氟乙烯（PTFE）/硅氧烷密封墊和螺旋蓋。

標(biāo)液：甲醇中7種苯系物混合標(biāo)液，北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司，編號(hào)GBW(E)082622a，批號(hào)為A1906428。試劑：甲醇（色譜純）、氯化鈉（優(yōu)級(jí)純）。

2.色譜以及頂空條件

頂空進(jìn)樣器條件：加熱平衡溫度為60℃；加熱平衡時(shí)間為30min；進(jìn)樣閥溫度為100℃；傳輸線溫度為100℃；進(jìn)樣體積為1.0mL。

氣相色譜儀條件：進(jìn)樣口溫度為200℃；檢測(cè)器溫度為250℃。升溫程序?yàn)?0℃保持5min，以5℃/min升溫到80℃保持5min。載氣流速為2.0mL/min；燃?xì)饬魉贋?0mL/min；助燃?xì)饬魉贋?00mL/min；尾吹流速為25mL/min；分流10:1。

3.樣品制備

頂空瓶中預(yù)先加入3g氯化鈉，加入10.0mL樣品，立即加蓋密封搖勻待測(cè)。

4.工作曲線的建立

分別向7個(gè)頂空瓶中加入3g氯化鈉，依次加入10.0、10.0、10.0、9.8和9.6mL蒸餾水，再依次加入5.00、20.0、50.0、0.200和400L標(biāo)準(zhǔn)使用液，配制成濃度分別為50、200、500、2000、4000g/L的標(biāo)準(zhǔn)系列。立即密閉頂空瓶，輕振搖勻進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)所得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、精密度、方法檢出限與回收率見(jiàn)表2，苯系物在WAX色譜柱上色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 苯系物在WAX色譜柱上色譜圖

表2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、精密度、方法檢出限與回收率

這種方法具有很高的靈敏度，檢出限良好，精密度、回收率和線性關(guān)系可以滿足分析測(cè)定水樣中的痕量物質(zhì)，實(shí)用價(jià)值非常高。與GC-FID相比，GC-ECD法更適合對(duì)硝基苯類、氯苯類以及鹵代烴進(jìn)行檢測(cè)，GC-ECD法能夠?qū)β确宇愇镔|(zhì)進(jìn)行測(cè)定，使用GC-ECD法能夠?qū)λ|(zhì)中含有的五氯苯酚、三氯苯酚以及二氯苯酚這三類有機(jī)污染物進(jìn)行程度較高的分離[7]。

三、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，氣相色譜儀FID火焰離子化檢測(cè)器能夠?qū)?種苯系物進(jìn)行良好的測(cè)定和分析，氣相色譜儀ECD電子俘獲檢測(cè)器能夠同步迅速測(cè)定3種氯酚類物質(zhì)和8種鹵代烴，并且在適當(dāng)濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系穩(wěn)定良好，檢出限與檢測(cè)精密度非常好，具有一定的實(shí)際應(yīng)用推廣價(jià)值。