淺論影響水質(zhì)揮發(fā)酚測(cè)定的干擾因子及去除方法

劉 軍

（甘肅省天水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，甘肅 天水 741000）

0 引言

在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，各種污染物的監(jiān)測(cè)是十分重要的內(nèi)容。揮發(fā)酚是一種對(duì)人體危害很大的物質(zhì)，是水質(zhì)監(jiān)測(cè)重要污染物類(lèi)型[1]。因此，人們格外重視水、土壤中酚類(lèi)化合物的測(cè)定。在對(duì)水質(zhì)中揮發(fā)酚的含量進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，所應(yīng)用的方法一般根據(jù)含量采用4-氨基安替比林萃取分光光度法或直接分光光度法，土壤和底泥中需要先提取再蒸餾。在不同的檢測(cè)過(guò)程中，可能會(huì)受到一定因素的影響，導(dǎo)致最終的測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)偏差。對(duì)于相關(guān)的干擾因子，還需要予以總結(jié)，并找出針對(duì)性的去除方法，以提高測(cè)定質(zhì)量。

1 水質(zhì)揮發(fā)酚

酚類(lèi)為原生質(zhì)毒，屬高毒物質(zhì)[2]。土壤和沉積物中的酚類(lèi)物質(zhì)主要來(lái)源于石油化工行業(yè)、煤氣煉制、造紙等行業(yè)排放廢水流經(jīng)的土壤及廢水排放渠道下面的沉積物中。酚類(lèi)化合物是芳香烴類(lèi)化合物的羥基衍生物，水中酚類(lèi)化合物按其能否隨水蒸氣一起蒸出揮發(fā)分為揮發(fā)酚和不揮發(fā)酚[3]。酚類(lèi)化合物是一種芳香烴類(lèi)化合物的羥基衍生物，它們是自然界中廣泛存在的一類(lèi)有機(jī)化合物。在芳香烴類(lèi)化合物中，羥基的存在使得它們具有特殊的化學(xué)性質(zhì)和香氣。而酚類(lèi)化合物中的一部分，能夠隨水蒸氣一起揮發(fā)，因此稱(chēng)之為揮發(fā)酚。揮發(fā)酚是芳香烴類(lèi)化合物的一種特殊形式，它們?cè)谒h(huán)境中具有較高的揮發(fā)性，因此，能夠迅速地從水中蒸發(fā)出來(lái)。這些化合物一旦進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生較大的危害。因此，揮發(fā)酚是水環(huán)境監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)十分重要的監(jiān)測(cè)污染物。相比之下，不揮發(fā)酚則是在水中穩(wěn)定存在的酚類(lèi)化合物，它們?cè)谒械拇嬖谛问捷^為穩(wěn)定，不易揮發(fā)。雖然這些化合物對(duì)人體健康的危害較小，但它們?nèi)匀皇且环N重要的水質(zhì)指標(biāo)，能夠反映出水體的污染程度和水質(zhì)狀況?？偟膩?lái)說(shuō)，酚類(lèi)化合物是水環(huán)境中一種重要的污染物，它們對(duì)人體健康的影響不容忽視。通過(guò)監(jiān)測(cè)水中酚類(lèi)化合物的含量，可以更好地了解水體的污染狀況，并采取相應(yīng)的措施來(lái)保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境。

