現代環境監測有機分析新方法與新技術及其應用

施嬋麗，胡岱福

（寧波鴻蒙檢測有限公司，浙江寧波 315000）

近年來，隨著環境監測市場的蓬勃發展，環境監測已經成為社會生活的一部分。因為有機污染物毒性高、對動植物和人體以及環境皆產生極大的危害，因此對有機物的分析依然是環境監測領域中的熱門話題。構建生態文明社會始終是人類發展的目標，同時保護生態環境同樣是目前當今時代每個人需要盡到的職責。運用環境監測技術可以對生態環境質量進行實時監測，其起到很重要的保護作用。若由于人類本身對環境保護這個責任意識比較淡薄，就沒有辦法有效實現對生態環保的根本目標，所以就要整個社會對生態環保給予一定重視度，合理運用環境監測體系最終目的，就是將其在生態環保當中的運用效果充分體現出來。本文首先介紹了有機分析中常用的方法及其應用，然后對部分有機物的新方法進行描述。

1 氣相色譜法及氣相色譜質譜法

1.1 氣相色譜法

氣相色譜法因檢測器選擇性多、靈敏度高、適用范圍廣，在環境檢測領域中已得到普及。最常用的氫火焰離子化檢測器（FID）在環境有機分析中應用最廣，結合直接進樣法、頂空進樣法或吹掃捕集法等，可以檢測環境樣品中的揮發性有機物如非甲烷總烴、苯系物、揮發性鹵代烴、醇類等有機化合物；結合液液萃取法、索氏提取法、快速溶劑萃取法，可以檢測環境樣品中的半揮發性有機物如酚類、酞酸酯類、石油烴等有機化合物。與FID相比，使用頻率次之的是電子捕獲檢測器（ECD），因ECD只對電負性化合物有響應且響應極高，最小檢測量可以達到10-13g，可以檢測環境樣品中的揮發性鹵代烴、氯苯類、硝基苯類、烷基汞、多氯聯苯類、有機氯農藥等有機物。除FID和ECD之外，氣相色譜在環境檢測領域中應用較廣的為硫磷檢測器（FPD），該檢測器對含硫、含磷的化合物有專門的響應，含硫化合物如甲硫醇、乙硫醇、二硫化碳，含磷化合物最主要為有機磷農藥，如甲基對硫磷、馬拉硫磷、敵敵畏等。與FPD較為接近的為氮磷檢測器（NPD），NPD對含氮、含磷化合物有專門的響應，含氮化合物如乙腈等，含磷化合物同硫磷檢測器。

1.2 氣相色譜質譜法

氣相色譜質譜法兼具氣相色譜的分離功能，增加了質譜輔助定性，定性更加準確，目前在環境監測領域中已廣泛運用。水和廢水、土壤和沉積物中的揮發性有機物可以將吹掃捕集或頂空進樣器與GC-MS連接進行測定，空氣和廢氣中的揮發性有機物可以將熱脫附儀或蘇瑪罐進樣分析系統連接進行測定。水和廢水中的半揮發性有機物可以通過液液萃取、固相萃取、衍生萃取法后，再利用GC-MS進行定性定量分析。空氣和廢氣中的半揮發性有機物可以通過溶劑解吸、索氏提取后，再利用GC-MS進行定性定量分析。土壤和沉積物中的半揮發性有機物可以通過索氏提取、加速溶劑萃取、超聲萃取、微波萃取后，再利用GC-MS進行定性定量分析。

