土壤中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)與難點(diǎn)解決

李志明

（廣東安納檢測技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來，建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查受到了有關(guān)部門的高度重視。目前揮發(fā)性有機(jī)物是導(dǎo)致土壤污染的主要原因之一，由此，在土壤監(jiān)測工作中，對于揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測技術(shù)也就成為了研究重點(diǎn)。當(dāng)然，由于土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物種類較多，理化性質(zhì)之間存在一定的差異，因此其監(jiān)測技術(shù)也會(huì)受到多方面的影響，容易導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確度受到制約，所以目前仍需對技術(shù)難點(diǎn)問題做進(jìn)一步研究。

1 土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的主要特點(diǎn)

揮發(fā)性有機(jī)物的定義，在國際范圍內(nèi)尚未出現(xiàn)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可對其進(jìn)行如下分類，如表1所示。

表1 揮發(fā)性有機(jī)物的分類

由表1可知，揮發(fā)性有機(jī)物具有以下兩方面的特點(diǎn)：一是分子量較小，容易受到環(huán)境因素影響而迅速放出氣體，或是逐漸轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，導(dǎo)致監(jiān)測難度大；二是活躍度較強(qiáng)，其在土壤中具有較強(qiáng)活性，特別是在通氣性差的土壤結(jié)構(gòu)中，這些物質(zhì)因不易與空氣接觸，因此會(huì)長期殘留于土壤當(dāng)中[1]。

2 土壤中揮發(fā)性有機(jī)物常用的監(jiān)測技術(shù)

2.1 膜萃取氣相色譜技術(shù)

這種技術(shù)目前已成為土壤中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測的首選技術(shù)，在應(yīng)用該種技術(shù)時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)經(jīng)由纖維膜與惰性氣體之間進(jìn)行有效整合，經(jīng)壓縮和吸收處理后，使用電力進(jìn)行加熱。由于不同物質(zhì)注入到裝備的時(shí)間不同，因此能夠準(zhǔn)確分析土壤樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的種類和含量，確保檢測結(jié)果的精確度。同時(shí)，膜技術(shù)的應(yīng)用也有效避免了檢測中溶劑損耗過多的問題[2]。

2.2 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)

由于土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的生物活性相對較強(qiáng)，且有機(jī)物的種類在檢測中可能會(huì)因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變化，因此可采用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。這是一種在線監(jiān)測方法，能夠有效避免樣品衍生物造成的干擾，確保檢測結(jié)果的精準(zhǔn)。同時(shí)，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)具有較高靈敏度，在較短時(shí)間內(nèi)即可解析所有揮發(fā)性有機(jī)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(zhì)量均得到有效提升。

2.3 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(fā)性有機(jī)物進(jìn)行吸附和濃縮。在這種技術(shù)模式下，揮發(fā)性有機(jī)物的吸附和濃縮為同時(shí)進(jìn)行，有效縮短了檢測工作的時(shí)間，提升了工作效率。在實(shí)際操作中，操作人員一般使用吸附管對揮發(fā)性有機(jī)物的濃度進(jìn)行調(diào)整，以獲得平均濃度。為避免吸附劑可能出現(xiàn)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(yīng)用期間消耗的成本相對較低，吸附管在清洗后即可循環(huán)使用，提高了資源的有效利用率[3]。當(dāng)然，由于吸附劑填充量的限制，使得這種檢測方法的應(yīng)用也同樣存在局限性，一般只用于中低濃度的揮發(fā)性化合物檢測，對高濃度揮發(fā)性化合物的檢測則不適用。

3 當(dāng)前土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)難點(diǎn)問題

3.1 技術(shù)形式單一，監(jiān)測精度不準(zhǔn)

相對而言，國內(nèi)的土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)還處于起步階段，技術(shù)創(chuàng)新力度還稍顯不足，這就導(dǎo)致現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)很難得到有效應(yīng)用。在實(shí)際工作中，監(jiān)測人員通常沿用單一的監(jiān)測方法，而忽略了不同土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的差異，也就無法保證監(jiān)測精度。同時(shí)，現(xiàn)有的土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)的實(shí)操步驟也相對較為復(fù)雜，對操作人員的物理、化學(xué)和生物等理論知識(shí)都有著較高的要求，操作人員可能無法正確應(yīng)用這些監(jiān)測技術(shù)，特別是對于一些基層的監(jiān)測站來說，這種問題更加突出，也就限制了土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)的推廣普及。除此之外，現(xiàn)有的土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)還會(huì)消耗大量的時(shí)間，這樣會(huì)影響到監(jiān)測工作的效率。由此可見，對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