2 水質(zhì)揮發(fā)酚的測(cè)定

2.1 常見(jiàn)測(cè)定方法

在水質(zhì)揮發(fā)酚檢測(cè)過(guò)程中，可以應(yīng)用的檢測(cè)方法或者儀器有很多。例如，近年來(lái)?yè)]發(fā)酚測(cè)定儀因?yàn)榫哂胁僮鞣奖悖亓枯p巧等特點(diǎn)，在檢測(cè)實(shí)踐中得到較多的應(yīng)用。該儀器精度高、穩(wěn)定性好，精度準(zhǔn)測(cè)量快[4]。水質(zhì)揮發(fā)酚的檢測(cè)在環(huán)境保護(hù)中具有重要意義，因?yàn)樗鼈兪窃u(píng)價(jià)水體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。常用的檢測(cè)方法包括流動(dòng)注射-4-氨基安替比林分光光度法，4-氨基安替比林分光光度直接法和溴化容量法。流動(dòng)注射-4-氨基安替比林分光光度法是一種自動(dòng)化分析技術(shù)，具有較高的分析速度和精度。檢測(cè)中需要將樣品注入流動(dòng)注射分析儀中，與顯色劑和吸附劑混合，通過(guò)顯色反應(yīng)生成特定的化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定特定波長(zhǎng)的吸光度，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算揮發(fā)酚的濃度。4-氨基安替比林分光光度直接法是一種簡(jiǎn)單快捷的方法，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。主要步驟包括：加入顯色劑和吸附劑到樣品中，在特定條件下進(jìn)行顯色反應(yīng)，通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定特定波長(zhǎng)的吸光度，根據(jù)吸光度值與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對(duì)，得出揮發(fā)酚的濃度。溴化容量法是一種更為精確和準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，適用于高濃度揮發(fā)酚的測(cè)定。其主要步驟包括：加入溴化氫和催化劑，在特定條件下進(jìn)行溴化反應(yīng)，之后通過(guò)容量法計(jì)算揮發(fā)酚的濃度。不同方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的方法進(jìn)行檢測(cè)。流動(dòng)注射分析具有較高的分析速度和精度，適用于實(shí)驗(yàn)室分析；4-氨基安替比林分光光度直接法簡(jiǎn)單快捷，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)；溴化容量法則更為精確和準(zhǔn)確，適用于高濃度揮發(fā)酚的測(cè)定。在進(jìn)行水質(zhì)揮發(fā)酚檢測(cè)時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際情況和需求，選擇最適合的方法進(jìn)行檢測(cè)。此外，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)還需注意操作規(guī)范和質(zhì)量控制，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性[5]。常見(jiàn)水質(zhì)揮發(fā)酚測(cè)定方法測(cè)定范圍與檢出限見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)水質(zhì)揮發(fā)酚測(cè)定方法

2.2 測(cè)定過(guò)程中干擾因子及其去除方法

在對(duì)水質(zhì)揮發(fā)酚應(yīng)用不同方法進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程，存在諸多干擾因素。受到相關(guān)干擾因子的影響，最終的測(cè)定結(jié)果也會(huì)受到一定的干擾，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性與客觀性。為此，針對(duì)不同的干擾因子，還需要予以針對(duì)性地去除與控制，以確保測(cè)量質(zhì)量。具體來(lái)看，相關(guān)的干擾因子主要包括水樣保存不當(dāng)、苯胺類(lèi)物質(zhì)影響、檢測(cè)濃度超出上限、油類(lèi)物質(zhì)干擾，以及水樣中還原性物質(zhì)干擾和硫化物影響等[6]。不同干擾因子對(duì)測(cè)定過(guò)程以及測(cè)定結(jié)果所產(chǎn)生的影響和干擾各不相同，在予以去除的時(shí)候，也應(yīng)結(jié)合干擾因子特點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性的干預(yù)。

2.2.1 揮發(fā)酚水樣采集與預(yù)蒸餾

對(duì)水質(zhì)揮發(fā)酚的測(cè)定，需要先采集水樣。而水樣的采集必須要具有代表性，要求不能有枯枝、樹(shù)葉等漂浮物。采集水樣標(biāo)本至少500 mL，并貯存于玻璃器皿中，切忌不能使用帶橡膠與塑料的容器。待采集好樣本后冷藏5～10 ℃環(huán)境中，并在24 h 內(nèi)進(jìn)行揮發(fā)酚測(cè)定。在測(cè)定前需要對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)蒸餾，該方法是揮發(fā)酚化驗(yàn)過(guò)程中一個(gè)重要步驟，可直接影響檢測(cè)結(jié)果。水樣中揮發(fā)酚經(jīng)過(guò)蒸餾后，可去除色度、沉淀物的干擾，也會(huì)去除其他干擾物質(zhì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。在預(yù)蒸餾時(shí)可遇到暴沸現(xiàn)象，這時(shí)需要采取有效的方法處理，否則最終影響檢測(cè)結(jié)果。比如，在蒸餾前增加一定量的磷酸，并加入玻璃珠兩三顆于蒸餾瓶中，同時(shí)控制蒸餾時(shí)間，小火微沸狀態(tài)即可。或在蒸餾后加入甲基橙一滴于蒸餾殘液中，若不顯示紅色，則需重新取樣，并加入適量磷酸蒸餾。

2.2.2 水樣的保存不當(dāng)因子及去除方法

在進(jìn)行水質(zhì)測(cè)定的時(shí)候，所采集的待測(cè)水樣中含有大量的氧氣以及各種微生物。而水樣中所含有的揮發(fā)酚穩(wěn)定性較低，水樣中的其他物質(zhì)容易對(duì)其產(chǎn)生影響，被氧化分解，進(jìn)而對(duì)最終的揮發(fā)酚測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生一定的不良影響。對(duì)于所采集到的待測(cè)水樣進(jìn)行妥善保存，將其存放在玻璃瓶中。同時(shí)，向待測(cè)水樣中添加適量的硫酸銅（CuSO4）等固化劑，以防止水樣中揮發(fā)酚被氧化分解。對(duì)于所采集的水樣，應(yīng)當(dāng)盡快進(jìn)行檢查。如果在采集之后的4 h之內(nèi)無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，則需要對(duì)水樣進(jìn)行必要的酸化處理。處理過(guò)程中應(yīng)用的物質(zhì)大多為磷酸。另外，需要將待測(cè)水樣冷藏保存，以達(dá)到降低水樣中揮發(fā)酚氧化分解的目的。

