環境監測中有機污染物分析的特點

吳淼玉 周弛 張沛

(陜西省環境監測中心站，陜西 西安 710054)

隨著我國工業化進程的加速，環境污染問題越來越成為制約發展和全國人民反映最強烈的問題之一。近年來，有機污染物，特別是持久性有機污染物(POPs，Persistent Organic Pollutants)，由于其低含量、高毒性越來越受到人們的重視。這些有機物(POPs)一般都具有環境持久性，在大氣、水、土壤中不易降解;生物累積性、遠距離遷移性、高毒性等特點。為了推動POPs的淘汰和削減，聯合國環境規劃署(UNEP)于2001年5月23日在瑞典首都斯德哥爾摩主持締結了POPs公約[1]，有12種有機污染物列入受控范圍，2009年5月4日～8日，第四屆締約大會決定將包括全氟辛基磺酸及其鹽類等9種有機污染物列入其中。《斯德哥爾摩公約》在人類環境保護事業上具有劃時代的意義，該公約于2004年11月11日正式對我國生效。從此，圍繞著如何開展這些有機污染物的監測，我國環境監測行業技術人員進行了前所未有的探索和實踐，也取得了巨大的成果。

本人從事有機污染物監測，特別是高效液相色譜(HPLC)、高效液相色譜—質譜聯用儀(HPLC－MS)多年，對此方面有一定了解，借此機會談談有機污染物監測的幾個特點。

1 目標物含量水平低、樣品基質復雜

在環境監測領域，有機污染物監測可以說是最復雜、最具挑戰性的領域之一;與傳統的無機分析相比，有機分析具有樣品前處理復雜，目標物含量低、干擾因素多，樣品分析周期長等特點。

在分析檢測時，首先面臨的問題就是目標物含量低;一般處于痕量水平，也就是通常所說的ppb，ppt級別(對于水質來說，即mg/L和ng/L);打個比方，ppb級就相當于將一塊咖啡方糖投入到一標準游泳池水中，而ppt級相當于將同樣一塊咖啡方糖投入到北京市昆明湖中溶解后的濃度，如此低的含量，要監測出準確濃度難度可想而知;實驗室一般采取的措施是對樣品進行濃縮富集，一般用液—液萃取和固相萃取兩種方法，原理是將目標物萃取到體積更小的有機溶劑中或吸附在固相萃取材料上;然后利用液—液萃取后的有機溶劑沸點低的特性，將其蒸發到更小的體積，目標物的濃度自然就提高很多倍，比如采用高效液相色譜法分析環境水樣中的阿特拉津、溴氰菊酯、甲萘威時就用到這種前處理方法[2，3];而固相萃取是將吸附到固相材料上的目標物經過體積很少的有機溶劑洗脫，就可實現目標物重新溶解在有機溶劑中，再通過旋轉蒸發、氮吹等措施蒸發有機溶劑到更小的體積即可達到濃縮目的，比如實驗室用高效液相色譜—質譜聯用儀測定氯酚類、聯苯胺等就采取的是這種措施[4]。

痕量水平帶來的另一個問題就是樣品很容易受到來自外界的污染，也就是通常所說的監測結果出現“假陽性”，比如實驗室分析土壤中的鄰苯二甲酸酯類物質時就很容易出現了“假陽性”，其原因是采樣時使用了塑料制品，使樣品受到污染;有時，排除“假陽性”就連實驗室空氣中的干擾都要考慮其中，還是以鄰苯二甲酸酯為例，出現“假陽性”的另一個原因是實驗室中存放著很多蒸餾水桶，這些蒸餾水桶都為塑料制品，在夏天高溫情況下，鄰苯二甲酸酯類揮發到空氣中，從而引起了污染的發生。

其次，面臨的另一個難點是樣品基體復雜、干擾因素多，痕量的目標物存在于復雜的基體中，就像在一個高分貝的噪聲中要聽清楚別人的耳語，監測難度可想而知，面對這種情況有兩種選擇:提高儀器性能和通過一定的前處理步驟盡量去除基體干擾;在實驗室儀器固定的情況下，提高性能的可能性不大，一般都采取后者的方法去除干擾，比如在測定土壤中16種多環芳烴時，提取出來的溶液要經過固相萃取柱凈化等前處理步驟才能上機測定[5]。

