地下水中挥发性有机污染物测定研究

地下水中挥发性有机污染物测定研究摘要：环境污染已成为全球普遍关注的问题，治理污染逐渐成为所有人的共识，积极研究地下水污染物的测定，可以从源头上了解水质情况和污染物的组分、形成和危害，从而为地下水的治理和污染的预防提供坚实的依据和帮助。

关键词：地下水；挥发性有机物；气相色谱；质谱

中图分类号x5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）

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0引言

地下水是水资源的重要组成部分。据估计，在我国地下水占全国淡水总量的1/3，开采利用地下水的城市有400多个，地下水利用占城市供水量的30%。随着经济的发展，我国地下水遭受污染的形势日益严峻。近20年来，由于农业肥料和药物的大量使用，生活垃圾和工业化工产品和废物的不合理排放，导致全国地下水污染状况日趋加重。根据国土资源部门地下水长期监测资料显示，我国地下水污染范围日益扩大，水质整体下降，其中有机污染物最为普遍。

目前已发现的地下水有机污染物多达184种，美国环保局（epa）公布了水中129种重点有毒物，其中有优先监测的有机化合无114种，并将gc/ms联机列为监测饮用水、地表水中有机物的标准方法。我国也颁布了水中“中国环境优先监测的污染物黑名单”——68种

重点毒物，其中有58种有机化合物。

地下水有机污染物中，有相当数量的挥发性有机物，由于它们渗透力强，危害性大，并且不容易及时准确的检测，因此，受到国内外相关研究的广泛重视。国内外文献对地下水中挥发性有机物的测定涉及众多，其中吹扫捕集法、气相色谱和其他结构分析系统连用（gc/ms,gs/ftir）等，已成为常规监测分析和科学研究的重要方法。

1地下水中挥发性有机物的测定基本原理

1.1挥发性有机物的特征及来源

挥发性有机物（volatile organic compounds，voc）是地下水中一种危害性较大的有机物，对其定量的测定已成为环境部门评价地下水污染程度的重要指标。按化学成分分类，常见的有卤化烃，苯系物和卤化苯。地下水中挥发性有机物，其共同点是沸点在50℃~260℃,室温下饱和蒸汽压133.3pa，常温以蒸汽形式存在于空气中。地下水中的这些挥发性有机物，主要来源于工厂废弃物的污染，有机氯代类农药以及城市人口的生活垃圾，也有些来源于石油及化工厂产品的泄露。这些污染物可以致癌变，致畸性，诱发多种潜在的病变。

1.2挥发性有机物的测定原理

首先要进行样品的采集和运输，接着采用鼓泡吹扫方法将吹扫瓶中注入5ml水样，用高纯氦气鼓泡吹扫出水样中的挥发性有机物。

通过液体样品浓缩系统lsc的鼓液泡使氦气携带的挥发性有机物被吸附剂吸附，后经加热解脱。以上过程称为样品的前处理。重新解脱的挥发性有机物被高纯氦气带入到气相色谱（gs）/质谱（ms）/数据系统（ds），进行定性定量分析。

2样品测定过程中的技术应用

2.1样品的采集运输

检验地下水采集时，首先，要对采集井口进行全孔清洗，允许对孔口有轻微扰动，后将全孔或采集部位的水排出。全孔清洗时因采用离心泵或流量较大的潜水泵，以保证排水量要大于井孔储水量的3倍。接着现场检测水温，ph值，电导率，氧化还原点位和溶氧等，至各参数稳定，在使用可调潜水泵采集指定深度水样。清洗时，要将泵的抽水口置于采样层位，确保排出水平稳流出，使含水层局部涌水，保持采样部位储水缓缓更新，待现场检测指标趋于稳定后清洗结束。

采集样品后，将样品装入棕色voa瓶中，注意瓶内必须装填满，不得有气泡或空气层。接着加入2滴4mol/l的盐酸溶液，调至样品水ph值<2.0，再用带有聚四氟乙烯垫的瓶盖将样品密封好。每一采样点要采集2份样品，运输和保存都要在4℃的环境条件下，样品在14天内必须检测完毕，否则要重新采样。

2.2样品前处理

目前，利用挥发性有机物常压下易气化的性质，前处理通常使

用顶空法。顶空法又有静态顶空法和动态顶空法之分。静态顶空法灵敏度低，目前，在挥发性有机物的检测中已很少使用，而动态顶空法灵敏度好，样品中的挥发物质分离和萃取的较充分，应用较多。属于动态顶空法的有闭环剥离法，吹扫捕集法和固相微萃取法。其中，固相微萃取法是近几年发展起来的方法，被成功地应用于地下水挥发性有机物的检测中来。

闭环剥离法，即在一个封闭的环路中，连续地使用高纯度的氦气通过溶液和捕集阱的样品处理方法。此法通过反复循环使样品中的挥发性物质充分萃取和收集，属于动态顶空法的一种。

吹扫捕集法，是目前国内外应用最广泛的样品前处理方法。该方法目前使用自动吹扫捕集仪，在一定吹扫条件下，将地下水中的挥发性有机物吹脱，后送入gc/ms系统中检测，从而定性定量分析地下水样品中挥发性有机物的含量。吹扫条件一般有：载气流速

40ml/min左右，吹扫时间与温度分别为2min~11min和15℃~40℃，后在190℃下吹脱2min，在200℃下保持10min解析干燥。美国环保局epa524.2法应用的就是吹扫捕集法来处理要检测的挥发性样品。该方法减少了前处理的过多步骤，且灵敏度高，操作简便，降低了操作中的voc损耗，大大提高了检测效率，降低了检出限。不足之处在于，吹扫要用到高纯度的氦气，增加了检测成本。

固相微萃取法，最早是在1989年提出，在20世纪90年代兴起的一项新颖的地下水检测技术，与顶空法联合用于挥发性有机物的

测定。采用固相微萃取法，萃取过程分两个阶段，首先，被检测组分从液相扩散穿透到气相中，后又从气相转移到萃取固定相中。被萃取有机物在汽化室内解吸后，依旧靠高纯度的氦气导入色谱柱完成提取，分离，浓缩全过程。以液相萃取液进行的吹扫捕集法法检测地下水的挥发性有机物，在检测样品时，易使捕集阱受到污染，另外还需消耗较多量的气体，而且吹扫捕集法受样品的挥发性和浓度影响较大，不适宜大量水的测定，需要较昂贵的高纯度的容积液。据国外相关研究表明，使用75μm碳分子筛（聚二甲基硅氧烷）（car/pdms）为纤维涂层时，水中挥发性有机物的提取效率最高，比顶空法更有效更优化。除碳纤维外，某些混合树脂筛网，也被用于水中有机物的萃取和富集。

2.3地下水中挥发性有机物的检测

地下水中含有的挥发性有机物，沸点低，易汽化，因此用气相色谱法（gc）来检验其含量是最佳选择。目前，采用气相色谱与质谱联用（gc/ms）来检测是定性定量测定地下水中挥发性有机物的普遍方法。

2.3.1气相色谱法（gc）

氢火焰离子化检测器（hydrogen flame ionization detector，fd），是一种结构简单、灵敏高、稳定性好、响应迅速的方法，利用气相色谱检测地下水中挥发有机物的含量，一般色谱条件为

hp-624.毛细管柱（30m×0.25mm，1.4μm），fd检测器流动相通入