3.2 監(jiān)測人員專業(yè)知識(shí)匱乏導(dǎo)致的監(jiān)測滯后

從目前的實(shí)際情況來看，在實(shí)際的監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員在理論專業(yè)知識(shí)上的匱乏是導(dǎo)致監(jiān)測出現(xiàn)滯后性的重要原因。面對土壤中各種成分復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)物，單一的監(jiān)測技術(shù)可能無法起到應(yīng)有的作用，而是需要多種技術(shù)組合應(yīng)用，這就需要對監(jiān)測技術(shù)方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和布局。同時(shí)在監(jiān)測過程中，也要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行專業(yè)操作。但目前很多實(shí)際監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員普遍缺乏多方面專業(yè)理論知識(shí)的支撐，導(dǎo)致監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用流于形式，這就必然會(huì)使得監(jiān)測結(jié)果存在較大的誤差。

4 監(jiān)測技術(shù)難點(diǎn)問題的主要解決措施

4.1 加強(qiáng)對新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用

不同時(shí)期對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測技術(shù)要求也有著明顯的差異，這就需要對現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新，如將智能化技術(shù)融入到監(jiān)測技術(shù)當(dāng)中，使其能夠有效預(yù)判土壤中揮發(fā)性有機(jī)物可能出現(xiàn)變化的情況，更有利于后續(xù)監(jiān)測工作的順利開展。同時(shí)，新技術(shù)的應(yīng)用也有助于進(jìn)一步提高監(jiān)測的效率和精準(zhǔn)度，符合我國土壤揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測要求。

4.2 加強(qiáng)對專業(yè)人才的培養(yǎng)

目前，土壤揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測工作已經(jīng)朝著專業(yè)化的趨勢發(fā)展，因此培養(yǎng)專業(yè)人才是一項(xiàng)重要內(nèi)容。為此，有關(guān)的科研院所和大專院校等要注重對這方面人才的培養(yǎng)，確保專業(yè)人才能夠從專業(yè)角度解決技術(shù)上的難點(diǎn)問題。

4.3 實(shí)際應(yīng)用案例——以氣相色譜法為例

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

在應(yīng)用氣相色譜法進(jìn)行檢測時(shí)，需要注意的是，必須在頂空瓶閉合狀態(tài)下才能進(jìn)行檢測，且要保持恒溫，以確保土壤中揮發(fā)性有機(jī)物處于固相和液相之間的平衡狀態(tài)。以上確認(rèn)無誤后才能進(jìn)行取樣操作。同時(shí)，除檢測土壤樣品和儀器之外，還需要準(zhǔn)備以下材料：（1）基質(zhì)轉(zhuǎn)變液：主要用于降低揮發(fā)性有機(jī)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(shí)驗(yàn)過程中，首先在基質(zhì)轉(zhuǎn)變液中加入適量磷酸，將反應(yīng)體系pH值調(diào)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。

本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件如表2和表3所示。

表2 頂空瓶進(jìn)樣條件

表3 質(zhì)譜儀器條件

通過分析實(shí)際檢測結(jié)果可知，這種優(yōu)化改進(jìn)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?qū)崿F(xiàn)同時(shí)對數(shù)十種揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測和精準(zhǔn)判定，與其他的檢測方法相比，其優(yōu)勢更為明顯。這就有效提高了土壤揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)的效率和質(zhì)量，能夠有效適應(yīng)多種類型土壤的揮發(fā)性有機(jī)物檢測，預(yù)計(jì)該檢測技術(shù)在今后將有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語

總的來看，目前已有多種監(jiān)測技術(shù)用于土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測，但這些技術(shù)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(jìn)而帶來一些難點(diǎn)問題。為此，在今后的工作中，要針對現(xiàn)有的難點(diǎn)問題加強(qiáng)研究分析，通過對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以解決難點(diǎn)問題，確保相關(guān)技術(shù)得到有效應(yīng)用，為下一步工作開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。