董雯
摘 要:有機(jī)污染物對人體危害重大,常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病、基因突變、畸形、癌癥、免疫系統(tǒng)失衡、生殖障礙以及內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂等都與其有直接或間接關(guān)系。因其在人體滯留時間長,對人類可持續(xù)健康發(fā)展構(gòu)成威脅。加上種類繁多的有機(jī)污染物,很難摸清其負(fù)荷、來源、危害等信息。所以,加強(qiáng)檢測刻不容緩。
關(guān)鍵詞:水環(huán)境;有機(jī)污染物;檢測技術(shù)
中圖分類號:X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
檢測有機(jī)污染物困難重重,首先,繁多的有機(jī)污染品種下,需要制備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),這給開發(fā)、科研帶來了很大的挑戰(zhàn)。另外,有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)因素,存在順反異構(gòu)、同分異構(gòu)情況,給檢測方法與評價指標(biāo)巨大考驗(yàn)。工業(yè)革命以來,自然環(huán)境受到巨大污染、破壞,在全世界淡水缺乏的當(dāng)前,水環(huán)境中的有機(jī)污染物無疑讓水資源變得更加稀缺。檢測有機(jī)污染物,治理水污染,迫在眉睫。
一、水中有機(jī)污染物的檢測現(xiàn)狀
作為發(fā)展中國家,我國始終重視環(huán)境保護(hù)。黨的十八首次將“生態(tài)建設(shè)”納入了國家建設(shè)體系,足見環(huán)境保護(hù)的重要性。監(jiān)測水體質(zhì)量通常以常規(guī)指標(biāo)為指導(dǎo),以此實(shí)現(xiàn)水體污染控制預(yù)防,如BOD、COD等。對于普通有機(jī)污染、無機(jī)污染來說,該指標(biāo)效果明顯。但對于復(fù)雜的水體有機(jī)物污染來說,但對于痕量、微量的有機(jī)物存在著控制的難度。此原因在于COD、TOC以及BOD等難以獲得指標(biāo),貢獻(xiàn)幾乎為零。
隨著時代更新,技術(shù)發(fā)展,我國環(huán)境技術(shù)有較大改善。GC/MS、GC技術(shù)在實(shí)踐中得到應(yīng)用,控制效果明顯。
美國特別重視水中有機(jī)污染物的檢測,在20世紀(jì)七十年代,EPA就確定了較多類別的有必要預(yù)防的污染物。1975年,前蘇聯(lián)也公布了73種無機(jī)物的允許最大濃度值;378種有機(jī)物的允許的最大濃度。歐共體也以“名單”方式保護(hù)水體。EPA以氣象色譜質(zhì)譜、色相色譜設(shè)備監(jiān)測水體里的有機(jī)污染物。主要監(jiān)測工業(yè)、城市廢水,內(nèi)容是EPA601-613、VOCS等的檢測,如酚類、PCBS類、可吹掃鹵代烴、多環(huán)芳烴、2,3,7,8-TCDD、鹵代醚類、有機(jī)氯農(nóng)藥等,以及酸性、堿性、中性、可吹掃化合物等的EPA624檢測等。當(dāng)前,國內(nèi)監(jiān)測有機(jī)污染物主要參考了EPA頒發(fā)指標(biāo)。
二、 溶劑萃取技術(shù)
ASE(溶劑萃取),是立足于各溶劑溶解度差異,借助溶劑萃取設(shè)備,施加一定壓力、溫度,便可快速、高效的將選好的溶劑萃取得到樣品。如果升高溫度,選取的溶劑將加快溶解與解析的進(jìn)度,提取效率大大提升。因?yàn)槿軇┑玫郊訜岷螅淙芙饽芰μ嵘?,所以溶劑用量能較大節(jié)省。同樣,壓力適中也是沸點(diǎn)提升的絕佳辦法,不僅加快速度,安全性也有很大的保證。
(一)技術(shù)理論
在萃取過程中,基體效應(yīng)可有增加溫度得到避免,溶劑粘度不斷降低,解析動力持續(xù)提升,基體中很快充滿溶劑分子,萃取工作較為迅速。萃取設(shè)備溫度大多設(shè)置75-125℃,若為普通水體污染物,溫度可設(shè)置在100℃。高壓環(huán)境下的熱度提升時間大多持續(xù)10分鐘以上,并沒有顯著的熱降解,對于有機(jī)物中存在的某些揮發(fā)迅速組分,能快速萃取。
當(dāng)提升壓力時,液體沸點(diǎn)也將升高。在萃取過程中加壓的目的在于保持樣品的液態(tài),萃取池中也可快速得到充滿。氣體與液體對溶質(zhì)做溶解時,液體溶解強(qiáng)度大,所以,加壓是萃取速度的必須,也能避免某些物質(zhì)的揮發(fā),安全性明顯。通常萃取壓力應(yīng)當(dāng)在1000-3000psi。
