水體中有機污染物的前處理方法及檢測技術分析

李 杰

（大連市生態環境事務服務中心，遼寧 大連 116041）

城市污水與工業廢水如果隨意排放到水體環境中，廢水中的有機物就會引起水體嚴重的有機物污染。有機污染物在生物的氧化分解活動中，將消耗大量的溶解氧，若水體不能正常供給氧氣，水中的氧化作用將隨之停止，因而導致有機物出現厭氧發酵的現象，在散發惡臭氣味的同時，使水中的水生生物也無法繼續存活，因此需要通過有效的方法來檢測并處理水體中的有機污染物。

1 水體中的主要有機污染物

酚類化合物是當前水體中出現得比較多的化合物，主要包括不揮發酚與揮發酚，且其毒性極強，如果人們攝入酚類物質，就會引發急性中毒癥狀，若長時間飲用存在酚污染物的水，飲用者會產生神經系統癥狀，若水中的酚類物質濃度較低，水中的魚會有異味，濃度較大時，則會使魚中毒死亡。含酚濃度較高的廢水不可用于灌溉農田，否則會導致農作物減產，酚類化合物的來源主要是化工、造紙、煉焦等工業系統排出的廢水。

苯胺類化合物易溶于丙酮、乙醚與乙醇，微溶于水，其在空氣中會形成氧化反應，使色澤加深。苯胺化合物以及衍生物進入人體后，會損害人體的血液循環系統，并通過作用于肝細胞，引發中毒性損害。二硝基氯苯、三硝基甲苯、硝基苯等屬于硝酸苯類化合物，其難溶于水，進入到水體后，會改變水原本的感官性狀，同樣帶有毒性，制革、染料等工業廢水中含有大量的硝酸苯化合物。

生活污水與工業廢水中都有石油類物質，石油類的碳氫化合物進入水體后處于漂浮狀態，會形成薄膜，隔絕外部空氣，阻礙水體界面與空氣之間的正常氧交換活動，石油也可保持乳化狀態或者吸附到水中的懸浮微粒上，被微生物氧化分解后，會大量消耗水體中的溶解氧，從而污染水質、降低水生生物的存活率。

有機磷農藥在水環境中極易分解，當水體環境的pH值以及溫度出現變化時，農藥中有機磷的降解速度將隨之加快，但當光照條件與水中微生物的數量發生變化時，有機磷的降解活動也會受到影響。農藥生產廠家所排放的廢水中，有機磷農藥的降解物與產物含量相對比較高，這種污染物不溶于水，但在有機溶劑中易溶[1]。

2 水體有機污染物前處理方法

2.1 吹脫捕集法

有機污染物主要包括半揮發性與揮發性有機物，在對水體中的揮發性有機物實施預處理時，可選擇使用吹脫捕集法。該方法是利用吹脫管，并依靠氦氣或者氮氣可連續地將具有揮發性的有機物吹出，并借助氣相轉移，使污染物吸附到捕集管上，然后再運用熱脫附技術處理有機物，使其進入到氣相質譜聯用儀或者氣相色譜儀上。利用氣相色譜儀設備的在線冷柱頭進樣功能，促使有機物進行收縮與冷凝的動作，再運用快速加熱的方法完成進樣[2]。這一方法的優勢為不會過多地損失組分，樣品的使用量也比較少，且該方法的靈敏度極高，因為不需要加入有機溶劑，因此不會造成溶劑污染，而且操作方法簡單便捷。

2.2 固相微萃取法

固相微萃取法集合了采樣、濃縮、萃取與進樣多項工作，分析檢測效率高，操作便捷性強，需要的操作時間短，屬于高效型前處理方法，且檢測中同樣不需要添加有機溶劑，可有效避免出現二次污染水環境的問題。該技術所用的儀器并不復雜且不需要運用附屬設備，就能夠滿足現場應用的需求。該方法的靈敏度較高，能夠支持超痕量分析活動。固相微萃取有膜保護萃取、頂空萃取與直接萃取三種萃取方式。在萃取環節中，需要將萃取纖維暴露到水樣中，萃取纖維帶有吸附涂層，完成萃取操作后，可將萃取器針頭插入到氣相色譜儀器的氣化室中，當萃取纖維處于高溫載氣環境中時，可實現對萃取物的有效解吸，即可進行氣相色譜分析。萃取溫度、萃取時間、萃取頭的膜厚與種類、解吸溫度、攪拌效率以及鹽效應均會影響最終的處理效果。

