土壤中有機污染物的檢測技術研究進展

呂峰 姚一

摘要：目前，隨著科學技術的不斷發展，國內土壤揮發性有機物的監測工作逐漸向國際接軌，出現了多種監測技術，隨著這些技術的效率和精確度不斷提升，在實際工作中有著較好的表現，但一些技術難點問題仍然困擾著監測工作。為此，文章對土壤中揮發性有機物監測技術進行了介紹，并結合當前工作中存在的一些難點問題，通過實際案例，對難點問題的解決措施進行了探討，以期為今后的相關工作開展提供理論和實踐參考。

關鍵詞：土壤檢測;揮發性有機物;監測技術

引言

近年來，建設用地土壤污染狀況調查受到了有關部門的高度重視。目前揮發性有機物是導致土壤污染的主要原因之一，由此，在土壤監測工作中，對于揮發性有機物的監測技術也就成為了研究重點。當然，由于土壤中的揮發性有機物種類較多，理化性質之間存在一定的差異，因此其監測技術也會受到多方面的影響，容易導致監測結果的準確度受到制約，所以目前仍需對技術難點問題做進一步研究。

1.土壤揮發性有機物概述

隨著當下我國環境保護意識逐漸加強，針對土壤結構及揮發性有機物分析檢測工作也隨著提升。其中，最為代表性的為土壤揮發性有機物檢測。揮發性有機物是按照世界衛生組織的定義，沸點在50～250℃的化合物，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物為揮發性有機物（VOCs）。按其化學結構的不同，可以進一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。通過對揮發性有機物進行深入分析后發現，該有機物對人體健康造成較大威脅，具有一定致癌性。同時，土壤當中的揮發性有機物檢測手段也受技術、人員等多方面影響，我國在該方面具有較大的制約性。

2.土壤中揮發性有機物主要特點

第一，具有小分子量特點，在特定條件下受環境影響揮發性有機物更容易發生氣體。并可根據其有機物質在發展生產中不斷演變成型。當然也會在有機物質受化學或生物降解后逐漸成形。主要依附在大氣或土壤當中。在對揮發性有機物進行檢測中也同樣具有難度，不同檢測方法會形成不同效果，包括含量、種類等。第二，具有十分頑強的活躍度，土壤中揮發性有機物具有一定活性。依附在土壤當中會根據土質結構及外部大氣影響，逐漸發生變化，并很難受自然環境影響而減弱。通過實驗后發現，揮發性有機物在土壤中具有較強活性，極易與土壤中且物質進行融合。

3.土壤環境中典型有機污染物的污染現狀

人類生產生活過程中，因燃料的燃燒、農藥以及一些高分子材料的使用，會產生大量有機污染物。其中的一部分通過殘渣直接排入中，進入空氣中的部分則會通過濕沉降以及干沉降的方式進入土壤或地表水環境中。土壤因其多孔性結構和豐富的有機質含量等而成為大多數有機污染物理想的“匯”。近年來關于土壤中檢測出典型有機污染物的研究報道屢見不鮮。例如，通過檢測珠江三角洲地區表層土壤中多氯化萘（PCNs）的濃度，發現其總濃度竟達到 59.9 ±86.7 pg g-1。此外，通過檢測中國南部地區某電子垃圾回收站附近區域土壤中多溴聯苯醚（PBDEs）、新型溴代阻燃劑（NBFRs）和得克隆（DPs）的含量，發現土壤中 PBDEs 的含量在 7.56 –127 ng g-1 之間，NBFRs 的含量為 8.98 – 144 ng g-1，DPs 的含量在 0.38 – 8.45 ng g-1 之 間。通過檢測清遠地區靠近電子垃圾填埋場的土壤中 10 種 PBDEs 的濃度，其結果顯示，BDE-209 以外的其它 9 種 PBDEs 化合物濃度為 1.93 – 19.5 ng g-1，BDE-209 的含量為 25.7 – 102 ng g-1。通過檢測成都某地區農田表層土壤中 OPFRs 的含量，發現其在農田表層土壤中廣泛分布，濃度在 2.92 – 160 ng g-1 之間。土壤是地球上物質循環和生命活動的基礎，土壤底棲生物的生命活動和植物的生長與土壤環境密切相關，多數植物和底棲生物都能從土壤中富集有機污染物。可見，土壤中的典型有機污染物已經對人類產生了一定的健康風險。

