水中污染物檢測(cè)五種前處理方法匯總
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2022-09-29 09:51:12 admin

水中污染物的危害

水中污染物的危害清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王占生教授在其《健康的水》一書中提到

，我國(guó)有機(jī)污染物可分為天然有機(jī)物和人工合成有機(jī)物。

水中天然有機(jī)物質(zhì)如腐殖質(zhì)

，可與消毒劑氯反應(yīng)

，產(chǎn)生具有致癌風(fēng)險(xiǎn)的三氯甲烷等消毒副產(chǎn)物，屬于一類污染

。對(duì)于人工合成的有機(jī)污染物主要包括持久性化學(xué)物

、內(nèi)分泌干擾物、藥與個(gè)人保護(hù)用品三大類
。

其中

，持久性化學(xué)物不易降解長(zhǎng)期存在，對(duì)人類有毒害作用

。內(nèi)分泌干擾物類似于人類激素

，會(huì)干擾生殖、生長(zhǎng)功能

；降低人體免疫力

；干擾神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致行為失控等反常現(xiàn)象

。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家每５對(duì)夫婦中就有一對(duì)不孕

，中國(guó)每8對(duì)夫婦有一對(duì)不育

。

藥與個(gè)人保護(hù)用品中的抗生素類能促使水環(huán)境中細(xì)菌成為超級(jí)細(xì)菌使病人使用抗生素?zé)o效而死亡，美國(guó)每年因抗生素?zé)o效死亡2萬多人

，中國(guó)8萬多人

。更可怕的是，這些物質(zhì)大都屬于水分子污染物質(zhì)

，自來水廠采用目前傳統(tǒng)的凈化工藝很難有效去除

，將隨著飲水進(jìn)入人體，對(duì)健康構(gòu)成巨大威脅

。

水中污染物的分類

根據(jù)揮發(fā)性質(zhì)

，有機(jī)污染物可分為揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）、半揮發(fā)性有機(jī)污染物（SVOCs）和不揮發(fā)性有機(jī)污染物（NVOCs）
。目前

，水中的有機(jī)污染物主要是指前兩者。

①根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義

，揮發(fā)性有機(jī)污染物是指沸點(diǎn)在50-25℃
，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Ｐａ，在常溫下以蒸氣形式存在于空氣中的一類有機(jī)物

。按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同

，可以進(jìn)一步分為八類：烷烴類、芳烴類

、烯烴類

、鹵代烴類、酯類

、醛類

、酮類和其他。

這類有機(jī)污染物數(shù)量多

，大多具有毒性

，廣泛分布于水環(huán)境中，其測(cè)定方法主要有：氣相色譜法［包括頂空氣相色譜法（ＨＳ—ＧＣ）

、吹脫捕集氣相色譜法（Ｐ＆Ｔ—ＧＣ）等］和氣相色譜一質(zhì)譜法［包括頂空氣相色譜一質(zhì)譜法（ＨＳＧＣ一ＭＳ）

、吹脫捕集氣相色譜一質(zhì)譜法（Ｐ＆Ｔ—ＧＣ—ＭＳ）等］。此外還有分光光度法和滴定法等其他方法

。

②半揮發(fā)性有機(jī)物通常指沸點(diǎn)為170-350℃

，蒸氣壓為10-7～0.1ｍｍＨｇ的一類有機(jī)物，它們能在氣相和空氣中的固相顆粒物之間形成一定的平衡

。ＳＶＯＣｓ包括多環(huán)芳烴

、氯苯類、硝基苯類、鄰苯二甲酸酯類

、有機(jī)氯農(nóng)藥

、有機(jī)磷農(nóng)藥、亞硝基胺類

、苯胺類和苯酚類等化合物

。
這類化合物如果與人長(zhǎng)期接觸，會(huì)造成人體慢性中毒

，引起癌癥

，會(huì)直接影響到生殖和中樞神經(jīng)系統(tǒng)·甚至導(dǎo)致死亡。此外

，還會(huì)對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，并對(duì)水體可造成污染

。

水中有機(jī)物預(yù)處理方法

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水中有機(jī)物含量較低

，要想得到準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果

，除了需要靈敏度和精密度高的測(cè)定儀器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)外，待分析測(cè)試組分的預(yù)處理是分析檢測(cè)過程的關(guān)鍵步驟

。預(yù)處理的目的就是排除基體的干擾

，同時(shí)在富集過程中除去大量水分，使微量（或痕量）的待測(cè)有機(jī)物濃縮

，這樣才能滿足測(cè)定的要求

。根據(jù)被測(cè)組分的性質(zhì)和富集的基本要求采用不同的方法進(jìn)行富集。

1.吹掃捕集法：以惰性氣體將水樣中揮發(fā)性有機(jī)物吹人裝有吸附劑的捕集管中

，然后加熱捕集管

，反吹解吸，解吸出的有機(jī)物進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行檢測(cè)

。該方法具有不使用有機(jī)溶劑

、取樣量少、富集倍數(shù)高

、受基體干擾少等優(yōu)點(diǎn)

。商品化設(shè)備可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，集樣品分離

、富集

、進(jìn)樣于一體。吹掃捕集法的實(shí)質(zhì)是一種動(dòng)態(tài)頂空法

。相比于靜態(tài)頂空技術(shù)