2.3 固相萃取法

固相萃取技術綜合了液相色譜技術與液相萃取柱，可實現對水樣的濃縮、純化與分離，運用這種方法可使分析物保持更高的回收率，能夠有效分離干擾組分與分析物，消除干擾組分給水樣分析帶來的負面影響。在運用固相萃取法時，需要讓水樣流過固相萃取柱，目標物即可留存到柱中的吸附劑中，有機溶劑在小柱中流過，洗脫目標物[3]。C18、聚二甲基硅氧烷、HLB、石墨化炭黑都是較為常見的吸附劑。固相萃取法使用的是固體狀態的萃取劑，水樣中的干擾組分與目標組分處于固相萃取劑上時，形成的作用力存在差異，以此可使其相互分離。這一方法的主要優點是可同時實現對水樣的凈化與富集，檢測靈敏度也能夠達到使用標準，且檢測速度快，在減少溶劑使用量的基礎上，可滿足批量處理水樣的需求，該方法還顯現出良好的重現性。但是成本相對比較高，同時對操作人員的技術要求也比較高，且吸附劑需要進行活化處理。

2.4 液液萃取法

采用液液萃取法時，需要將有機溶劑加入到水樣中，有機污染物在有機相與水相中的分配系數與溶解度存在差異，借此可完成分離或者提取有機污染物的目標。在萃取過程中，應正確選擇萃取溶劑，以保持較高的萃取效率。選擇的萃取溶劑應具有良好的選擇性與化學穩定性，還應有較大的萃取容量，容易實現精餾分離與反萃取，通過添加無機鹽或者調節水樣的pH值也可幫助提升萃取效率。但是這種方法的操作難度相對比較高，萃取過程中需要消耗大量的有機萃取劑，會給水環境帶來二次污染，且需要的萃取時間也比較長，若水樣的受污染程度較高，萃取過程中會產生沉淀或者乳濁液。

濁點萃取也屬于液液萃取技術體系，該方法不需要使用揮發性有機溶劑，因此不會對環境產生影響，其主要借助調整實驗參數來實現相分離，將親水性物質與疏水性物質有效分離。這一萃取技術具有無害化的特點，能夠和分析儀器進行聯合使用，且操作過程相對簡單，可被運用到輕度污染的水、天然水的濃縮萃取中，在重度污染水中應用得相對比較少。

2.5 液相微萃取法

應用液相微萃取法時，需要將萃取溶劑懸掛到微量進樣器針端部位，以實現對水樣中有機污染物的富集與萃取，使分析物通過擴散作用進入到萃取液中。這一方法靈敏度較高，形成的富集效果更好，可集合濃縮、萃取與采樣多種功能，且操作方式較為簡單，應用成本也比較低。對萃取溶劑的酸堿性與極性進行調節后，可進行選擇性萃取，基質不會對萃取結果造成過多干擾。相比液液萃取法，這種萃取法不需要過多的有機溶劑，形成的污染也比較少，屬于環境友好型前處理法，對堿性或者酸性、溶解度較小的有機物進行萃取具有良好的萃取效果。

2.6 加速溶劑提取法

該方法需要在壓力與溫度均比較高的環境中使用，屬于自動化方法。該方法是將水樣置于密封容器之中，并提高其內部的壓力與溫度，再依靠溶劑進行萃取。由于其實際使用的溶劑量較少，不會給基體造成過大的影響，并且萃取效率相對偏高。

2.7 膜萃取技術

通過運用非孔膜可實現對水樣的分離富集處理，這一方法的選擇性良好，在支持自動化操作的同時，可實現與分析檢測儀器的聯合使用，提供的處理結果能夠滿足精密度與準確度的要求。在應用膜萃取技術時，吸取劑與樣品不進行直接接觸，只在膜的不同側進行流動，觸碰微孔膜表面即可進行傳質活動，省略了分離相的環節，減少了對萃取劑的消耗，同時對于萃取劑的要求也比較少，而且可以結合水樣的情況，運用高濃度性萃取劑。但是在萃取應用過程中，對于實驗條件的要求比較嚴格，且在痕量富集環節需要消耗大量的時間。聚合物膜萃取技術、微孔膜液液萃取技術與連續流動液膜萃取技術都屬于膜萃取技術。

2.8 微波輔助萃取法

微波屬于電磁波，具有非熱特性、熱特性、高頻性與波動性，在運用微波輔助萃取法時，主要依靠微波加熱的特性實現選擇性萃取水樣分析物的目標。在進行前處理時，可改變微波加熱的參數，實現對有機污染物目標成分的有效加熱，從而精準分離與萃取分析物。運用這一方法可以在相對比較短的時間內，實現對多種不同組分的萃取，不需要過多的溶劑量，同時該方法還顯現出良好的重現性，且使用范圍較廣，可對水體中的重金屬、有機金屬化合物與農藥殘留物進行萃取，并做好后續檢測準備工作。

除了上述前處理方法外，還可以運用分離科學體系中的超臨界流體萃取技術。由于超臨界流體性質特殊，密度高，可對不能溶于氣體中的物質進行有效溶解，且與氣體相似，滲透力較強，同時粘度比較低。該技術可以極快的速度從水樣中分離被測物質，這種超臨界流體不具有毒性，純潔度較高，還具有相對惰性的特點，將其應用到有機污染物的前處理過程中，不會產生殘留物，且萃取壓力與萃取溫度較為安全，可滿足自動化應用需求。