事實上，土壤中只有生物可利用態的有機污染物才能被植物以及底棲生物吸收富集，因此，評估土壤中典型有機污染物的生物可利用性勢在必行。然而土壤的環境與沉積物或水體環境存在較大差異，其獨特的固、液和氣三相結構，以及豐富有機質含量讓有效評估土壤中典型有機污染物生物可利用性成為環境監測領域的難題。

目前最能有效評估土壤中典型有機污染物生物可利用性方法是生物測試法，即將植物或者底棲生物暴露于測試土壤中，待生長一定時間后，取回檢測受試生物體內典型有機物污染物濃度，進而評估測試區域土壤中目標物的生物可利用性。這種方法的測試時間過長，通常需要幾個月甚至幾年的時間來培養受試生物，這往往會大大延緩土壤污染治理進程和社會生產效率。因此，我們迫切需要一種更為高效的評估土壤中典型有機污染物生物可利用性手段。

4.土壤中揮發性有機物常用的監測技術

4.1膜萃取氣相色譜技術

這種技術目前已成為土壤中揮發性有機物監測的首選技術，在應用該種技術時，揮發性有機物會經由纖維膜與惰性氣體之間進行有效整合，經壓縮和吸收處理后，使用電力進行加熱。由于不同物質注入到裝備的時間不同，因此能夠準確分析土壤樣品中揮發性有機物的種類和含量，確保檢測結果的精確度。同時，膜技術的應用也有效避免了檢測中溶劑損耗過多的問題。

4.2質子轉移反應質譜技術

由于土壤中揮發性有機物的生物活性相對較強，且有機物的種類在檢測中可能會因發生化學反應而變化，因此可采用質子轉移反應質譜技術進行監測。這是一種在線監測方法，能夠有效避免樣品衍生物造成的干擾，確保檢測結果的精準。同時，質子轉移反應質譜技術具有較高靈敏度，在較短時間內即可解析所有揮發性有機物的屬性，不再需要濃縮等操作程序，使得檢測效率和檢測質量均得到有效提升。

4.3吸附劑富集檢測方法

在該檢測方法中，所使用的吸附劑通常為固體吸收劑，采用固體吸收劑對土壤中的揮發性有機物進行吸附和濃縮。在這種技術模式下，揮發性有機物的吸附和濃縮為同時進行，有效縮短了檢測工作的時間，提升了工作效率。在實際操作中，操作人員一般使用吸附管對揮發性有機物的濃度進行調整，以獲得平均濃度。為避免吸附劑可能出現的誤差，吸附劑填充量通常控制在19以下。整體來看，吸附劑富集檢測方法在應用期間消耗的成本相對較低，吸附管在清洗后即可循環使用，提高了資源的有效利用率。當然，由于吸附劑填充量的限制，使得這種檢測方法的應用也同樣存在局限性，一般只用于中低濃度的揮發性化合物檢測，對高濃度揮發性化合物的檢測則不適用。