2.2.3 苯胺類(lèi)物質(zhì)干擾因子及去除方法

在所采集的待測(cè)水樣中，往往會(huì)存在大量的苯胺類(lèi)化學(xué)物質(zhì)，在對(duì)水樣中的揮發(fā)酚進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，如果用4-氨基安替比林分光光度法實(shí)施檢測(cè)，則水樣中的苯胺類(lèi)化學(xué)物質(zhì)會(huì)與4-氨基安替比林發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)顯色情況[7]。這一情況下，最終的測(cè)定結(jié)果容易出現(xiàn)偏差。在用4-氨基安替比林分光光度法進(jìn)行揮發(fā)酚檢測(cè)時(shí)，可將水樣進(jìn)行蒸餾處理，以減少水樣中苯胺類(lèi)物質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。蒸餾過(guò)程中需要將水樣體系的pH控制在0.5以?xún)?nèi)，使得水樣中的苯胺物質(zhì)可以有效地分離出來(lái)。

2.2.4 油類(lèi)物質(zhì)干擾因子及去除方法

在實(shí)踐中，所采集的待測(cè)水樣中往往會(huì)存在一定的油類(lèi)物質(zhì)。在對(duì)所采集水樣進(jìn)行揮發(fā)酚含量測(cè)定的時(shí)候，這些油類(lèi)物質(zhì)的存在會(huì)影響到水樣中部分污染物的沸點(diǎn)，導(dǎo)致這些污染物沸點(diǎn)的下降。于是，在揮發(fā)酚含量測(cè)定過(guò)程中，對(duì)于測(cè)定蒸餾等緩解，會(huì)受到一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致水樣中揮發(fā)酚含量測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)偏差。針對(duì)水樣中存在的油類(lèi)物質(zhì)，可以使用適量氫氧化鈉（NaOH）對(duì)水樣的pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)堿化處理，將水樣的pH 值調(diào)整為12。之后對(duì)水樣進(jìn)行萃取，萃取劑選用四氯化碳，萃取次數(shù)3 次。完成水樣堿化處理與萃取處理后，將水樣轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，并放置于水浴鍋進(jìn)行加熱。通過(guò)加熱，對(duì)水樣中殘存的四氯化碳予以清除。最后，對(duì)水樣進(jìn)行酸化處理，處理過(guò)程中使用的試劑為磷酸，通過(guò)處理，將水樣的pH調(diào)整為4。

2.2.5 檢測(cè)濃度超出上限干擾因子及去除方法

在應(yīng)用不同方法對(duì)待測(cè)水樣中的揮發(fā)酚含量進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，對(duì)其具體含量有著一定的需求，不同測(cè)定方法存在一定的檢測(cè)上限和下限。但是，在一些情況下，需要檢驗(yàn)的水體受到污染，導(dǎo)致所收集的檢測(cè)水樣中存在大量的污染物，其中所含有的揮發(fā)酚含量也呈現(xiàn)出相對(duì)較高的狀態(tài)[8]。在對(duì)水樣進(jìn)行采集后，對(duì)于其中的揮發(fā)酚含量，沒(méi)有檢測(cè)出其具體含量已經(jīng)超出檢測(cè)上限的情況，在測(cè)定過(guò)程中，萃取環(huán)節(jié)之后，通過(guò)分析吸光度值，才發(fā)現(xiàn)水樣中的揮發(fā)酚濃度已超出測(cè)定的上限，這一情況下，測(cè)定結(jié)果是不準(zhǔn)確的。對(duì)于濃度高于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定上限的樣品，可適當(dāng)稀釋后進(jìn)行測(cè)定。如果水樣中酚濃度超過(guò)檢測(cè)上限，且在上限10 倍以?xún)?nèi)，可以使用三氯甲烷適當(dāng)稀釋萃取液。同時(shí)，還需要對(duì)空白萃取液予以稀釋處理。檢測(cè)待測(cè)萃取液的吸光度值，如果檢測(cè)結(jié)果達(dá)到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，則對(duì)相應(yīng)的吸光度值進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。如果水樣中酚濃度過(guò)高，超過(guò)檢測(cè)上限10 倍，則需要重新取樣進(jìn)行蒸餾萃取。