3 水體有機污染物檢測技術的應用

3.1 色譜分析技術

液相色譜法與氣相色譜法是水樣有機污染物檢測中較為常見的檢測手段，需要運用不同的檢測儀器完成對水樣的精準檢測，在一些情況下，聯合使用質譜色譜多種檢測技術能夠形成較高的檢測效果。對氣相色譜分析技術與光離子化驗檢測器、氮磷檢測器、火焰光度檢測器、電子捕獲檢測器與氫火焰離子化檢測器進行聯合使用，可實現對水樣中揮發性有機污染物的檢測。色譜技術能夠對較為復雜的水環境中的有機物進行檢測，但是其對于樣品有著較為嚴苛的預處理要求，需要使用大量的精密化儀器設備[4]。氣相色譜系統中的流動相屬于惰性氣體，大多選擇氦氣或者氮氣，聚硅氧烷為固定相，借助這種檢測技術可對水體中熱穩定性較強、沸點較低且具有揮發性的有機污染物進行有效檢測。

鹵代烴是工業生產中經常需要使用的有機溶劑與化工原料，主要被應用于金屬干洗、脫脂與清洗中，借助排放、泄漏與揮發等方式進入到地下水系統中，造成水污染問題，水體中的鹵代烴污染物主要有三氯乙烯、三鹵甲烷等，這些物質具有致癌性，對人體危害極大。對這類物質進行檢測時，可充分利用其特性，借助毛細管氣相色譜技術與固相微萃取技術進行預處理與檢測，需要使用石英毛細管柱、電子捕獲電測器與氣相色譜儀，可實現對水樣中的鹵代烴的檢測。

針對熱穩定性較差、沸點比較高、分子量較大的有機污染物，可選擇高效液相色譜檢測技術，首先利用固相萃取法或者溶劑萃取法完成前處理，檢測時主要使用中等極性柱、弱極性柱或者非極性柱。檢測設備主要為電化學檢測器、熒光檢測器及紫外光度檢測器，紫外光度檢測器的檢測范圍較大，基本可以檢測出大多數有機物，熒光檢測器在多環芳烴類有機物中有較好的檢測效果，針對沒有熒光的檢測對象，可利用熒光劑進行反應。電化學檢測器主要可對聯苯胺類有機物進行檢測，二極管陣列檢測器可提供分辨率較高的光譜信息與色譜信息，光電離檢測器在進行多環芳烴物質檢測時可顯現出良好的選擇性與靈敏度。

3.2 光譜技術

利用紅外光譜法也可實現對水中有機污染物的檢測，這種檢測方法屬于定性檢測技術，不同類型的有機污染物在紅外光譜吸收上顯現出明顯的差異，這種差異具體體現在有機污染物對于指定光譜的形態、位置、數目與強度上，借助這種差異即可實現對目標的檢測，以此為依據可確定有機污染物的數量與種類。這種方法經常被運用到水質檢測中。分光光度法則是憑借有機污染物在吸光度上顯現的差異進行檢測，能夠提供有機污染物的定量與定性檢測結果，且分光光度法的檢測速度極快，具有顯色效果穩定的優勢，同時不會產生過高的檢測成本。

3.3 傳感分析技術

傳感分析技術主要包括生物傳感技術與非生物傳感技術。如果有機污染物在水中的溶解度相對比較低，同時含量也較低，那么就可以利用傳感技術進行檢測，并通過混合信號、光學信號與電化學信號來輔助檢測工作，電磁傳感技術對水中有機物的檢測具有良好的使用效果[5]。將障礙光譜技術與納米碳材料進行結合，開發出自組裝式單分子層平臺，如果芳香分子相同，則可形成超分子的相互作用，以此建立傳感機制，發揮出點對點阻抗傳感器的作用，以檢測水中的有機物多環芳香烴。

3.4 生物免疫分析技術

生物免疫技術屬于微量分析方法，是將先進的現代檢測技術與被檢測對象的抗體抗原反應進行結合，這一方法不需要使用過多的設備，且檢測速度較快，顯現出的選擇性也比較強，靈敏度相對較高。該方法具體包括酶免疫法、放射免疫法與熒光免疫法，其中酶免疫法在水樣有機污染物的檢測中應用得比較多[6]。使用酶免疫檢測法可簡化樣本純化環節與前處理環節，只需要相對比較短的時間，就能夠實現對大量樣本的分析。但是該方法的精密度相對比較低，制備抗體的過程也較為復雜，而且制備的抗體可能會顯現出特異性，因此大多數情況是將其運用到單個有機污染物的檢測工作中，在運用液相色譜法或者氣相色譜法時，可將免疫分析技術作為補充技術進行應用。

4 結論

本文主要分析了水體有機物污染的前期處理方法以及檢測技術，通過前期處理工作可以為后續的檢測工作做好準備，以提高檢測的精準度。考慮到水體污染問題逐漸呈現出復雜化的變化趨勢，所以相關人員應該在現有的技術基礎上，更新檢測技術，以提高檢測的精準度與檢測效率，并降低檢測成本，同時也要不斷升級檢測系統。