2 以色譜等大型儀器為主的各種技術聯用

目前，在有機污染物監測方面，氣相色譜(GC)、氣相色譜—質譜聯用儀(GC－MS)、高效液相色譜(HPLC)、高效液相色譜—質譜聯用儀(LC－MS)是最常見，也是最重要的分析儀器。GC適合于分析沸點低、熱穩定性的化合物，即通常所說的揮發性有機污染物(VOC)和半揮發性有機污染物(sVOC);而HPLC適合于分析沸點高、不容易氣化和熱不穩定的化合物;資料統計，80%的有機物要用HPLC分析，僅20%才使用GC分析。其實，從實踐來看，GC能分析的用HPLC可能效果更好，實驗室在測定水中的丙烯酰胺測時，用氣相色譜就涉及到一系列的前處理步驟，耗時、耗力，并且試劑耗材用量大，而用HPLC－MS分析，樣品直接上機測定即可達到標準要求[6]。

在樣品分析過程中，要以實驗室現有設備為依據，最大可能的發揮實驗室現有儀器的性能;比如就HPLC來說，常用的檢測器有二極管陣列檢測器(紫外檢測器)、熒光檢測器和質譜檢測器。二極管陣列檢測器(紫外檢測器)通用性強，基本上所有物質都有響應，靈敏度也較好;熒光檢測器選擇性強，靈敏度是紫外的千倍以上，一般能發出熒光的物質才能在此檢測器上有響應，在分析土壤中16種多環芳烴過程中，用紫外檢測器要經過復雜的前處理才能去除干擾，而且檢出限高;而熒光檢測器具有選擇性，16種多環芳烴中除“二氫苊”外都有熒光產生，基體中的組分幾乎不發熒光，因此，改用熒光檢測器后提取出來的溶液直接上機測定就可滿足要求。

HPLC－MS聯用儀的出現可以說具有劃時代的意義，它保留了HPLC優越的分離能力，而且結合了質譜強大的定性及定量性能;再者，質譜(MS)本身就具有很強的抗干擾能力，但缺點是儀器昂貴、操作復雜、維護費用高，一般都為英文界面，需要有專業基礎的人員操作和維護。

3 人員素質要求高

有機污染物監測步驟繁瑣、樣品分析周期長，以土壤中有機污染物監測為例，樣品要經過提取、濃縮、轉換溶劑、凈化、濃縮、轉換溶劑、再濃縮等步驟，如此繁瑣的過程，對人員素質就提出了更高的要求。

1)要有化學相關的背景，具備一定的理論基礎。如果一個完全不懂化學的人去做有機分析，恐怕有很長的路要走;并且，實驗中一旦出現問題，要考慮從理論方面怎么解決，再去動手;在方法開發過程中，首先要了解分析對象如分子量、極性等化學性質，從理論上研究可行性，再去實驗驗證等。

2)要有吃苦耐勞的鉆研勁，注意實驗的每個細節。有機分析樣品處理周期長，一旦做起實驗來，有些實驗步驟一旦開始就不能停下來，按時正點下班是不可能的，這就要求分析人員具有吃苦耐勞、甘于奉獻的精神。如此繁瑣的前處理過程，還要求實驗人員耐心、細致，任何一步疏忽都可能導致全盤功虧于潰。要細心考慮實驗過程中的任何細節問題。

3)要有強烈的責任心。有機監測所用儀器一般都是些精密的高科技產品，價格昂貴，工作人員要十分仔細的維護儀器，最大程度的保證儀器的正常運行，如果儀器出現問題，就需要昂貴的維修費用。

總之，隨著我國環境監測事業的發展，在全國范圍內開展有機污染物監測勢在必行，我們一定要抓住有機污染物監測的特點，大力培養有機污染物監測技術人員，為全國大范圍開展此方面活動奠定良好的基礎。

[1] 李國剛，李紅莉.持久性有機污染物在中國的環境監測現狀[J].中國環境監測，2004，20(4):53－60.

[2] 許 鋒，周 弛.高效液相方法同時測定地表水中的阿特拉津和甲萘威[J].干旱環境監測，2011，25(4):198－202.

[3] 吳衛東，周 弛.高壓液相色譜法測定地表水和飲用水中的阿特拉津[J].干旱環境監測，2011，25(1):1－3.

[4] 楊秋紅，程小艷，楊 坪，等.固相萃取—高效液相色譜串聯質譜法同時檢測地表水中的2，4—二氯酚、2，4，6—三氯酚和五氯酚[J].分析化學，2011，39(8):1208－1212.

[5] 黃東勤，王盛才.加速溶劑萃取—高效液相色譜法測定土壤中16 種多環芳烴[J].中國環境監測，2008，24(3):26－29.

[6] 張凌云，劉 波.液相色譜—串聯質譜法測定飲用水中的丙烯酰胺[J].環境化學，2010，29(1):152－153.