5.當前土壤揮發性有機物監測技術難點問題

5.1技術形式單一，監測精度不準

相對而言，國內的土壤揮發性有機物監測技術還處于起步階段，技術創新力度還稍顯不足，這就導致現有的監測技術很難得到有效應用。在實際工作中，監測人員通常沿用單一的監測方法，而忽略了不同土壤中揮發性有機物的差異，也就無法保證監測精度。同時，現有的土壤揮發性有機物監測技術的實操步驟也相對較為復雜，對操作人員的物理、化學和生物等理論知識都有著較高的要求，操作人員可能無法正確應用這些監測技術，特別是對于一些基層的監測站來說，這種問題更加突出，也就限制了土壤揮發性有機物監測技術的推廣普及。除此之外，現有的土壤揮發性有機物監測技術還會消耗大量的時間，這樣會影響到監測工作的效率。由此可見，對土壤中揮發性有機物監測技術進行優化創新是當前迫切需要解決的問題。

從目前的實際情況來看，在實際的監測工作中，監測人員在理論專業知識上的匱乏是導致監測出現滯后性的重要原因。面對土壤中各種成分復雜的揮發性有機物，單一的監測技術可能無法起到應有的作用，而是需要多種技術組合應用，這就需要對監測技術方案進行重新設計和布局。同時在監測過程中，也要嚴格按照相關的標準規范進行專業操作。但目前很多實際監測工作中，監測人員普遍缺乏多方面專業理論知識的支撐，導致監測技術的應用流于形式，這就必然會使得監測結果存在較大的誤差。

6.監測技術難點問題的主要解決措施

6.1加強對新技術的研發應用

不同時期對土壤中揮發性有機物的監測技術要求也有著明顯的差異，這就需要對現有的技術優化創新，如將智能化技術融入到監測技術當中，使其能夠有效預判土壤中揮發性有機物可能出現變化的情況，更有利于后續監測工作的順利開展。同時，新技術的應用也有助于進一步提高監測的效率和精準度，符合我國土壤揮發性有機物監測要求。

6.2加強對專業人才的培養

目前，土壤揮發性有機物的監測工作已經朝著專業化的趨勢發展，因此培養專業人才是一項重要內容。為此，有關的科研院所和大專院校等要注重對這方面人才的培養，確保專業人才能夠從專業角度解決技術上的難點問題。

6.3實際應用案例

（1）氣相色譜法

氣相色譜法在土壤揮發性有機物監測中有著快捷和高效的特點，其局限性也相對較低，只需將揮發性氣體送入到色譜檢測儀器中即可完成檢測。但在實際操作過程中，仍然存在一定的難點問題需要解決。在實際應用過程中，主要通過以下流程進行。

在應用氣相色譜法進行檢測時，需要注意的是，必須在頂空瓶閉合狀態下才能進行檢測，且要保持恒溫，以確保土壤中揮發性有機物處于固相和液相之間的平衡狀態。以上確認無誤后才能進行取樣操作。同時，除檢測土壤樣品和儀器之外，還需要準備以下材料：（1）基質轉變液：主要用于降低揮發性有機物的溶解度;（2）檢測試劑：包括去離子水、甲醇色譜、磷酸和氯化鈉等。

在實驗過程中，首先在基質轉變液中加入適量磷酸，將反應體系pH值調整至3.0左右，而后加入一定量的氯化鈉并震蕩，確保氯化鈉充分溶解，將該試劑低溫保存待用。通過分析實際檢測結果可知，這種優化改進后的氣相色譜檢測方法，同以往的方法相比，有更高的檢測精度，能夠實現同時對數十種揮發性有機物的監測和精準判定，與其他的檢測方法相比，其優勢更為明顯。這就有效提高了土壤揮發性有機物檢測技術的效率和質量，能夠有效適應多種類型土壤的揮發性有機物檢測，預計該檢測技術在今后將有較高的推廣應用價值。

結語

總的來看，目前已有多種監測技術用于土壤中揮發性有機物的監測，但這些技術之間存在一定的差異，適用范圍也各不相同，對于一些特殊情況仍具有較大的局限性，進而帶來一些難點問題。為此，在今后的工作中，要針對現有的難點問題加強研究分析，通過對現有的技術進行優化改進，以解決難點問題，確保相關技術得到有效應用，為下一步工作開展奠定堅實基礎。

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