近年來，揮發性有機物和半揮發性有機物的監測仍然是環境監測的兩大重點。揮發性有機物因為沸點低、揮發性強，對人體健康造成較大危害。在當今時代以及科技快速發展影響下，尤其是信息技術發展已經大量運用于國內各領域，環境監測領域也同樣如此。整體來看，環境監測中運用信息技術就是使用信息技術中特有的無線傳感網絡技術，運用這個技術在短時間內可以把已經完成的監測后期環境數據信息傳送到指定的數據處理中心。由此為有關工作人員進行生態環保工作時提供更安全可靠準確的數據信息。跟其他類型的環境監測技術對比，這種技術當中的PLC技術的運用優勢就在于其有非常強的適用性，可以用在環境條件較惡劣的情況下進行監測操作。其次，這項技術還具備非常多的有效特性，比如防灰塵以及抗震等功能，能夠通過這種技術對農作物在防洪水以及抗旱災等方面進行遠程監控管理工作。目前揮發性有機物的監測方法在環境監測領域愈加成熟，近幾年環境監測領域行業標準已出臺和更新較多方法。比如《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定 氣相色譜法》HJ 38—2017代替HJ/T 38—1999，用氣袋或者玻璃注射器采集氣體樣品，直接注入帶FID檢測器的氣相色譜儀中分別測得甲烷和總烴的濃度。《環境空氣 揮發性有機物的測定 罐采樣氣相色譜質譜法》 HJ 759-2015利用罐采樣，低溫濃縮再脫附，然后通過GC-MS定量分析測定環境空氣中67種揮發性有機物。《土壤和沉積物 揮發性有機物的測定 吹掃捕集/氣相色譜-質譜法》 HJ 605—2011利用吹掃捕集濃縮樣品中的目標物，然后通過GC—MS定量分析測定土壤和沉積物中65種揮發性有機物。半揮發性有機物包括多環芳烴、多氯聯苯、苯胺類、酞酸酯類、硝基苯類、酚類化合物、有機氯農藥、有機磷農藥等，因其毒性高、生物累積性強、不易降解等特性，對人體和環境危害極大。因此多環芳烴、多氯聯苯基本推薦GC—MS法測定，當部分化合物存在干擾可采用雙柱定性。比如土壤和沉積物中多環芳烴的測定一般采用《土壤和沉積物 多環芳烴的測定 氣相色譜-質譜法》HJ 805—2016，水和廢水中多氯聯苯一般采用《水質 多氯聯苯的測定 氣相色譜-質譜法》 HJ 715-2014。

2 液相色譜及液相色譜質譜法

2.1 液相色譜法

液相色譜法對化合物的適用范圍廣，可以彌補氣相色譜無法分析高沸點化合物、熱不穩定性化合物或難揮發化合物。目前，水和廢水、空氣和廢氣、土壤和沉積物中的醛酮類化合物、多環芳烴、酞酸酯類、草甘膦等可以通過固相萃取、液液萃取、索氏提取等前處理步驟后再利用HPLC進行測定。

2.2 液相色譜質譜法

液相色譜質譜法因儀器昂貴，在環境監測分析的運用并沒有普及。2017—2019年，水和廢水、土壤和沉積物中的硝基酚類、氨基甲酸酯類、苯胺類可以根據發布的標準方法通過高效液相色譜-三重四級桿質譜法進行測定，解決了現有手段不易測定這幾類化合物的難題。

液相色譜法可以選擇二極管陣列檢測器、紫外檢測器和熒光檢測器，尤其是熒光檢測器可以達到很低的檢出限，例如多環芳烴采用HPLC方法，其靈敏度遠高于GC-MS方法，可以滿足更低檢測濃度的需求。因此在相同化合物選擇不同檢測方法時，可以根據執行標準的推薦方法及其限值以及客戶的要求來確定合適的檢測方法。液相色譜質譜法因其前處理方法簡單、樣品量少、檢出限低、對環境友好，是非常值得推廣的一種分析手段。

3 環境激素測定的新方法

環境激素又名環境內分泌干擾物或環境雌激素，是環境中天然存在或因為人類活動而釋放到環境中的，對生物系統的生長與發育產生促進或抑制作用的化學物質[1]。環境激素主要包括天然雌激素和合成雌激素、植物雌激素、類雌激素環境化學物質。類雌激素環境化學物質包括農藥、多氯聯苯、多環芳烴、鄰苯二甲酸酯類等。余宇燕等[2]利用免疫分析方法檢測環境激素類物質2，4-二氯苯酚，相比傳統色譜分析法，該方法具有分析時間短、前處理簡單、快速靈敏的特性，對痕量環境激素的檢測有指導意義。Michal Bitttner等人利用重組酵母固定化技術，對3種不同酵母進行培養，然后進行重組，最終獲得一種可以快速即用的變種[3]。該變種可以快速檢測環境及環境樣品中的雌激素或雌激素類化合物，具有特異性強、靈敏度高、成本低廉、安全可靠等優點。