2.2.6 水樣中還原性物質(zhì)干擾因子及去除方法

在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，待測(cè)水樣中往往含有一定的還原性物質(zhì)。這些物質(zhì)包含了無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)和有機(jī)還原性物質(zhì)2 種類(lèi)型，其中甲醛是較為常見(jiàn)的有機(jī)還原性物質(zhì)。這些還原性物質(zhì)的存在，對(duì)于揮發(fā)酚的檢測(cè)有很大程度的干擾。將待測(cè)水樣置于分液漏斗之中，向其中加入一定量的硫酸，并添加有機(jī)溶劑實(shí)施萃取。萃取劑選用三溴甲烷，萃取次數(shù)3次，第一次萃取添加40 mL三溴甲烷，第二次萃取添加20 mL三溴甲烷，第三次萃取添加20 mL三溴甲烷。按照上述方式完成3 次萃取，對(duì)體系中的有機(jī)相進(jìn)行合并，將其收集后置于另一個(gè)分液漏斗中。應(yīng)用10% NaOH 溶液對(duì)有機(jī)相實(shí)施二次萃取，將其中含有的酚轉(zhuǎn)移到NaOH水溶液中。萃取次數(shù)3 次，每次萃取的萃取劑用量分別為3 mL、2 mL、2 mL。完成上述全部萃取操作之后，對(duì)萃取液進(jìn)行合并，置于圓底燒瓶中，通過(guò)水浴鍋進(jìn)行加熱，對(duì)體系中殘留的萃取劑予以徹底清除。

2.2.7 硫化物干擾因子及去除方法

待測(cè)水樣中硫化物的存在，會(huì)對(duì)揮發(fā)酚的檢測(cè)結(jié)果造成影響。在檢測(cè)之前，首先需要應(yīng)用乙酸鉛試紙對(duì)水樣實(shí)施檢測(cè)，如果水樣中不含有硫化物，試紙不變色。如果含有硫化物，試紙會(huì)變成黑色。如果經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)待測(cè)水樣中含有硫化物，則首先需要對(duì)水樣實(shí)施酸化處理，這一過(guò)程中應(yīng)用的物質(zhì)為磷酸。酸化處理之后，需要向水樣中添加一定量的硫酸銅溶液。該物質(zhì)可以與水樣中的硫化物發(fā)生反應(yīng)，生成硫化銅沉淀物。之后，方可對(duì)水樣中的揮發(fā)酚含量進(jìn)行測(cè)定。如果水樣中含有大量的硫化物，則需要在酸化處理之后，將水樣置于良好的通風(fēng)條件下實(shí)施攪拌，促使其中含有的H2S 氣體快速逸出。

2.3 測(cè)定效果分析

按照上文所提出的干擾因子排除方法，在排除相關(guān)干擾因素之后，有利于提高揮發(fā)酚檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在此次檢驗(yàn)中，按照上述干擾因子去除方法，采集部分生活污水、化工廠污水、下水道污水水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)試其中的揮發(fā)酚含量。在測(cè)量過(guò)程中，針對(duì)不同水樣中存在的干擾因子進(jìn)行針對(duì)性處理，進(jìn)而進(jìn)行揮發(fā)酚含量測(cè)定。最終的測(cè)定結(jié)果顯示，不同水樣中揮發(fā)酚的測(cè)定準(zhǔn)確率均能夠到達(dá)90%以上，檢測(cè)效果十分理想。即表明，當(dāng)排除了水質(zhì)樣品中苯胺類(lèi)物質(zhì)、還原性物質(zhì)等因素的影響后，揮發(fā)酚的檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，證實(shí)此次研究所提出的相關(guān)干擾因子去除方法切實(shí)有效。

3 總結(jié)

綜上所述，水中揮發(fā)酚測(cè)定的方法較多，水質(zhì)檢測(cè)中，對(duì)其中揮發(fā)酚含量進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，容易受到一定干擾因素的影響，導(dǎo)致最終結(jié)果不夠真實(shí)、準(zhǔn)確。通過(guò)本次分析研究發(fā)現(xiàn)，相關(guān)的干擾因子主要包括水樣保存不當(dāng)、苯胺類(lèi)物質(zhì)影響、檢測(cè)濃度超出上限、油類(lèi)物質(zhì)干擾等。在日常監(jiān)測(cè)中應(yīng)根據(jù)水質(zhì)樣品中揮發(fā)酚的濃度選擇適宜的方法，針對(duì)不同干擾因子的特點(diǎn)，還需要予以針對(duì)性的處理，以有效去除干擾因子的影響，提高揮發(fā)酚的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。