為了分析和評價地下水中揮發性有機物樣品前處理技術及檢測方法的地下的样優缺點,本文總結近10 a相關實驗文獻,水中對不同方法的机物检测特點和優勢進行了分析。結果表明,品预吹掃捕集法和頂空固相微萃取法是处理測定揮發性有機物最常用的前處理方法,且具有較高的分析回收率;質譜檢測器的靈敏度高於其他檢測器,是综述檢測範圍廣、靈敏度高的地下的样檢測器。氣相色譜法與氣相色譜質譜法是水中目前較成熟的檢測方法,已被廣泛應用於水體中揮發性有機物的机物检测檢測。
揮發性有機化合物(volatile organic compounds,品预VOCs)是处理指一類化學性質活潑、具有揮發性的分析有機物,世界各國對VOCs指標的综述控製和定義各有不同,目前還沒有統一的地下的样定義和界定標準。我國的國家標準和地方標準對VOCs也沒有統一的定義,對應的檢測方法和控製指標也因檢測目標而不同。環境中常見的VOCs有烷烴、炔烴、烯烴、芳香烴以及各種鹵代烴、含氧烴和低沸點多環芳烴等。
水環境中VOCs的含量受自然和人為因素影響,其穩定性受稀釋、毒理學變化和生物降解等因素影響。地下水是我國北方大部分地區的重要供水源,地下水中的VOCs濃度一般較低,屬於痕量有機汙染物。VOCs在前處理及分析過程中,極易受到不同因素的影響,為了更好地檢測VOCs含量,明確VOCs在水環境中的遷移轉化行為,確保地下水飲水安全,進而對具有相對較大潛在風險的有機汙染物進行重點監測並有效治理,因此,選擇適當的方法進行準確檢測尤為重要。
基於此,本文整理了近10 a來有關環境有機分析測試技術應用研究文獻,從地下水VOCs樣品的采集與儲存、前處理及檢測儀器進行綜述,以此為地下水VOCs的檢測、評價和治理提供參考。
樣品采集是水環境監測的關鍵步驟之一,準確地采集樣品,能確保樣品的代表性和水質狀況的真實性。結合《地下水汙染地質調查評價規範》(DD2008-01)及《地塊土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則》(HJ1019-2019)等相關規範,采集地下水樣品的步驟一般包括:(1)衝洗淨水井;(2)將水樣沿瓶壁緩慢注入40 mL棕色玻璃瓶中,直至水樣凹液麵與瓶口對齊;(3)取滴管迅速向瓶中加入1~2滴濃鹽酸,調節水樣的pH≤2;(4)立即用墊有聚四氟乙烯內襯的螺旋蓋密封;(5)倒轉樣品瓶,觀察是否存在氣泡,若有氣泡,則需重新采集樣品;(6)樣品放入4 ℃的冰箱內保存,運輸中需用冰塊維持儲存溫度為4 ℃。注:每批樣品需現場采集空白1份,同一點位采集樣品2份;樣品采集後在7 d內完成分析,否則需要重新采集樣品。
VOCs在水中的含量一般比較低、易揮發,導致定量分析比較困難。需要通過全程序空白、加標回收、分析質量控製樣品等措施對檢測分析過程進行質量保證和質量控製。目前,VOCs常用的前處理技術包括:直接進樣(direct aqueous injection,DAI)、頂空(head-space,HS)、吹掃捕集(purge and capture technique,P&T)、液液萃取(liquid-liquid extraction,LLE)、液相微萃取(liquid-phase microextraction,LPME)、固相萃取(solid-phase extraction,SPE)、攪拌棒吸附萃取(stir-bar sorptive extraction,SBSE)和固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)等方法。以下圍繞幾種常用方法展開總結。
DAI法是指樣品分析前不進行處理或過濾後,用進樣針抽取一體體積的液體後,進樣分析。該方法適用於檢測指標較少、雜質少、目標分析物的含量高於儀器檢測下限的水樣品,多用於標準樣品的檢測。因對樣品的要求過高,所以應用較少。趙嵐等、陳界江等和麥永樂利用DAI法分別前處理了黑龍江流域水、地表水及河水等水樣品。
與DAI法不同,HS法可專一性收集樣品中的易揮發性和半揮發性成分,進氣體樣分析。HS法分為靜態HS法和動態HS法(也稱P&T法),且常與其他樣品前處理技術聯用,如HS-LPME、HS-SPME法等(該部分內容將在下文分別展開)。靜態HS法包括頂空氣體直接進樣法和捕集阱頂空法,前者的常規操作步驟是采用氣體進樣,無需進行有機溶劑萃取等前處理,多用於飲用水中VOCs的分析測定;後者方法中的捕集阱在快速升溫的過程中可以實現瞬間進樣,富集樣品中幾乎所有的揮發性組分,顯著提高進樣濃度和方法靈敏度,降低檢出限。張忠和劉俊芳、賈亮亮、劉茜和餘翀天采用了靜態HS法分別對地下水、油田水、汙水和生活飲用水等水樣品中的揮發性苯係物和鹵代烴等有機物進行了前處理。
與LLE和SPE法相比,HS法可避免其他複雜基質成分被帶入到分析儀器係統中的可能,不會對揮發性組分分析造成幹擾。HS在萃取過程中無需有機溶劑,減少了實驗過程中環境受到二次汙染的概率。由於HS分析法具有環保、簡便和程序多樣化等優點,因此成為了VOCs分析方法中最有前景的一種前處理方法,但對於揮發性較小和靈敏度較低的化合物不適用。
P&T法適用於萃取沸點<200 ℃,溶解度<2%的VOCs或半揮發性有機物(semi-volatile organic compounds,SVOC),其常規操作步驟是用氦氣將水樣品中的揮發性成分“吹掃”出來,根據待分析有機物的性質,選擇合適的吸附劑,吸附吹掃物,再經熱解吸,利用氣相色譜(gas chromatography,GC)分析樣品。武法偉等、宋洲等和鄭磊等利用P&T法對不同水樣品進行前處理,分別進行了濟南市地表水和地下水、北京市飲用水等水樣品中54、29和54種VOCs的前處理。
P&T法具有操作步驟少、檢出下限低、靈敏度高、易自動化和同時測定多種VOCs等優點,但隨著檢測物質種類越多,其分析耗時也會越長,且P&T需要配備相應的裝置,無法用於在線監測,隻適用於實驗室檢測。
聲明:本文所用圖片、文字來源《首都師範大學學報(自然科學版)》,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係刪除。
相關鏈接:有機物,化學,樣品