，吹掃捕集時(shí)間短、靈敏度高，重現(xiàn)性好

。此法對(duì)于沸點(diǎn)低于200℃

、能被惰性氣體吹出的有機(jī)物如鹵代烴、芳烴

、揮發(fā)性烷烴

、烯烴和氯苯類化合物等有較好的富集效果，是目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的有機(jī)物監(jiān)測(cè)前處理方法之一

。

2.頂空法：該法是根據(jù)氣液平衡分配原理結(jié)合氣相色譜發(fā)展出來的方法

。具體做法是將樣品置于密閉體系中，保持恒定溫度

，使其上部（頂端）的氣體與樣品中的組分達(dá)到相平衡

，抽取上部氣體進(jìn)行樣品分析。頂空法適用于處理小分子量

、低沸點(diǎn)（低于150℃）

、易揮發(fā)的有機(jī)物（水中溶解度＜2％）。采用該法結(jié)合色譜選擇性檢測(cè)器

，一般均可達(dá)到1×10-6g/L 的水平

。該法不需特殊裝置，準(zhǔn)確性好

，但受容器限制

，樣品濃縮倍數(shù)少，使方法的靈敏度受到影響

。而且

，有限的頂部空間使每次取樣后頂部空氣濃度有所改變，影響了測(cè)量的精密度

。若有合適的內(nèi)標(biāo)物

，則可提高方法的精密度，是低分子量

、易揮發(fā)物質(zhì)良好的富集方法

。

頂空法一般又可以分為靜態(tài)頂空法和動(dòng)態(tài)頂空法。靜態(tài)頂空法用于氣樣中被測(cè)組分含量大于氣相色譜檢測(cè)器檢測(cè)限的組分

，動(dòng)態(tài)頂空法實(shí)際上是疏水富集和頂空法相結(jié)合的方法

，可用于氣樣中被測(cè)組分含量小于氣相色譜檢測(cè)器檢出限的組分測(cè)定。頂空法目前在我國(guó)

、日本和歐洲應(yīng)用比較普遍

。

3.液液萃取：液液萃取技術(shù)的工作原理是基于非極性有機(jī)物在水／有機(jī)溶劑相之間的平衡分配，在水相中加入一種與水不相溶的有機(jī)溶劑

，經(jīng)過振蕩使待測(cè)組分進(jìn)入有機(jī)相

，另一些不溶于有機(jī)溶劑的組分仍留在水中

，從而達(dá)到分離富集的目的。該技術(shù)適用于提取和濃縮水體中的污染物

。它可萃取各個(gè)沸點(diǎn)階段的有機(jī)物

，尤其適宜分離、富集水中難揮發(fā)性和中等揮發(fā)性的有機(jī)物如農(nóng)藥

、酚類

、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等

。

該法雖已使用多年

，但因其回收率高、方法簡(jiǎn)便

、成熟

，現(xiàn)在仍為水樣前處理中的常用方法。該法所用溶劑應(yīng)純化

，否則溶劑雜峰會(huì)干擾測(cè)定

。操作過程中有機(jī)溶劑與水樣的比例大約為1:10，因此需要大量溶劑

。由于在后續(xù)操作中，溶劑要蒸發(fā)到大約1mL

，因此溶劑本身的沾污問題比較嚴(yán)重

，需要嚴(yán)格而又十分繁瑣的溶劑凈化過程。

4.固相萃取法：固相萃取技術(shù)是將固定相（極性吸附劑

、鍵合型吸附劑

、離子交換劑等）充填于小型塑料管內(nèi)，構(gòu)成一次性小型色譜柱

，將樣品液用注射器注入小柱中

，然后用適當(dāng)?shù)娜軇⒈粶y(cè)物洗脫下來，其他的干擾物質(zhì)則留在柱上

。固相萃取法是水中痕量有機(jī)物富集的理想途徑

。它的最大特點(diǎn)是對(duì)水的吸附非常小，而對(duì)大多數(shù)特別是極性較小的有機(jī)物的吸附平衡系數(shù)非常大

。SPE 法的優(yōu)點(diǎn)是處理水樣量大（一般幾百毫升至幾升）

，從而使檢測(cè)的靈敏度大大提高。

經(jīng)常使用的固定相為C18吸附樹脂

，在中性條件下

，C18固相萃取柱主要提取非離子疏水有機(jī)物。實(shí)際使用時(shí)

，也可以分別將水樣調(diào)整到pH2

、pH7和pH12，分別提取有機(jī)酸、非極性有機(jī)物和有機(jī)堿

。雖然固定相為C18的小柱對(duì)大部分有機(jī)物的回收率較高

，但針對(duì)分析的目標(biāo)物質(zhì)來選擇小柱，可以進(jìn)一步提高回收率

。由于固相萃取技術(shù)已經(jīng)商品化生產(chǎn)

，不需要繁瑣的凈化程序，應(yīng)用時(shí)的操作過程相對(duì)簡(jiǎn)單

，節(jié)省勞力

。

5.固相微萃取（SPME）：固相微萃取主要針對(duì)揮發(fā)或半揮發(fā)有機(jī)物進(jìn)行采樣
，與一個(gè)安裝在氣相色譜進(jìn)樣器前的熱揮發(fā)裝置配套
，直接進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)污染物分析定量。固相微萃取的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要有機(jī)溶劑來萃取或洗脫

，采樣是以被動(dòng)方式進(jìn)行的

，需要將SPME器件浸在水中或處于頂空位置，并達(dá)到液／固或氣／固平衡后取出

。根據(jù)有機(jī)物在SPME／水（或氣）中的分配系數(shù)來進(jìn)行目標(biāo)物在水中濃度的定量

。