頂空—氣相色譜—質譜方法測定電鍍廢水中揮發性有機物與化學需氧量和總有機碳的相關性

李大偉　張鴻鵬　黃志深　林安納

（廣東省珠海市金灣區環境監測站廣東珠海519040）

頂空—氣相色譜—質譜方法測定電鍍廢水中揮發性有機物與化學需氧量和總有機碳的相關性

李大偉張鴻鵬黃志深林安納

（廣東省珠海市金灣區環境監測站廣東珠海519040）

采用頂空-氣相色譜—質譜方法對電鍍廢水中揮發性有機物進行了監測分析。同時對水樣的總有機碳與化學需氧量進行監測,探索三者間的相關性,進而較全面地反映水體有機物的污染程度。

頂空-氣相色譜—質譜；揮發性有機物；化學需氧量；總有機碳

揮發性有機物(volatile organic compounds，VOCs)是指沸點在50℃～250℃的有機化合物，在常溫下以蒸汽形式存在于環境空氣中,其中包含的致癌物質,對人體具有致癌作用．VOCs污染已成為國內外共同關注的焦點之一。目前VOCs研究主要關注來自燃料燃燒廢氣、工業廢氣、汽車尾氣的研究[1-4]，電鍍企業廢水處理設施直接進行露天處理,必然會揮發到環境空氣中,是一個比加大的隱形污染源.本研究通過測定電鍍工業廢水的VOCs、化學需氧量（CODcr）和總有機碳（TOC），探討電鍍廢水對環境的影響，并初步探討三者的相關性。

1　材料與方法

1.1儀器及配件

島津TOC測定儀（TOC_L）、瑞士萬通905電位滴定儀、瑞士萬通814全自動進樣器、PE頂空進樣器，安捷倫7890B/5977A GC /MS化學工作站；安捷倫DB-5 ms 60 m×0.25 mm×0.25 m毛細管柱;TOC標準品（環保部標樣所），CODcr標準品（環保部標樣所），54種VOCs標準品（o2si smart solutions）。

1.2樣品采集

水樣的采集根據HJ 495—2009《水質采樣方案設計技術規定》的要求進行采集。樣本采集后迅速送回實驗室分析。

1.3儀器分析條件

1.3.1VOCs的測定條件

1.3.1.1頂空進樣器條件

20mL頂空瓶加入5mL樣本，頂空瓶加熱到70℃，內置冷阱保持10℃，四次富集，將待測組分轉移到內置冷阱的捕集管中加熱內置冷阱，以最快速率升溫到280℃，進行分離，解析時間5 min，流量5mLmin；傳輸線溫度250℃;載氣氦氣。

1.3.1.2氣相色譜條件

進樣口溫度220℃;初始溫度35℃；6℃/min的速率升溫到150℃；然后再以10℃/min的速率升溫到210℃，保留10 min．高純氦氣(99.999%)作載氣，柱流量1.5 mL·min－1．

1.3.1.3質譜條件

掃描方式：全掃描；離子源溫度230℃；接口溫度280℃；電離方式:電子轟擊(EI)；采用全掃描方式，m/z掃描范圍為50 u～270 u．

1.3.2 CODcr的測定條件

取20mL樣本,加入10mL濃度為0.025mol/L的重鉻酸鉀標準溶液，連接好裝置后，加熱回流2h。待試劑冷卻后用電位滴定儀進行滴定。在磁力攪拌下，814全自動進樣器以0.5Ml/min的速度加入濃度為0.1mol/L的硫酸亞鐵銨。通過電位滴定儀記錄終點，自動計算監測結果。

1.3.3樣本TOC的測定條件

TOC的測定采用HJ-501-2009《水質TOC的測定燃燒氧化-非分散紅外吸收法》的要求進行測定。

2　結果與討論

2.1廢水中VOCs組成及監測結果

在所采集的七家電鍍企業的樣品中，通過質譜共檢測出13種VOCs。其中有七種物質可以進行定量，由于部分有機物沒有標準物質，另外六種通過對比譜庫可以進本定性。企業排放廢水的VOCs的種類非常相似，僅有一家（該企業為化學鍍）的苯有檢出。總的VOCs的濃度在48.5ng/mL～90.45 ng/mL之間。主要化合物的種類及濃度見表1。

表1　廢水中VOCs濃度

2.2廢水中VOCs、CODcr及TOC的相關性

將VOCs的濃度與CODcr和TOC的監測結果建立表格進行比對分析，監測數據如表2。

表2VOCs、CODcr及TOC的數據統計表

通過對比發現，首先，電鍍企業排放的廢水中VOCs的總體含量不高，明顯低于CODcr及TOC的含量。其次，三者的數據呈現VOCs

圖1CODcr和TOC的線性關系

通過觀察，可以發現電鍍企業CODcr和TOC有很好的相關性，相關性系數達到0.9897，和先前報道的兩者的相關性吻合[5-6]，

3　結語

3.1實驗表明，在所有檢測的七家電鍍企業中共檢測出13種有機化合物，揮發性有機污染物的濃度相對比較低。但由于電鍍企業排水量相對較大，且污染治理設施均為開放式，其無組織排放的VOCs對環境仍有一定的影響。

3.2 VOCs的含量與CODcr和TOC沒有很好的相關性，CODcr和TOC有較好的相關性，相關系數>0.98，三者的數據呈現VOCs

[1]Ras-Mallorqu M R,MarcRecasens R M,Borrull-Ballar F.Determination of volatile organic compounds in urban and industrial air from Tarragona by thermal desorption and gas chromatography-mass spectrometry［J］.Talanta,2007,72(3):941-950．

[2]Bailey J,Schmidl B,Williams M.Speciated hydrocarbon emissions from vehicles operated over the normal speed range on the road［J］.Atmospheric Environment,1990,24(1):43-52．

[3]BaldasanoJ M，DelgadoR，CalboJ.Applyingreceptor models toanalyze urban/suburban VOCs air qualityin Martorell(Spain)［J］.Environmental Science＆Technology,1998,32(3):405-412．

[4]Srivastava A,Joseph A E,Patil S,et al.Air toxics in ambient air of Delhi［J］.Atmospheric Environment,2005,39(1):59-71．

[5]朱杏冬,涂金珠,崔紹榮,王凱雄,等.養殖水中總有機碳與化學需氧量和生化需氧量相關性的研究［J］.農業工程學報,1999,3(15):196-198．

[6]孫力,等．印染廢水中總有機碳與化學需氧量的相關性［J］．環境監測管理與技術,2005,1(17):47．

李大偉（1982—），男，山東泰安人，四川大學分析化學碩士研究生，工程師，主要從事環境監測和質量管理工作。