4 測定三嗪類除草劑的新方法

三嗪類除草劑又叫均三氮苯類除草劑，可以控制植物生長、預防農田雜草生長，因此使用范圍非常廣泛。已知的三嗪類除草劑有西瑪津、莠去通、西草凈、阿特拉津、仲丁通、撲滅通、莠滅凈等。在使用過三嗪類除草劑之后，該類化合物會在植物和環境當中產生殘留，通過食用的方式進入人體或是動物體內，從而對人們的生命健康產生威脅。因此建立環境中三嗪類除草劑的測定方法對控制和減少該類化合物的污染具有重要意義。常用的傳統預處理方法包括液液萃取（LLE）、固相萃取（SPE）、索氏提取、快速溶劑萃取（ASE）。傳統LLE法和索氏提取法消耗大量有機溶劑，操作煩瑣費時，提取效率不穩定，對操作人員的健康存在不利因素。SPE方法是近年來常用的富集方法，雖然主要為富集和洗脫，但相對昂貴，步驟多，樣品處理時間長。ASE萃取效率高，但是因儀器設備價格昂貴，樣品處理時間相對較短，目前在環境固體樣品前處理中被推廣使用。但是以上幾種前處理方法對溶劑的消耗量均較大，不利于環境健康，因此有必要對此類樣品的預處理進行優化，減少前處理步驟，減少溶劑使用量，提高檢測靈敏度，降低檢測限。固相微萃取（SPME），這是一種集采樣、萃取、富集于一體的新型樣品前處理方法，具有操作簡單、速度快、靈敏度高等優點。Rocha等利用SPME技術對地下污水中三嗪類除草劑進行了凈化和富集，對影響萃取效果的因素，如鹽濃度、樣品體積、提取時間、注射時間等因素進行了優化，取得了良好的效果。

5 膠束增敏熒光光度法測定草萘胺含量

草萘胺是一種酰胺基高效廣譜除草劑，應用于多種水果、蔬菜和農作物上，許多國家主要用于防治一年生單子葉雜草和一些闊葉雜草。該藥物具有共軛雙鍵體系，有一定的剛性結構，因此在特定條件下會發出一定的強度的熒光。迄今為止，草萘胺的檢測方法主要有HPLC等，有的需要較為昂貴的精密的儀器，或者是在實驗的過程中一定要嚴格控制其反應條件，且操作步驟復雜繁多。利用熒光光譜法探索5種有序介質Triton.X-100、SDS、CTMAB對草萘胺熒光光譜性質的影響。結果顯示CTMAB對草萘胺熒光增敏效果最好。在此背景下，建立了一種通過CTMAB增強熒光光譜法測定草萘胺含量的方法。并將本法用于十幾種蔬菜中草萘胺的測定，結果滿意。該方法具有操作簡便快捷、準確性高、重現性好、靈敏度高等突出的優點，可以推廣在環境樣品中測定草萘胺的 含量。

6 現代環境監測及其運用價值

由于目前國內社會經濟快速發展，人們生活質量也由此獲得很大提升，同時在很大程度上也為生態環境帶來很多嚴重問題，例如，不可再生的資源越來越多，環境污染情況也越來越嚴重，這在很大程度上都會對人們的正常生產生活造成很大影響。環境監測就是結合監測技術規范當中有關標準以及要求對環境進行技術性的監測以及解析，其主要就是對環境當中的水資源、土壤以及噪聲等方面進行監測，從現階段環境現況進行全面解析，由此來判斷環境有沒有受到污染以及損壞等。對于環境監測內容而言，其關聯很多內容，主要就是對環境當中的物理以及化學指標、生態系統平衡性等內容進行監測。從整體方面來看，環境監測除了盡可能實現科學性管理生態環境，還能通過實際運用目前較先進的環境監測技術，對現階段有可能會發生的違反環保類有關法律條里，對生態環境所造成的損壞行為進行監管和懲罰。

從本質上來講，不管是對生態環境本身變化開展監測工作，還是對防范人為原因對環境所造成的破壞，對環境開展監測都是其中必須要進行的一項階段。針對環境進行監測的流程有：①對環境監測的現場實際信息進行對應的收集和整理。②對開展監測的環境信息進行監測方案制定，結合這個方案在環境監測現場當中的布置以及收集到的監測樣本，后期通過對所收集到的樣本進行進一步探究，由此來全面評價環境監測的環境實際狀況。

環境監測的作用則是為環境有關工作提供更具有科學性的依據信息，比如大氣當中有沒有存在污染情況，怎樣對其進行預防或處理污染情況，可以運用環境監測技術對有關數據信息進行測定，結合測定獲得的結果進一步解析其中某個數據有沒有出現超標問題，根據目前空氣實際情況來確定空氣污染狀況，對后期空氣污染發展情況進行更有效的預測，須結合上述所制定的環境治理方案。從整體來看，運用環境監測技術可以提升員工的工作效率，全面對環境污染狀況進行了解和解析，更有利于有關工作部門具體進行有關工作。

7 結束語

為了保障客觀世界的物質生活滿足人類的需求，保障可持續發展，環境監測中有機物分析仍然存在一定的挑戰性，尤其是在儀器的分析方式。為了使客觀世界中的物質為人類生產生活服務，確保可持續發展，有機分析也將面臨許多新的機遇和挑戰。隨著現代新技術和新方法的不斷涌現，有機分析必將迅速向靈敏度更高、速度更快、準確度更高、小型化和自動化方向發展。