吹掃捕集法測定固廢浸出液中揮發性有機物

許 昕

(上海外高橋保稅區環保服務有限公司，上海 200131)

隨著社會的發展，固體廢棄物的產量逐年攀升。隨著科技的進步，固體廢棄物的資源化利用率將會逐步提高，會逐步形成并完善行業內和行業間的綜合回收利用。符合循環經濟的“3R”原則，是實現可持續發展的必由之路[1]。固體廢棄物具有潛在回收利用價值的同時也具有巨大的危害性。由于固體廢棄物的不規范處置，在天然水體的酸性環境中，其浸出液含有各種有毒的揮發性有機物，影響了大氣、水和土壤的質量，經過遷移和轉化最終直接或間接威脅到人類的身體健康和生活質量[2]。為防治危險廢物造成的環境污染，加強對危險廢物的管理，保護環境，保障人體健康，國家環保部在2007年出臺了危險廢物鑒別浸出毒性鑒別標準，危險特性符合標準規定的技術指標的固體廢物屬于危險廢物，須依法按危險廢物進行管理[3]。在研究固體廢棄物對環境的危害和綜合利用的過程中，都要對固體廢棄物進行檢測。因此，對固體廢棄物浸出液中有害物質的檢測方法進行研究，有一定的借鑒意義和實用性。本研究采用吹掃捕集氣相色譜質譜法建立了一種固廢浸出液中12種揮發性有機物的檢測方法。

1 實 驗

1.1 實驗條件

Atomx Tekmar吹掃捕集裝置：吹掃氣為高純氮氣、進樣體積5 mL、吹掃時間11 min、吹掃流量40 mL/min、吹掃溫度20 ℃、解析時間2 min、解析溫度250 ℃、烘烤時間5 min、烘烤溫度280 ℃。

安捷倫7890A氣相色譜：載氣為高純氦氣、進樣口溫度200 ℃、分流比10∶1、恒壓模式壓力30 psi、色譜柱DB-VRX毛細管柱60 m×0.25 mm、膜厚1.4 μm、升溫程序45 ℃保持10 min ,以12 ℃/min升溫到190 ℃,保持2 min,再以6 ℃/min升溫至225 ℃,保持1 min。

安捷倫5975C MS條件：電離模式EI、質量范圍M/Z：35～350、質譜檢測器采用全掃描模式和選擇離子模式進行測定、四級桿溫度150 ℃、離子源溫度230 ℃、傳輸線溫度155 ℃、電離電壓70 eV[4]。

1.2 樣品的前處理

準確量取40 g固廢樣品和400 mL去離子水裝入帶有0.7 μm微孔濾膜的零頂空提取器中，用氮氣吹出零頂空提取器中的空氣，裝在翻轉震蕩器上，以(30±2) r/min翻轉震蕩18 h，用氮氣將固廢浸出液壓入注射器并轉移到吹掃瓶中待測[5]。

2 結果與討論

2.1 方法線性范圍及檢出限

配制54種VOCs混標的濃度為4 μg/L、8 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、80 μg/L的標準系列溶液，按以上儀器條件進行上機分析[6]。對目標化合物不同濃度下的峰面積進行線性回歸分析。再配制0.5 μg/L的54種VOCs混標，上機檢測并進行信噪比分析。12種VOCs的定量離子輔助離子質荷比、保留時間、相關系數、回歸方程及信噪比見表1，結果表明，在以上實驗條件下，12種目標化合物的線性相關系數均大于 0.99。在0.5 μg/L的濃度下12種VOCs的信噪比均大于3，因此可以確定方法的檢出限為0.5 μg/L。

表1 12種VOCs的定量離子輔助離子質荷比、保留時間、相關系數等Table 1 Mass charge ratio, retention time and correlation coefficient of 12 VOCs ions

2.2 方法精密度及加標回收率

為驗證方法的可靠性，取40 μg/L濃度點的標準溶液分別測6次。甲苯-d8和對溴氟苯的回收率如表2所示，平均相對誤差、相對標準偏差如表3所示。可以看出，12種VOCs的回收率范圍在80%～120%之間，平均相對誤差、相對標準偏差(RSD)均在5.0%以內，均滿足分析要求。

表2 甲苯-d8和對溴氟苯的回收率Table 2 Recovery of toluene-d8 and p-bromofluorobenzene

表3 平均相對誤差和相對標準偏差Table 3 Mean relative error and relative standard deviation

2.3 標準物質色譜圖

按照以上方法，12種VOCs標準物質色譜圖如圖1 所示。由圖1可知12種VOCs的峰型滿足分析要求，分離度計算公式：R=2(tR2-tR1)/(w1+w2)，其中tR-保留時間、w-峰寬。R越大，表明相鄰兩組分分離越好。當R=1.5時，分離度可達99.7%。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標志。通過儀器自動計算得出目標化合物與相鄰色譜峰的分離度均大于1.5。因此，可知此檢測方法滿足分析要求。

圖1 12種VOCs標準物質色譜圖Fig.1 Standard material chromatogram of 12 VOCs

3 實際固廢浸出液樣品分析

將以上檢測方法應用于實際樣品的檢測，準確量取40 g某廠的固廢樣品和400 mL去離子水裝入零頂空提取器中，用氮氣吹出零頂空提取器中的空氣，裝在翻轉震蕩器上，以(30±2)r/min翻轉震蕩18 h，用氮氣將固廢浸出液壓入注射器并轉移到3個吹掃瓶中待測。3瓶樣品分別上機檢測，儀器的回收率見表4。可以看出，三組中都有良好的回收率，甲苯-d8和對溴氟苯的回收率范圍均在80%～120%以內。檢測結果如表5所示，色譜圖如圖2所示。可以看出，色譜圖的分離度和峰形較好，能夠滿足分析要求。固廢樣品中有部分有機物檢出，但均未超過限值，此樣品不屬于危險廢棄物。經過對實際樣品的以上分析，可知此方法適用于固廢浸出液中12種揮發性有機物的檢測。

表4 實際樣品的加標回收率Table 4 Standard recovery of actual samples

表5 實際樣品的檢測結果Table 5 Test results of actual samples

圖2 實際樣品的色譜圖Fig.2 Chromatogram of actual sample

4 結 論

建立了一種 吹掃捕集氣相色譜質譜法測定固廢浸出液中揮發性有機物的方法。該方法采用吹掃捕集的方式進行前處理，與傳統液液萃取的前處理方法相比具有節約、環保、快捷、準確的特點。該方法采用內標法定量，與外標法相比其檢測結果的重現性、準確性更好。甲苯-d8和對溴氟苯的回收率在80%～120%之間，變異系數均在3%以內，方法的檢出限為0.5 μg/L，以上參數均滿足分析要求。通過固廢樣品的實測，可知該方法適用于固體廢棄物浸出液中揮發性有機物的檢測。是一種非常有效和實用的檢測方法。