水環境有毒有機物分析監測質量控制

劉早耀

（廣東新創華科環保股份有限公司，廣東 東莞 523000）

水環境分析監測的目的，是掌握水環境實時資料信息，為制訂政策標準提供支持，也是開展預測、規劃、評價、管理等活動的依據[1]。有毒有機物是造成人體中毒、環境污染的有毒物質，常見的為有機氯農藥、多氯聯苯、多環芳烴、含磷有機物、含氮有機物等。雖然這些物質在水體中的含量不高，但殘留時間長，在蓄積作用下危害不斷增大。近年來，隨著我國農業與工業的快速發展，未經處理或處理不合格的有機廢水排放量也在增加，進入水體會對水環境造成污染。

1 有毒有機物的特性和危害

1.1 有毒有機物的特性

1.1.1 殘留性

以多氯聯苯、滴滴涕為代表的有毒有機物，在自然條件下，對光降解、化學分解、生物代謝的抵抗性強。這些物質進入水體、土壤等環境中，很難被有效降解，留存時間長達數年、數十年甚至上百年。

1.1.2 蓄積性

從現有研究結果看，多數有毒有機物具有高脂溶性、低水溶性特征，很容易在沉降物、生物脂肪組織中蓄積，即通過周圍的媒介物質，有毒有機物會富集到生物體內，再通過食物鏈放大毒性作用，對周圍的環境及生物造成長期性的毒害。

1.1.3 高毒性

有毒有機物的分子結構中，存在具有危害性的官能團，會對生物組織的功能造成抑制或破壞。在水環境中，雖然有毒有機物的含量低，通常為ppb級、ppt級，但即使在低濃度范圍內也會嚴重影響生物體的健康，這就對有毒有機物的監測、處理工作提出了更高要求。

1.2 有毒有機物的危害

有毒有機物的危害主要表現在兩個方面：一是進入環境后，在殘留性、蓄積性的作用下，其濃度不斷增高，對生態環境的平衡造成破壞。二是有毒有機物進入動物、植物和人體內，會產生遺傳毒性，具有致癌、致畸、致突變效應，影響生物的健康[2]。

2 水環境中有毒有機物的生物毒性測試

水環境中的有毒有機物種類多、數量大，常用的水質污染指標只能反映單一因子的影響，無法反映出對生物、生態系統的影響。在此背景下，生物毒性測試作為化學分析法的補充手段被廣泛應用。

2.1 急性細胞毒性的測試

魚類對水環境的生物、物理、化學性質變化非常敏感，因此魚類毒性試驗成為水質評價的常規方法，可反映出水體的污染狀況及污染物的聯合毒性。通過魚類毒性試驗，還能測定工業廢水的毒性，作為水體衛生綜合評價的重要指標。相較于體內動物試驗，細胞毒性試驗的優勢在于操作簡單、耗時短、成本低、可重復進行[3]。例如四唑鹽法（MTT）、中性紅染色法（NR），均是定量檢測細胞毒性的有效方法。

2.2 芳香烴受體效應的毒性測試

生物標志物是衡量生物對環境污染物或者偏離正常情況下的暴露及效應的生物指標，具有特異性和廣泛性。以細胞色素P450酶系為代表，目前在毒性學研究中運用廣泛，如乙氧基異酚惡唑酮反應（EROD）、酶聯免疫印記（ELISA）、單克隆抗體技術等。在水環境有毒有機物監測中，利用P450可對多氯聯苯、多環芳烴、二噁英等進行體外細胞培養、體內活性測試。

2.3 內分泌干擾效應的毒性測試

內分泌干擾物是有毒有機物的一種，通過干擾生物體的內分泌、神經和生殖系統，會帶來免疫疾病，提高癌癥發病率。對內分泌干擾物進行檢測分析，主要分為活體分析、離體分析兩種。前者是觀察該物質對動物的免疫、甲狀腺、生殖系統的影響并進行評價，優點是結果準確，缺點是費時費力，不利于大范圍推廣。后者可采用雌激素受體競爭抑制法、重組基因酵母法、卵黃素誘導法等，優點是操作簡單、快速、成本低，適用于批量篩檢。

3 水環境有毒有機物分析監測的質量控制措施

在水環境有毒有機物分析監測中，影響檢測結果的因素較多，例如監測環境、監測技術、人為活動等，任何一個環節出現問題，均可能導致檢測結果失真。因此，質量控制必須遵循全過程、全方面的原則。

3.1 水樣采運的質量控制措施

3.1.1 采樣設備的選擇

采集水樣時，有毒有機物的種類復雜多樣，尤其是內分泌干擾物（如雙酚A、鈦酸酯等）在水環境中廣泛存在，所以必須合理選擇采樣設備。具體要求如下：

①采樣器、儲樣瓶、前處理器皿等，均要使用玻璃或不銹鋼材質，不能使用塑料或橡膠材質。

②采樣器和儲樣瓶在使用前要進行徹底清洗，清洗流程為：鉻酸洗液浸泡→清水沖洗→蒸餾水沖洗→甲醇溶劑淋洗。

③儲樣瓶優先選擇硼硅玻璃或棕色玻璃。

3.1.2 采樣與運輸方法

采樣時，應對有毒有機物進行分類，包括揮發性、半揮發性兩種。其中，采集揮發性有毒有機物樣本時，要求水樣充滿樣品瓶，不能存在氣泡；采樣后要及時使用蓋塞封閉，禁止接觸空氣。在運輸保存過程中，要保證外界環境不會產生二次污染，并在規定時間內盡快完成檢測；如果不能及時檢測，樣本要低溫、避光保存，保存方法詳見表1。