在萃取時,要堅(jiān)持“量少多次”的要求,有必要選擇新鮮溶劑萃取,以靜態(tài)多次循環(huán)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的動態(tài)循環(huán),滿足萃取質(zhì)量。高效萃取大約循環(huán)2或3次便完成。
(二)具體萃取工作
萃取樣品不能含有過多水分,選擇完成后,應(yīng)該通過干燥劑或風(fēng)干方式處理,務(wù)必不能以硫酸鈉干燥,因?yàn)楹罄m(xù)升溫時會結(jié)凝。樣品顆粒表面積與萃取效率成正比,通常顆粒被研磨后的粒徑應(yīng)不超過0.5mm。液態(tài)氮等聚合體的溫度不可太高,研磨時要適當(dāng)?shù)谷胩砑觿?。萃取過程也離不開分散劑,如硅藻土、海砂等,以實(shí)現(xiàn)萃取質(zhì)量快速提升。
萃取劑也是影響萃取效果的至關(guān)重要因素。排除諸如硝酸、硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸,緩沖劑、水、有機(jī)試劑等都可以在ASE中使用。參考相似相溶理論,目標(biāo)化合物的極性要與萃取劑相仿,在萃取各種化合物時,可利用極性不相同的溶劑在混合之后進(jìn)行。丙酮、石油醚、三氯甲烷、二氯甲烷等是常見的溶劑。
萃取池中的溶劑被加壓、加溫后,收集瓶收集萃取物,途經(jīng)濃縮、脫水、凈化,便可分析色潛。利用ASE法,可節(jié)約溶劑,15ml溶解能萃取10g樣品,大約15分鐘完成萃取,基體受制約程度低。有較好選擇性,高萃取速度。
在水體中底泥存在酸堿性物質(zhì),ASE都可有效適用,對二噁英、氯代除草劑、有機(jī)磷農(nóng)業(yè)、有機(jī)氯等萃取效果良好。
三、吹脫捕集法
該方法主要在吹脫管中通入氮?dú)?、氦氣,氣相便可收集揮發(fā)性的有機(jī)物,捕集管也不斷吸附,最終以加熱方式將被吸附有機(jī)物脫管,并帶入到色相色譜設(shè)備中檢測。在進(jìn)樣時,以在線冷柱頭方式進(jìn)行,首先冷凝濃縮那些經(jīng)脫管而來的有機(jī)物,然后以升高溫度,進(jìn)樣便結(jié)束。吹脫捕集方式同樣不需要大量樣品,不會大量損失組分,具備較低檢測限度,是快捷、方便、不會污染溶劑的檢測辦法。對于12-9級的微量分析較為適用,強(qiáng)大的富集倍數(shù),很好的重現(xiàn)性,簡單的操作辦法以及靈敏度,但其價格昂貴。
四、樹脂富集提取法
該方法所用樹脂為離子交換高聚物樹脂,在水環(huán)境、生物醫(yī)療中比較常用。如GDX、Amberlite XAD等。樹脂富集提取方法的特點(diǎn)在于污染少、能再生、很高的富集倍數(shù)以及超強(qiáng)的吸附力,對于水體中ng/L或g/L等級別的有機(jī)物,也能輕而易舉完成富集,實(shí)現(xiàn)超過90%的回收率。在利用該技術(shù)時,環(huán)節(jié)有洗脫、純化、濃縮、有機(jī)物過柱、裝柱以及樹脂再生等。在操作實(shí)踐中,想要對較多有機(jī)物做吸附,可可串聯(lián)吸附柱、混合樹脂得以實(shí)現(xiàn),以盡可能多的利用物質(zhì),實(shí)現(xiàn)吸附的高效化,純化樹脂。
在試劑純度的額外要求下,可蒸餾試劑在純化。具體的蒸餾與試劑瓶處理方法為:以自來水、去污劑等反復(fù)做洗凈→浸泡以稀鹽酸(5%)→再次清洗→烘干、晾干→浸泡以清潔液→將清潔液沖洗干凈→亞沸水清洗多次→再次烘干、晾干→裝柱與過柱→濃縮。對于水體中有機(jī)化合物的濃度低問題,樹脂富集提取方式能有效克服,加上結(jié)生溶劑量,市場較為多見,使用方便。
五、超臨界流體萃取
超臨界萃取的優(yōu)點(diǎn)是萃取環(huán)境容易把控、方便操作、高效、快速,在化工中的樣品處理較多應(yīng)用。但處理對象是固體樣品,較高的萃取標(biāo)準(zhǔn)很難擴(kuò)展使用。有學(xué)者使用該法萃取了河流水體中富集的有機(jī)物,利用氣相色譜對逐一定性了目標(biāo)物體,將溶劑洗脫與該法做了比較,顯示在60℃環(huán)境度溫度下,經(jīng)過40分鐘持續(xù)的20Pa壓力,超臨界流體萃取的質(zhì)量甚高。
結(jié)語
環(huán)境污染是當(dāng)今世界各國面對的基本發(fā)展問題。水體污染給人類帶來了飲水困難,制約著人類可持續(xù)發(fā)展。做好水體中有機(jī)污染物檢測,防范于未然,便是環(huán)保事業(yè)的一大進(jìn)步。多種檢測技術(shù)在水體有機(jī)污染物的檢測分析上發(fā)揮著重要作用,并隨著技術(shù)進(jìn)步與普及,水體污染便能更好的得到防治。水體有機(jī)污染物的檢測應(yīng)當(dāng)走技術(shù)融合的道路,優(yōu)勢互補(bǔ),全面推動水利事業(yè)進(jìn)步。
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