環境監測中有機污染物分析

廣東韶測檢測有限公司 張蕓

水質中的有機污染物具有較強的穩定性和親脂性，會在生物體內持續累積，出現致癌毒性、突變或是致畸。因此，水質中有機污染物的危害應受到強烈重視，采用科學合理的有機污染物分析方法，具有現實積極意義。現階段定量測定與分離效率較高的方法是氣相色譜法（GC）（FID），將火焰離子化檢測器（FID）或電子俘獲檢測器（ECD）結合用于分析水質中半痕量、痕量有機物，是完善和改進分析水質有機污染物方法的重要措施。

一、水質中的有機污染物

（一）水質有機污染物的來源

水質中有機污染物的來源主要有兩個，人工合成有機物（SOC）和天然有機物（NOM）。人工合成有機物具有較多種類，通過人們的生產生活滲入水體，導致地下水污染。自然循環產生的代謝物是天然有機物，主要有藻類、木質素以及腐殖質等。我國大部分區域地下水中都存在天然有機物，尤其是草原森林地區。天然有機物是一種載體，其中附著大量有害污染物和有毒污染物，通過地面徑流滲入水體，導致水質有機污染。農藥殘留、生活污水以及工業廢水是造成飲用水源有機污染的主要原因[1]。水質有機污染物來源如表1所示。

（二）水中有機污染物的特點

水體中有機污染物的種類繁多、成分復雜并且分布廣泛。由于農業、工業生產過程中產生了大量的污染源，這些污染源通過土壤或地表滲入到地下水中，致使水體受到污染，并在橫向與縱向水系中廣泛分布。在人們加深水質污染認識后，科研人員對原水中的污染物進行了檢測，發現其中存在2500多種化學污染物。大部分水體有機污染物都具有生物降解困難、穩定性高的特點，難以在水中處理凈化，會長期殘留在水環境中[2]。比如，多氯聯苯（PCBS）的半衰期是142年，多澳聯苯（PBB）半衰期平均是135年。

（三）水質有機污染物危害

大部分水體有機物都是有害有毒物質，會對人體健康造成不同程度的影響和危害，干擾內分泌、發育毒性以及生殖等。現階段生態環境中，除草劑、殺菌劑和殺蟲劑等農藥和其代謝物會嚴重干擾生物體內分泌。除了農藥以外，水質中部分有機污染物還有致癌、致突變、致畸作用。致癌作用指的是通過部分影響，提高人或哺乳動物體內的患癌物質，引發癌癥。致突變作用指的是對人或哺乳動物的基因產生影響，導致染色體結構和數目變異，出現基因突變[3]。生殖細胞如果出現突變，會影響妊娠過程，致使胚胎早期死亡或不孕不育等。致畸作用指的是作用于妊娠母體，對胚胎的發育造成干擾，致使新生兒或是剛出生的哺乳動物先天畸形。現階段得到證實的致畸物有甲基汞、滴滴涕、五氯酚以及氯丹等。有機污染物會對生物和環境產生巨大危害，人們長期飲用有機污染物水源，會出現頭痛、頭暈、失眠、耳鳴、嘔吐、記憶衰退以及白血球下降等癥狀。此外，有機污染物中的酚類物質毒性很強，會抑制水中微生物正常生長，破壞水體中的氧平衡，對水生態環境平衡造成嚴重影響[4]。

二、水質檢測中有機污染物分析方法

水質中有機污染物的測定方法有很多，比如液相色譜法（LC）、氣相色譜法（GC）以及光譜法等，其中氣相色譜法（GC）是應用最廣泛的一種。氣相色譜法是一種成熟的分析方法，它的原理是通過各種物質在兩相中分配系數的差距，在兩相中對這些物質進行反復分配，進而完成分離。氣相色譜法的特點是選擇性強、檢測靈敏度高、分析速度快、分離效率高以及能夠同時分析多組等[5]。

氣相色譜法擁有兩種經典的檢測器，電子俘獲檢測器（ECD）與火焰離子化檢測器（FID）。ECD是氣相色譜檢測器中靈敏度最高的一種，ECD只能對鹵代烴或是含有O、N和S等雜原子的化學物進行響應。FID是一種典型的質量檢測器，具有一定破壞性，FID的原理是將氫火焰用作電離源，讓有機物電離出現微電流形成響應，它的主要特點是能夠響應全部有機物，特別是靈敏度高的烴類，碳原子數量和響應值呈正比[6]。以下以GC-FID檢測水質苯系物方法為例進行實驗研究。

（一）GC-FID方法檢測苯系物

水質檢測分析中，苯系物包含甲苯、苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯、異丙苯、苯乙烯等，大部分都是苯的一元和二元取代物。苯系物在水質中會引起人體健康與水生生物的致突變、致畸和致癌，同時會造成肌肉骨骼和泌尿系統的損傷。所以，水質中的苯系物是檢測水質有機污染物的關鍵內容。

1.儀器和試劑

島津氣相色譜儀GC-2014C，具FID檢測器，石英毛細管WAS柱（30m×320μm×0.50μm），固定相為100%聚乙二醇。頂空自動進樣器，溫度控制精度為±1℃；頂空瓶(22mL)，聚四氟乙烯（PTFE）/硅氧烷密封墊和螺旋蓋。

標液：甲醇中7種苯系物混合標液，北京壇墨質檢科技有限公司，編號GBW(E)082622a，批號為A1906428。試劑：甲醇（色譜純）、氯化鈉（優級純）。

2.色譜以及頂空條件

頂空進樣器條件：加熱平衡溫度為60℃；加熱平衡時間為30min；進樣閥溫度為100℃；傳輸線溫度為100℃；進樣體積為1.0mL。

氣相色譜儀條件：進樣口溫度為200℃；檢測器溫度為250℃。升溫程序為40℃保持5min，以5℃/min升溫到80℃保持5min。載氣流速為2.0mL/min；燃氣流速為30mL/min；助燃氣流速為300mL/min；尾吹流速為25mL/min；分流10:1。

3.樣品制備

頂空瓶中預先加入3g氯化鈉，加入10.0mL樣品，立即加蓋密封搖勻待測。

4.工作曲線的建立

分別向7個頂空瓶中加入3g氯化鈉，依次加入10.0、10.0、10.0、9.8和9.6mL蒸餾水，再依次加入5.00、20.0、50.0、0.200和400L標準使用液，配制成濃度分別為50、200、500、2000、4000g/L的標準系列。立即密閉頂空瓶，輕振搖勻進行分析。實驗所得標準工作曲線、精密度、方法檢出限與回收率見表2，苯系物在WAX色譜柱上色譜圖見圖1。

圖1 苯系物在WAX色譜柱上色譜圖

表2 標準工作曲線、精密度、方法檢出限與回收率

這種方法具有很高的靈敏度，檢出限良好，精密度、回收率和線性關系可以滿足分析測定水樣中的痕量物質，實用價值非常高。與GC-FID相比，GC-ECD法更適合對硝基苯類、氯苯類以及鹵代烴進行檢測，GC-ECD法能夠對氯酚類物質進行測定，使用GC-ECD法能夠對水質中含有的五氯苯酚、三氯苯酚以及二氯苯酚這三類有機污染物進行程度較高的分離[7]。

三、結語

實踐證明，氣相色譜儀FID火焰離子化檢測器能夠對7種苯系物進行良好的測定和分析，氣相色譜儀ECD電子俘獲檢測器能夠同步迅速測定3種氯酚類物質和8種鹵代烴，并且在適當濃度范圍內線性關系穩定良好，檢出限與檢測精密度非常好，具有一定的實際應用推廣價值。