阿勒泰地區飲用水水質檢測中氣相色譜的應用

陳興明

(阿勒泰水文勘測局水環境監測分中心，新疆阿勒泰836599)

1 阿勒泰地區飲用水概況

新疆維吾爾自治區地處內陸，距海較遠，干旱半干旱的自然地理環境和經濟原因等導致居民飲水困難及飲水安全問題十分突出。1988年開始中央在全疆范圍內開展的改水防病工作推動了新疆飲水工程的建設與發展。此后，國家和自治區對阿勒泰地區投資數千億元用于全區防病改水方面，2018年，阿勒泰地區農村分散式供水水質監測合格率僅為64.8%，農村分散式供水因受生活污水污染、水源防護措施不嚴格、水質缺乏消毒處理等影響，農藥檢測及化學污染物檢測嚴重超標；受區域地質特性影響，飲用水中鐵、錳、氟化物、硫酸鹽等均存在不同程度超標。

2 氣相色譜飲用水水質檢測

阿勒泰地區環境監測站配備有FYGC-2000氣相色譜儀，色譜儀主要為計算機控制，所具備的多階程序升溫功能操作簡便，同時配備有電子捕獲檢測器、氮磷檢測器以及離子檢測器，可以進行飲用水中60多個有機物分析指標項目的檢測[1]。以下主要進行氣相色譜對阿勒泰地區農村分散式供水飲用水水質中有機氯農藥、有機磷農藥、揮發性有機物VOC等項目的檢測與探討。

2.1 有機氯農藥檢測

有機氯農藥殘效期限長，難分解，嚴重污染環境的同時還會造成致畸等不良后果。阿勒泰地區環境監測站的FYGC-2000氣相色譜儀帶電子捕獲檢測器，選擇AB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱進行所采集飲用水水樣中四種六六六異構體、四種滴滴涕異構體、六氯苯等有機氯農藥成分檢測分析。檢測器、進樣口溫度設置為300℃和250℃；為有效縮短分析時間，柱箱起始溫度設置為150℃并保持1 min后，以15℃/min的速度升溫，至200℃后保持2 min，再以10℃/min的速度升溫至250℃，保持5 min。柱流量為1.1 mL/min，分流比設為10∶1。此外，還需要99.999%高純氮載氣、1000 mL分液漏斗、色譜純正乙烷、4%無水硫酸鈉溶液、分析純濃硫酸和無水乙醇、10 mL具塞比色管等試驗儀器材料。

取1000 mL阿勒泰地區飲用水水樣，靜置于分液漏斗內，加入10 mL正乙烷并充分晃動，待其靜置分層后丟棄水相，加入1 mL無水乙醇和2 mL濃硫酸重復多次洗滌，直至水相清潔后再加入10 mL無水硫酸納溶液后充分晃動，待其靜置分層后棄水相，通過正乙烷萃取液萃取并收集于具塞比色管。

標準色譜圖組分出峰順序為溶劑峰、α-666、六氯苯、β-666、γ-666、δ-666、P,P′-DDE、P,P′-DDD、O,P-DDT、P,P′-DDT；組分保留時間分別為1.898 min、6.635 min、6.847 min、7.052 min、7.400 min、7.985 min、12.110 min、13.545 min、13.843 min、14.755 min。標準曲線見表1，各組分加標回收率、相對標準偏差及最低檢出限見表2。

表1 飲用水水樣中六六六、滴滴涕、六氯苯的標準曲線值

表2 各組分加標回收率、相對標準偏差及最低檢出限

根據表2的分離和檢測結果，阿勒泰地區飲用水中四種六六六異構體、四種滴滴涕異構體、六氯苯等有機氯農藥成分最低檢出限為0.0089 μg/L～0.0142 μg/L。

2.2 有機磷農藥檢測

敵敵畏、對硫磷、樂果等有機磷農藥大多屬于磷酸酯類和硫代磷酸酯類，不溶于水而溶于有機溶劑和動植物油，性狀穩定，遇堿后遭分離破壞[2]。選擇帶電子捕獲檢測器的FYGC-2000氣相色譜儀及DB-1701(30 m×0.30 mm×0.25 μm)色譜柱進行所采集飲用水水樣中敵百蟲、內吸磷、樂果等有機磷農藥成分檢測分析。檢測器、進樣口溫度設置為300℃和250℃；為有效縮短分析時間，柱箱起始溫度設置為100℃保持1 min后，以15℃/min的速度升溫，至250℃后保持5 min。氣體柱流量為氫氣11.0 mL/min、空氣15.0 mL/min，分流比設為10∶1。此外，還需要99.999%高純氮、純度99.999%的氫氣和空氣，色譜純甲醇、丙酮等。選取飲用水樣進行樣品前處理，包括活化固相萃取柱和水樣的洗脫、濃縮。

標準色譜圖組分出峰順序及保留時間分別為敵敵畏9.970 min、內吸磷13.964 min、樂果14.905 min、甲基對硫磷18.103 min、馬拉硫磷18.170 min、對硫磷19.356 min。標準曲線值及各組分加標回收率、相對標準偏差、最低檢出限見表3～表4。

表3 飲用水水樣中有機磷的標準曲線值

表4 各組分加標回收率、相對標準偏差及最低檢出限

根據以上檢測結果，阿勒泰地區飲用水中敵敵畏、內吸磷、樂果、甲基對硫磷、馬拉硫磷、對硫磷等有機磷農藥成分最低檢出限為0.10 μg/L～0.29 μg/L。

2.3 VOC檢測

揮發性有機物(VOC)主要為20℃、760 mmHg狀態下蒸氣壓0.1 mmHg以上的有機物，飲用水中可能存在的揮發性有機物主要有三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳等。FYGC-2000氣相色譜儀帶電子捕獲檢測器，選擇AB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱進行所采集飲用水水樣中揮發性有機物檢測分析。檢測器、進樣口溫度均為200℃；柱箱起始溫度50℃并保持5 min后，以10℃/min的速度升溫，至80℃后保持2 min，再以20℃/min的速度升溫至150℃，保持2 min，再以10℃的速度升溫至180℃。柱流量1.0 mL/min，分流比20∶1。VOC檢測吹掃捕集條件見表5。

表5 VOC檢測吹掃捕集條件

定性分析的情況下，標準色譜圖組分出峰順序及保留時間分別為三氯甲烷4.388 min、1,1,1-三氯乙烷4.988 min、四氯化碳4.145 min、三氯乙烯4.982 min、二氯一溴甲烷6.445 min、一氯二溴甲烷7.981 min、三溴甲烷10.671 min、六氯丁二烯16.238 min。標準曲線值及各組分加標回收率、相對標準偏差、最低檢出限見表6～表7。

表6 飲用水水樣中VOC的標準曲線值

表7 各組分加標回收率、相對標準偏差及最低檢出限

根據以上檢測結果，阿勒泰地區飲用水中三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷、六氯丁二烯等揮發性有機物最低檢出限為0.001 μg/L～0.096 μg/L。

3 結論

隨著社會經濟發展速度的加快，人們對高質量的生活也更加向往和重視，新疆阿勒泰地區飲用水源地保護的重要性將更加凸顯。采用更先進、更科學、更準確的水質檢測方法已經成為飲用水水質分析的主要趨勢。氣象色譜法由于具有操作簡便、數據準確等技術優勢而被列入國家飲用水水質分析標準技術之列，在進行飲用水水質評價的過程中，氣象色譜法可以用于水質中多項農藥檢測及化學污染物檢測。氣相色譜法這種科學而先進的檢測手段必將在阿勒泰地區飲用水水資源保護管理過程中發揮重要作用。