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摘要:随着社会、经济飞速发展和工业化的持续推进,挥发性有机物(VOCs)已经成为一类非常重要的环境污染物,对人们生活、健康构成了严重的威胁。VOCs对人体免疫系统、中枢神经系统和一些内脏器官等产生毒害作用,导致包括过敏反应、感官刺激以及呼吸系统损害等在内的一系列健康危害,有些还会引起致癌作用。由于VOCs挥发性强,并且具有脂溶性、渗透性等特性,容易渗透进入地下含水层,污染生活饮用水水源,已成为水质污染中非常重要的一环。基于此,本文详细探讨了生活饮用水中挥发性有机物检测方法,旨在保障生活饮用水的水质安全。
关键词:生活饮用水;挥发性有机物;检测方法;研究
生活饮用水水质的好坏与人类健康密切相关。饮用水的卫生与安全是保障公众健康的重要基础,随着社会经济的不断发展、科学技术的进步和人民生活水平的日益提高,人们对生活饮用水的水质要求也在不断提高。我国是工业大国,有些工厂为了节约成本,在厂房周边地区排放大量的工业废水,废水经过地下或直接流入河流造成了水源水的污染,使水中有机物的成分增多,水中化合物不断发生物理化学反应,又会产生新的副产物,在自来水厂净化处理过程中无法完全去除掉,出厂水中有机污染物种类和浓度也会随之逐渐升高,在运输水的管路中也容易引起二次污染。在不断强调和谐、美丽社会的今天,饮用水的卫生安全已经成为关系到人们健康,社会持续发展的大事。
1 饮用水中有机物的来源、分类和危害
饮用水中有机物主要有天然有机物、人工合成有机物和消毒副产物。天然有机物是生物自然代谢过程中产生的大分子物质,可分为腐殖有机物和非腐殖有机物;人工合成有机物主要源于工业排放、生活污水、农业生产、大气污染等;消毒副产物主要是传统水质处理方法消毒后的产物。目前饮用水中有机物污染的主要源头是人工合成有机物和消毒副产物。饮用水中的有机物根据其挥发特性可分为挥发性、半挥发性和难挥发性3 种。根据WHO 的定义,挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指沸点范围在50~260 ℃之间,室温下饱和蒸气压超过133.32 Pa,在常温下以蒸气形式存在于空气中的1 类有机物。
(SVOCs)是一类熔点低于室温而沸点在170~350 ℃之间的有机化合物。饮用水中有机物除了具有广为人知的致畸、致癌、致突变作用外,还会刺激皮肤、结膜和呼吸器官,蓄积于人体,抑制神经中枢系统,损害肝脏和肾脏,引起诸如哮喘、过敏、生殖障碍、神经毒性等多种疾病。
2 生活饮用水中挥发性有机物检测方法
目前VOCs的检测方法主要包括气相色谱法(GC)和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)。其中气相色谱法常用的检测器主要有氢火焰离子化检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)和火焰光度检测器(FPD),而光离子化检测器(PID)是便携式分析VOCs的检测器,多在现场检测时使用。
2.1 气相色谱和气相色谱-质谱
2.1.1 气相色谱法
气相色谱法应用广泛,不仅分析速度快,选择性也高,毛细管柱的使用使之具有很高的分离效率。FID对大多数含碳氢键的有机化合物都有响应,不仅操作简单,而且线性范围宽,是VOCs检测中比较成熟的方法。但气相色谱由于一般仅采用保留时间定性,相同时间出现的杂质峰会导致假阳性结果出现;而且气相色谱的检测器一般具有选择性,有一定的针对性/使用过程中存在一定的局限性,如FID不能检测永久性气体、水、CO、CO2、氮氧化物等,ECD测定时线性范围较窄,重复性罗差,而且这些检测器也无法同时检测不同类的化合物。
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2.1.2气相色谱质谱法
气相色谱质谱法不仅具有气相色谱的高分离性能,还具有质谱的强定性功能,可以对VOCs实现准确的定性定量分析;同时利用质谱检测器的通用性,可以对多种类别的化合物进行一次进样就能同时检测,对基质复杂的情况尤其适用,已经发展成为测定痕量VOCs的重要手段。
2.2 液相色谱和液相色谱-质谱
