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為了分析和評價地下水中揮發(fā)性有機物樣品前處理技術(shù)及檢測方法的優(yōu)缺點,本文總結(jié)近10 a相關(guān)實驗文獻,對不同方法的特點和優(yōu)勢進行了分析。結(jié)果表明,吹掃捕集法和頂空固相微萃取法是測定揮發(fā)性有機物最常用的前處理方法,且具有較高的回收率;質(zhì)譜檢測器的靈敏度高于其他檢測器,是檢測范圍廣、靈敏度高的檢測器。氣相色譜法與氣相色譜質(zhì)譜法是目前較成熟的檢測方法,已被廣泛應(yīng)用于水體中揮發(fā)性有機物的檢測。
揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds,VOCs)是指一類化學性質(zhì)活潑、具有揮發(fā)性的有機物,世界各國對VOCs指標的控制和定義各有不同,目前還沒有統(tǒng)一的定義和界定標準。我國的國家標準和地方標準對VOCs也沒有統(tǒng)一的定義,對應(yīng)的檢測方法和控制指標也因檢測目標而不同。環(huán)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(huán)芳烴等。
水環(huán)境中VOCs的含量受自然和人為因素影響,其穩(wěn)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(qū)的重要供水源,地下水中的VOCs濃度一般較低,屬于痕量有機污染物。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(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)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污染物進行重點監(jiān)測并有效治理,因此,選擇適當?shù)姆椒ㄟM行準確檢測尤為重要。
基于此,本文整理了近10 a來有關(guān)環(huán)境有機分析測試技術(shù)應(yīng)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(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵步驟之一,準確地采集樣品,能確保樣品的代表性和水質(zhì)狀況的真實性。結(jié)合《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評價規(guī)范》(DD2008-01)及《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣技術(shù)導(dǎo)則》(HJ1019-2019)等相關(guān)規(guī)范,采集地下水樣品的步驟一般包括:(1)沖洗凈水井;(2)將水樣沿瓶壁緩慢注入40 mL棕色玻璃瓶中,直至水樣凹液面與瓶口對齊;(3)取滴管迅速向瓶中加入1~2滴濃鹽酸,調(diào)節(jié)水樣的pH≤2;(4)立即用墊有聚四氟乙烯內(nèi)襯的螺旋蓋密封;(5)倒轉(zhuǎn)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(nèi)保存,運輸中需用冰塊維持儲存溫度為4 ℃。注:每批樣品需現(xiàn)場采集空白1份,同一點位采集樣品2份;樣品采集后在7 d內(nèi)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(fā),導(dǎo)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(zhì)量控制樣品等措施對檢測分析過程進行質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。目前,VOCs常用的前處理技術(shù)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?。╨iquid-liquid extraction,LLE)、液相微萃?。╨iquid-phase microextraction,LPME)、固相萃?。╯olid-phase extraction,SPE)、攪拌棒吸附萃?。╯tir-bar sorptive extraction,SBSE)和固相微萃?。╯olid-phase microextraction,SPME)等方法。以下圍繞幾種常用方法展開總結(jié)。
DAI法是指樣品分析前不進行處理或過濾后,用進樣針抽取一體體積的液體后,進樣分析。該方法適用于檢測指標較少、雜質(zhì)少、目標分析物的含量高于儀器檢測下限的水樣品,多用于標準樣品的檢測。因?qū)悠返囊筮^高,所以應(yīng)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(fā)性和半揮發(fā)性成分,進氣體樣分析。HS法分為靜態(tài)HS法和動態(tài)HS法(也稱P&T法),且常與其他樣品前處理技術(shù)聯(lián)用,如HS-LPME、HS-SPME法等(該部分內(nèi)容將在下文分別展開)。靜態(tài)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(guī)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,多用于飲用水中VOCs的分析測定;后者方法中的捕集阱在快速升溫的過程中可以實現(xiàn)瞬間進樣,富集樣品中幾乎所有的揮發(fā)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、劉茜和余翀?zhí)觳捎昧遂o態(tài)HS法分別對地下水、油田水、污水和生活飲用水等水樣品中的揮發(fā)性苯系物和鹵代烴等有機物進行了前處理。
與LLE和SPE法相比,HS法可避免其他復(fù)雜基質(zhì)成分被帶入到分析儀器系統(tǒng)中的可能,不會對揮發(fā)性組分分析造成干擾。HS在萃取過程中無需有機溶劑,減少了實驗過程中環(huán)境受到二次污染的概率。由于HS分析法具有環(huán)保、簡便和程序多樣化等優(yōu)點,因此成為了VOCs分析方法中最有前景的一種前處理方法,但對于揮發(fā)性較小和靈敏度較低的化合物不適用。
P&T法適用于萃取沸點<200 ℃,溶解度<2%的VOCs或半揮發(fā)性有機物(semi-volatile organic compounds,SVOC),其常規(guī)操作步驟是用氦氣將水樣品中的揮發(fā)性成分“吹掃”出來,根據(jù)待分析有機物的性質(zhì),選擇合適的吸附劑,吸附吹掃物,再經(jīng)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(yōu)點,但隨著檢測物質(zhì)種類越多,其分析耗時也會越長,且P&T需要配備相應(yīng)的裝置,無法用于在線監(jiān)測,只適用于實驗室檢測。
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在鄉(xiāng)村振興大背景下,農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展迅速,作為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本載體和有效途徑,在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)升級調(diào)整過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,而在園區(qū)實際建設(shè)與發(fā)展中,農(nóng)業(yè)面源污染問題日益顯露。因此,應(yīng)積極探索形成農(nóng)業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)相互融合、物質(zhì)多級循環(huán)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)布局,加快推進農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理。
了解更多> >水資源是基礎(chǔ)性自然資源、戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源,是生態(tài)與環(huán)境的重要控制性要素,是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐。隨著加快水利改革發(fā)展、保障國家水安全、建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會、推進水生態(tài)文明建設(shè)、河長制、實施水污染防治行動計劃等一系列戰(zhàn)略部署的提出,新時期的水利工作明確了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路,同時開展了落實最嚴格水資源管理制度、實施水資源消耗總量和強度雙控行動、建立用水權(quán)分配制
了解更多> >隨著全國重點行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查工作的推進,目前已經(jīng)進入調(diào)查布點采樣階段,本文以一家焦化關(guān)閉企業(yè)地塊為例,淺析了在布點過程中發(fā)現(xiàn)的問題及有效處理方法,研究結(jié)果可為同類場地的調(diào)查布點采樣提供參考。
了解更多> >與LLE和SPE法相比,HS法可避免其他復(fù)雜基質(zhì)成分被帶入到分析儀器系統(tǒng)中的可能,不會對揮發(fā)性組分分析造成干擾。HS在萃取過程中無需有機溶劑,減少了實驗過程中環(huán)境受到二次污染的概率。由于HS分析法具有環(huán)保、簡便和程序多樣化等優(yōu)點,因此成為了VOCs分析方法中最有前景的一種前處理方法,但對于揮發(fā)性較小和靈敏度較低的化合物不適用。
了解更多> >GC/MS的主要原理是將分離能力強的色譜柱和與定性定量能力強的質(zhì)譜相結(jié)合,兼具了二者的優(yōu)勢,不僅實現(xiàn)了在線聯(lián)用,而且相互取長補短,使分析功能更快、更有效。與GC相比,GC/MS具有檢出限低、靈敏度高、定性和定量更準確等優(yōu)勢,在測定水中VOCs時,分離能力、定性能力及回收率更佳,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。
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