表1 常見有毒有機物的采樣和保存方法

3.1.3 采集質控樣

質控樣可以反映出采運過程的變化和引入的污染，包括現場空白樣、平行樣、現場加標樣等。采集質控樣的要求包括：①在空白樣中，待測物的濃度要低于方法檢出限。②現場空白樣與實驗室空白樣的檢測結果不能有明顯差異。③平行樣與實驗室內平行樣的檢測精密度不能有明顯差異。④一般情況下，待測物的加標回收率應控制在70%～130%[4]。

3.2 實驗室內的質量控制措施

3.2.1 試劑的選擇

在實驗室內檢測有毒有機物時，常用的試劑包括高純水、有機試劑兩大類。其中，高純水最好使用經石英玻璃蒸餾出來的重蒸餾水，不能含有干擾測定的雜質，或雜質含量小于待測物的方法檢出限。在選擇有機試劑時，先要進行檢驗，按照樣品分析條件分析2次，看是否存在影響待測物分析的雜質。

3.2.2 儀器校核

第一，檢查儀器的運行情況，檢查進樣口是否漏氣、進樣墊是否完好、襯管是否整潔，色譜峰形是否正常等。第二，校準儀器性能，使儀器處于受控狀態。以揮發性有機物為例，在采用氣相色譜-質譜法（GC/MS）檢測時，每12 h使用4-溴氟苯溶液進行檢驗分析，滿足表2的要求。

表2 4-溴氟苯的離子豐度值要求

3.2.3 內標定量

對于樣品量小、分析組分簡單的待測物，可采用外標定量法。對于樣品量大、組分較多的待測物，宜采用內標定量法，對檢測過程中的變量進行控制和校正，如溫度漂移、進樣量等指標。常用的內標物在自然界中存在的可能性很小，其典型代表是溴代物、氟代物。以揮發性有機物為例，溴氯甲烷、1,4-二氟苯是常用的內標物。結合實踐，采用GC/MS法進行監測，能在色譜上分離共流出物，避免內標物受到待測物、基體干擾物、回收率指示物的影響[5]。

3.2.4 回收率指示物

回收率指示物在待測樣品中并不存在，但在預處理、分析過程中，其性質與待測組分相近。樣品制備前要加入回收率指示物，分析時計算回收率大小，用來判斷該方法對待測物的檢測準確性，一般要求回收率在70%～130%。

3.2.5 標準曲線校核

標準曲線用來描述待測物的濃度/數量與測量儀器響應值之間的定量關系，一般選擇4～6個濃度的標準溶液測定，繪制標準曲線，并得到回歸方程。對標準曲線進行連續校核，是為了判斷它的持續有效性。如果分析時間超過24 h，或樣品超過一定數量，此時就要進行校核。操作方法如下：取中間濃度的標準溶液1 μL，將其注入儀器進行分析，計算待測物與回收率指示物的偏差，要求偏差≤30%。如果幾次校核中偏差均＞30%，說明該標準曲線的持續有效性較差，應重新繪制。

3.2.6 方法檢出限（MDL）

MDL是在一個給定的置信度內，從樣本中檢出某個成分的最小濃度或數量。具體方法是：使用高純水制備10個低濃度的加標空白樣，加入回收率指示物，該濃度與實際分析時的濃度保持一致。然后按照檢測流程進行分析，得到待測物濃度，MDL的計算公式是：

式中，表示自由度為、置信度為99%時的值，表示重復分析的標準偏差，表示重復分析次數。

得到的MDL，應該滿足式2的條件：

式中，表示加標濃度。經計算，如果MDL不滿足式2的要求，說明加標濃度不合適，此時應重選加標濃度，再進行平行空白實驗，從而得到MDL。

3.2.7 精密度和準確性

制備平行空白樣后，檢測出的濃度均在標準曲線范圍內。制備加標空白樣時，若是揮發性樣品，需進行吹脫、吸附、解吸等處理流程；若是半揮發性樣品，需進行富集、脫水、濃縮等處理流程。精密度和準確性也是質量控制的關鍵指標，前者反映出相對標準的偏差大小，后者反映出與真值的平均相對誤差。一般情況下，待測組分和回收率指示物的準確性在70%～130%，精密度要＜30%，但也有例外情況，出峰較早的組分、最后出現的高沸點組分，這兩者的精密度和準確性會更高一些，準確性在80%～120%，精密度＜20%。

3.3 實驗室間的質量控制措施

實驗室間的質量控制，是實驗室自行組織的與外部實驗室之間的比對試驗，由技術負責人根據本實驗室的能力，與外部實驗室做同樣參數的檢測項目比對，盡可能選擇相同的檢測方法[6]。一般情況下，使用再現性表示外部控制的精密度，即在不同實驗室、用相同的方法和樣品進行多次測定，看檢測結果的符合程度，從而發現實驗室內部不易核對的誤差來源。室間質控項目主要包括：①客戶投訴項目；②新開展的檢測項目；③無法溯源的儀器設備檢測項目；④使用非標準檢測方法的項目；⑤其它技術水平要求較高或有必要的檢測項目。

4 結語

綜上所述，有毒有機物具有殘留性、蓄積性、高毒性的特性，會造成環境污染和生物危害。針對水環境中的有毒有機物，文章介紹了常用的生物毒性測試方法，從水樣采運、實驗室內、實驗室間三個方面闡述了質量控制措施。希望為實際工作開展提供借鑒，提高檢測結果的可靠性。