水中污染物的危害 清華大學環境學院教授王占生在《健康水》一書中提到,我國的有機污染物可分為天然有機物和合成有機物。 水中的腐殖質等天然有機物與消毒劑氯反應生成氯仿等消毒副產物,具有致癌風險,屬于一類污染。合成有機污染物主要包括三類:持久性化學品、內分泌干擾物、藥品和個人防護用品。 其中,持久性化學物質不易降解,存在時間長,對人體有毒。內分泌干擾物類似于人體激素,會干擾生殖和生長功能;降低人體免疫力;干擾神經系統,導致行為失控等異常行為。據統計,發達國家每5對夫婦中就有1對不育,中國每8對夫婦中就有1對不育。 藥物和個人防護用品中的抗生素會使水環境中的細菌變成超級細菌,導致患者死于抗生素無效。每年,美國有2萬多人死于抗生素無效,中國有8萬多人。更可怕的是,這些物質大多屬于水分子污染物,采用目前傳統的凈化工藝很難被水廠有效去除,并會隨飲用水進入人體,對健康構成巨大威脅。 水中有機污染物的分類 有機污染物按其揮發性性質可分為揮發性有機污染物(VOCs)、半揮發性有機污染物(SVOCs)和非揮發性有機污染物(NVOCs)。目前,水中的有機污染物主要是指前兩種。 ①根據世界衛生組織的定義,揮發性有機污染物是指常溫下沸點為50-25℃,飽和蒸氣壓大于133.32Pa的一類有機化合物,存在于空氣中在室溫下呈蒸氣形式。按其化學結構可進一步分為烷烴、芳烴、烯烴、鹵代烴、酯、醛、酮等八類。 此類有機污染物種類繁多,大多具有毒性,廣泛分布于水環境中。主要測定方法有:氣相色譜法[包括頂空氣相色譜法(HS-GC)、汽提捕集氣相色譜法(P&T-GC)等。]和氣相色譜-質譜[包括頂空氣相色譜-質譜(HSGC-MS)、汽提捕集氣相色譜-質譜(P&T-GC-MS)等]。此外,還有分光光度法、滴定法等其他方法。 ②半揮發性有機化合物通常是指沸點為170~350℃,蒸氣壓為10~7~0.1mmHg的一類有機化合物,能在氣相與固體顆粒之間形成一定的平衡。空氣。 SVOC 包括多環芳烴、氯苯、硝基苯、鄰苯二甲酸鹽、有機氯農藥、有機磷農藥、亞硝胺、苯胺和苯酚。 這些化合物如果長期與人接觸,會引起人體內慢性中毒,引發癌癥,并直接影響生殖系統和中樞神經系統,甚至導致死亡。此外,還會對環境造成嚴重危害,可能對水體造成污染。 水中有機物的預處理方法 水中有機物含量低,為了獲得準確的測量結果,除了具有高靈敏度和高精度的測量儀器和先進的數據處理系統外,預處理是分析檢測過程中的關鍵步驟。預處理的目的是消除基質的干擾,同時在富集過程中去除大量的水分,從而濃縮微量(或微量)待測有機物,從而達到符合判定要求。根據被測組分的性質和富集的基本要求,采用不同的方法進行富集。 1、吹掃捕集法:將水樣中的揮發性有機物用惰性氣體吹入裝有吸附劑的捕集管,然后加熱捕集管,反吹解吸,解吸的有機物進入氣相色譜儀,探測。該方法具有無有機溶劑、進樣量少、富集倍數高、基質干擾小等優點。商業設備可以自動化,集成樣品分離、富集和樣品注射。吹掃捕集法的本質是一種動態頂空法。與靜態頂空技術相比,吹掃捕集時間短,靈敏度高,重現性好。該方法對沸點低于200℃、可被惰性氣體吹出的有機化合物,如鹵代烴、芳烴、揮發性烷烴、烯烴和氯苯化合物等有很好的富集效果。, 是環境監測系統中有機物監測應用最廣泛的預處理方法之一。 2、頂空法:該方法是根據氣液平衡分布原理結合氣相色譜法發展起來的。具體方法是將樣品置于密閉系統中,保持恒溫,使上部(頂部)的氣體與樣品中的成分達到平衡,抽取上部氣體進行樣品分析。頂空法適用于處理小分子量、低沸點(150℃以下)、揮發性有機物(水中溶解度<2%)。將該方法與色譜選擇檢測器結合使用,一般可以達到1×10-6g/L的水平。該方法不需要特殊設備,準確度好,但受限于容器,樣品濃度比小,影響方法的靈敏度。此外,有限的頂空會改變每個樣品后的頭部空氣濃度,從而影響測量的精度。如果有合適的內標,可以提高方法的精密度,是一種很好的低分子量和揮發性物質的富集方法。 頂空法一般可分為靜態頂空法和動態頂空法。靜態頂空法用于檢測氣體樣品中含量大于氣相色譜檢測器檢測限的組分。動態頂空法實際上是疏水富集法和頂空法的結合,可用于氣體樣品中的檢測成分。測定含量小于氣相色譜檢測限的組分。頂空法目前在我國、日本和歐洲廣泛使用。 3、液-液萃取:液-液萃取技術的工作原理是根據水/有機溶劑相間非極性有機物的平衡分布,在水相中加入與水不混溶的有機溶劑,搖勻后,待測組分進入有機相,其他不溶于有機溶劑的組分留在水中,達到分離富集的目的。該技術適用于提取和濃縮水體中的污染物。可萃取各種沸點階段的有機化合物,特別適用于分離富集水中揮發性弱、揮發性中等的有機化合物,如農藥、酚類、多氯聯苯、多環芳烴等。 自動液液萃取儀使用的溶劑要經過凈化處理,否則溶劑雜質會干擾測定。操作過程中有機溶劑與水樣的比例約為1:10,因此需要大量溶劑.由于在后續操作中需要將溶劑蒸發至1mL左右,因此溶劑本身的污染問題比較嚴重,需要進行嚴格且非常繁瑣的溶劑純化過程。 4、固相萃取法:固相萃取技術是將固定相(極性吸附劑、鍵合吸附劑、離子交換劑等)填充在一個小塑料管中,形成一次性的小色譜柱。用注射器將溶液注入色譜柱,然后用合適的溶劑洗脫分析物,其他干擾物質留在色譜柱上。固相萃取是富集水中痕量有機物的理想方法。它最大的特點是對水的吸附很小,對大多數,尤其是極性較小的有機物的吸附平衡系數很大。 SPE方法的優點是處理的水樣量大(一般幾百毫升到幾升),大大提高了檢測靈敏度。 常用的固定相是C18吸附樹脂。在中性條件下,C18固相萃取柱主要萃取非離子疏水有機物。在實際使用中,還可以將水樣分別調至pH 2、pH 7和pH 12,以提取有機酸、非極性有機物和有機堿。雖然 C18 固定相色譜柱對大多數有機物的回收率較高,但根據分析的目標物質選擇色譜柱可以進一步提高回收率。由于固相萃取技術已經商業化,不需要繁瑣的純化程序,應用時的操作過程相對簡單,省力。 5、固相微萃取(SPME):固相微萃取主要用于揮發性或半揮發性有機物的取樣。與安裝在氣相色譜進樣器前的熱蒸發裝置配套使用,可直接傳導揮發性有機污染物。定量分析。 SPE 的最大優點是萃取或洗脫不需要有機溶劑,采樣以被動方式進行,需要將 SPME 裝置浸入水中或處于頂空位置,達到液/固或氣固平衡取出。水中目標物質濃度的量化是根據有機物在SPME/水(或氣體)中的分配系數進行的。
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