李 銳,卞世聞,李世剛
(昆明市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站,云南 昆明 650228)
半揮發(fā)性有機污染物(SVOCs),是指沸點一般在170~350℃(由于分類依據模糊,經常與揮發(fā)性有機物有交叉)、蒸汽壓在13.3~10-5Pa的有機物。主要包括二噁英類、多環(huán)芳烴、有機農藥類、氯代苯類、多氯聯苯類、吡啶類、喹啉類、硝基苯類、鄰苯二甲酸酯類、亞硝基胺類、苯胺類、苯酚類、多氯萘類和多溴聯苯類等化合物。這些有機化合物在環(huán)境中以不同介質存在,現已成為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的重點和難點。根據我國《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)[1]和《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)的要求,全國各地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站每月都需對飲用水源地水體進行水質測定,這其中就包括了對水中SVOCs類的檢測。當前國內大部分生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站主要采用傳統的液液萃取法進行SVOCs的前處理,傳統的液液萃取法存在操作流程繁瑣、溶劑使用量大、需要人工值守等缺點,既不夠經濟也不環(huán)保。
傳統液液萃取法:全過程共需6次萃取操作,溶劑使用量360mL。
具體操作步驟:首先將采集好的1L待測水樣加入到2L的分液漏斗中,加30g氯化鈉至水中,充分溶解,而后使用氫氧化鈉溶液將水樣pH調整至大于11,將60mL二氯甲烷加入到樣品瓶中震洗30s后將其轉移到分液漏斗中,將分液漏斗進行震蕩5min,靜置10min后將有機相分離至錐形瓶中,重復3次。之后使用硫酸溶液將樣品pH調整至小于2,用60mL二氯甲烷萃取酸化的水樣,重復3次,分離有機相至錐形瓶。過程中若出現乳化現象,需對樣品進行破乳操作,以分離出純凈的有機相,最后將萃取液進行干燥、濃縮,使用質譜分析測定[2-6]。
連續(xù)液液萃取法:加液后全過程無需人工值守,溶劑使用量240mL。
具體操作步驟:將1L待測水樣放入待測的連續(xù)液液萃取儀器中,在pH為中性條件下,加入二氯甲烷溶劑,萃取18~24h,通常無乳化現象,然后將萃取液進行干燥、濃縮,使用質譜分析測定。
相比之下,傳統的液液萃取法步驟流程較為復雜,溶劑和試劑消耗大,轉移溶劑次數多,目標物損失大,人工成本較高。因此如何更為環(huán)保經濟的完成SVOCs的檢測是未來發(fā)展的重要方向。
搭設SVOCs連續(xù)液液萃取預處理裝置。該裝置是采用蒸餾的方法對水樣中的SVOCs進行萃取,完成裝置搭設后先向玻璃管內加入120mL二氯甲烷溶劑,將1L的水樣加入到玻璃管中,然后向樣品瓶中加入60mL二氯甲烷潤洗,潤洗完成后將溶劑加入玻璃管中,共需潤洗2次,之后打開水循環(huán)裝置和電熱套,蒸餾18~24h。在完成萃取后,將圓底燒瓶中的二氯甲烷溶液移入錐形瓶中,然后使用少量二氯甲烷對圓底燒瓶潤洗3次,并移入向錐形瓶中,之后向錐形瓶內加入5g無水硫酸鈉進行干燥,然后將溶液移入濃縮管中通過氮吹濃縮至1mL。
標準校準曲線的配備見表1。
色譜柱:HP-5MS(30m×250μm×0.25μm)毛細管色譜柱。進樣口溫度:270℃。壓力:15.8psi。進樣量:1μL。進樣方式:脈沖不分流進樣,脈沖壓力25psi,時間1.5min,分流出口的吹掃流量:30mL/min,吹掃時間1.5min。色譜升溫程序:初始溫度40℃,保持5min,升溫速率10℃/min,升溫至290℃,保持8.4min。質譜條件:EI電子轟擊源。電子能量70eV。離子源溫度:230℃,接口溫度280℃,四級桿溫度150℃。溶劑延遲:8.7min。掃描模式:多反應離子掃描(MRM)。
表2 標準校準曲線的配備
總離子流圖見圖1所示。
圖1 總離子流圖
出峰順序:1)硝基苯;2)1,3,5-三氯苯;3)1,2,4-三氯苯;4)2,4-二氯苯酚;5)間 -硝基氯苯;6)鄰-硝基氯苯;7)對-硝基氯苯;8)1,2,3,4-四氯苯;9)1,2,4,5-四氯苯;10)1,2,3,5-四氯苯;11)2,4-二硝基甲苯;12)2,4-二硝基氯苯;13)六氯苯;14)阿特拉津;15)林丹;16)百菌清;17)環(huán)氧七氯;18)p,p'-滴滴涕。
通過圖1看出,各組分分離效果良好,儀器靈敏度較高。
混合標準物質線性關系和檢出限見表1。
表1 混合標準物質線性關系和檢出限
從表1看出,混合標準物質標準曲線的線性相關系數均在0.99以上,線性良好。
樣品回收率和精密度見表2所示。
表2 樣品回收率和精密度
從表2得出,通過對空白水樣基體加標SVOCs混標得到的各組分回收率在45.47%~98.48%,各組分回收率均達到標準要求,RSD在0.13%~9.01%,說明基體加標的精密度良好。
當前國內大部分環(huán)境監(jiān)測站還在采用傳統的液液萃取方法進行SVOCs的前處理,這種方法存在操作流程繁瑣、溶劑使用量大、需要人工值守等缺點,可以說既不夠經濟也不夠環(huán)保。目前國外SVOCs的前處理大多也都不再采用液液萃取法進行前處理,本文研究了采用連續(xù)液液萃取法進行SVOCs的前處理的方法。
通過實驗分析發(fā)現,連續(xù)液液萃取法無論是基體加標回收率,還是精密度都能達到標準要求,并且相比傳統的液液萃取方法存在以下優(yōu)點:
1)方法操作流程簡單,加液后全過程無需人工值守,省去了水樣pH調節(jié)、破乳等步驟;
2)減少了溶劑的使用量,對環(huán)境更友好;
3)減少了殘留水分的存在,節(jié)約了無水硫酸鈉的使用量;
4)減少了多次的溶劑轉移過程,降低了因轉移溶劑造成的目標物損失;
5)該法的萃取過程均為自動進行,有效的節(jié)約了人工成本。
目前該法的不足主要在于萃取時間較長,國內配套設備較難,今后有待進一步改進。
綜上所述連續(xù)液液萃取法相比當前大多數監(jiān)測站采用的傳統的液液萃取方法能更為環(huán)保和經濟的進行SVOCs的前處理。