液相色谱可同时分离很多不同类别的有机物,在生活饮用水标准检验方法中,使用液相色谱进行分析的有微囊藻毒素LR、莠去津、呋喃丹、草甘膦和苯并[a]芘,这5种物质的前处理方法和色谱检测方法各有不同,给日常工作造成很大负担,为提高工作效率,很多研究者运用液相色谱建立了此类有机物的多种同步检测方法。例如胡晓科等建立了能同时检测饮用水中呋喃丹、莠去津、微囊藻毒素-LR 的高效液相色谱法,回收率为80.6%~102.0%,RSD 均<5.4%;潘媛媛等运用在线固相萃取-双梯度高效液相色谱法同步测定了微囊藻毒素-LR、甲萘威、莠去津、呋喃丹、百菌清、2,4,6-三氯酚、五氯酚、溴氰菊酯和苯并(a)芘等9 种有机化合物,在保证检测准确度的前提下大幅提升了自动化水平。随着液相色谱的发展,一种涵盖小颗粒填料、非常低系统体积及快速检测手段的全新技术应运而生,即超高液相色谱(UPLC)。自1996 年世界上第1 台商品化的超高液相色谱仪Waters ACQUITY UPLC(TM)问世以来,超高液相色谱技术得到快速的发展和应用。张珏等将饮用水中微囊藻毒素(RR、LR)、莠去津、呋喃丹、甲萘威同步固相萃取后,结合适当的超高液相色谱条件进行测定,结果定性限0.01~0.015 μg/L,定量限0.04~0.05 μg/L,0.05、0.5、5.0 μg/L 3 个浓度的平均加标回收率82.7% ~97.9%,RSD 为0.7%~6.9%。近年来,随着液相色谱-质谱技术的广泛应用,以上多种不同性质有机物的同步检测问题得到质的发展。孙边成等运用固相萃取-液质联用技术同步测定了水中呋喃丹、莠去津、西维因和微囊藻毒素LR,方法的定量下限远低于国家标准规定的最高限量。王谢等运用UPLC-MS/MS 测定生活饮用水中丙烯酰胺、微囊藻毒素(LR)、莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹和2,4-滴,所有组分4 min 内完全出峰,检出限可达0.000 1~0.000 3 mg/L,加标回收率为81.0%~102.3%。于涛等采用固相萃取-液相色谱-质谱技术同步测定自来水中苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯,探讨了有机物在不同材质自来水管道中的分布。液质技术虽然是一种很有效的检测手段,但限于它价格昂贵,维护保养的成本很高,基于我国各地区经济发展水平不平衡,目前尚不能进行全面推广
3 结束语
综上所述,挥发性有机物是一类常见的有机化合物,长期接触可导致肝肾损害,也会引起神经系统、免疫系统以及生殖系统等产生潜在的慢性疾病,还可能具有致畸、致突变和致癌作用。由于水质污染以及生活饮用水处理工艺(氯消毒)等影响,挥发性有机物在生活饮用水中普遍存在,对人类健康构成的威胁日益显著。因此,对生活饮用水中挥发性有机物的监测与分析对于生态环境系统和人类健康有着极为重要的意义。
参考文献:
[1]胡晓科,冯波,杨晓松.固相萃取-高效液相色谱法同时检测生活饮用水中的呋喃丹、莠去津、微囊藻毒素-LR[J].中国卫生检验杂志,2015,25(11):1699-1702.
[2]张珏,蒋志华,李宏亮,等.SPE-UPLC 快速测定饮用水中微囊藻毒素(RR、LR)、莠去津、呋喃丹和甲萘威[J]. 华南预防医学,2017,43(5):488-491.
[3]孙边成,邹威,文刚,等.液质联用法快速、同时测定水中的呋喃丹、莠去津、西维因和微囊藻毒素LR[J]. 中国卫生检验杂志,2015,25(9):1317-1319.
[4]王谢,张洁,马青青,等.UPLC-MS/MS 检测生活饮用水中部分非常规项目[J].环境卫生学杂志,2015,5(3):275-278.
[5]于涛,李建强,徐小龙.固相吸附-液相色谱-质谱法测定饮用水中痕量有机污染物[J]. 东华理工大学学报(自然科学版),2009,32(4):374-377.
论文作者:韩彦彬
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第15期
论文发表时间:2019/6/11
标签:有机物论文; 色谱论文; 挥发性论文; 液相论文; 水中论文; 检测器论文; 呋喃论文; 《建筑模拟》2019年第15期论文;