饮用水中嗅味物质的检测技术研究进展

２０１０年第１２期　

第３７卷总第２１２期　广　东　化　工　

ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　１９５　

饮用水中嗅味物质的检测技术研究进展　

丁文捷　

（深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院，广东深圳５１８０５５）　

【摘要】麾　着近年来世界范围内饮用水嗅味事件的不断发生，水中嗅昧问题成为人们关注的热点之一。从感官检测法、仪器检测法和其它检　

测方法三个方面，全面阐述了国内外嗅味物质的检测技术研究进展，介绍了发达国家及国内饮用水水质标准中对嗅味的限定，指出了我国与发　

达国家在饮用水嗅味研究方面的差异及今后发展的方向。　

［关键词】饮用水；嗅味物质；检测　［中图分类号］０６５　［文献标识码】Ａ　［文章编号］１００７—１８６５（２０１０）１２—０１９５—０３　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔａｓｔｅｓ　ａｎｄ　Ｏｄｏｒｓ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　

ｉｎ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　

ＤｉｎｇＷｅｎｊｉｅ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，ＳｈｅｎＺｈｅｎ　５　１　８０５５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｒｕｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　ａｌｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ，ｔｈｅ　ｔａｓｔｅ　ａｎｄ　ｏｄｏｒ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｎ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏＲｅｓｔ　ｉｓｓｕｅｓ．Ｔｈｅ　

ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔａｓｔｅ　ａｎｄ　ｏｄｏｒ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｉｎ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｗａｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｒｅｅ　ｍａｉｎ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｅｎｓｏｒｙ，ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　

ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｉｎ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ａｎｄ　Ｃｈｉｎａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ；ｔａｓｔｅ　ａｎｄ　ｏｄｏｒ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　

近年来由于世界范围内饮用水嗅味事件［Ｉ－４］的不断发生，　

消费者更加关注饮用水中的嗅味问题。国外在饮用水中嗅味研　

究方面起步较早，在分析检测方法和去除技术研究方面已经取　得了很多成果。　我国对饮用水嗅味问题的关注才刚刚开始。开展对致嗅物　

质组成的研究，对饮用水中嗅味物质进行预警分析，进而开展　

嗅味物质的去除研究，从而改善饮用水水质，是目前我国城市　

供水部门亟待解决的问题。致嗅物质的定性、定量检测技术则　是开展上述工作的重要前提和基础，一直以来成为学者们研究　

的课题之一。水中嗅味物质的检测方法一般有感官检测法、仪　器检测法和其它检测方法。　

１感官检测法　

感官分析法是指用人的嗅觉、味觉直接对水中嗅味进行测　

定的方法，主要包括嗅味等级描述法（ＦＲＡ）、嗅阈值法（ＴＯＮ）　

和嗅味层次分析法（ＦＰＡ）等。　１．１嗅昧等级描述法（Ｉ￣ＲＡ）　

ＦＲＡ法是检验人员分别在水样为２０￣Ｃ和煮沸稍冷后闻其　

气味，并用文字描述其嗅味特征的方法。我国采用六级文字描　

述，美国分为七个等级，而日本则将评价标准分为九级，但分　级原理及方法类似。该法虽能直观地表示水中嗅味的强度，但　

由于个人的嗅觉感受程度不同，而且水中余氯对检测结果影响　

较大，误差较大，只是粗略的检嗅法，因此无法有效地进行定　性定量。　１．２嗅阈值法（ＴＯＮ）　

ＴＯＮ法由一定数量的检测人员，在一个无嗅味的环境中，　用无嗅水在具塞锥形瓶中配制水样稀释系列，于（６０￣１）℃的水　

浴上加热，取出水浴后，振荡２～３次，去塞，闻其气味，确　

定刚好闻出嗅味的稀释倍数，并计算出平均嗅阈值。ＴＯＮ值　越大，水中的嗅味强度越大。　该法设备简单、操作简便，适用于检测从几乎无嗅味的天　

然水到嗅阈值上千的工业废水，目前是国内水中嗅味检测的主　要方法。但是该法对评定人员与检测条件要求严格，只能提供　

个整体嗅味强度　无法进行定性。　１．３嗅味层次分析法（ＦＰＡ）　

ＦＰＡ法的检测原理和过程与ＴＯＮ法大体相似，由评定人　员集体评定水样嗅味的强度与特性。但该法不需要稀释水样，　

可对嗅味的种类及强度进行较精确的描述，具有一定的定性和　定量分析能力。　目前该法已被列为水质分析标准方法ｐ　Ｊ，并逐步被欧美　等国的许多水厂采用　ｊ，但此法对分析者的要求很高，并且需　

要专门的培训，在我国只是近两年才开始了这方面的培训与推　广　

感官分析法如果使用经验丰富的评定人员，是一个低成本　

高效率的检测方法。但使用感官分析法检测水的嗅味时，首先　必须确保样品水的卫生安全饮用性，不能使用被细菌、病毒、　寄生虫等有害物感染，或者不能是含有某些危险性化合物的样　

品。必须保证试验环境的无干扰性。由于温度和浓度对感官分　

析方法的影响比较大，且个人主观因素对评测结果的影响也较　大，因此感官分析法最大的缺陷就是无法进行精确的定性、定　

量分析。　

２仪器分析法　

气一质联用技术（ＧＣ—ＭＳ）是目前对水中嗅味物质进行定　性、定量分析的主要仪器分析方法　Ｊ。也有学者ｌＩ　ｕＪ利用气相色　

谱氢离子火焰检测器（ＦＩＤ）进行测定。　

而仪器分析法检测水中嗅味物质的关键在于对这些物质　

的前处理即富集。目前所用的样品前处理技术主要有传统的闭　

环捕集（ＣＬＳＡ）、吹扫捕集（Ｐ＆Ｔ）、液液萃取（ＬＬＥ）、固相萃取　（ＳＰＥ）技术和新型的固相微萃取（ＳＰＭＥ）、液相微萃取（ＬＬＭＥ）、　

搅拌棒吸附萃取（ＳＢＳＥ１等技术。　２．１闭环捕集（ＣＬＳＡ）　

ＣＬＳＡ／ＧＣ—ＭＳ是美国ＥＰＡ规定的测定饮用水中嗅味物质　的标准方法之一ｌｌ１］ｏ　Ｓｕｆｆｅｔ等＿Ｊ　用此法成功地对ＧＳＭ、ＭＩＢ、　

ＩＰＭＰ、ＩＢＭＰ和ＴＣＡ进行了分析。此外，很多学者在ＣＬＳＡ　

的基础上对其进行了改进，提出了中空纤维捕集法（ＨＦＳＡ）　、　开环捕集法（ＯＬＳＡ）　、单向一次性吹脱法（ＬＦＳＡ）［１５１以及用硅　

胶代替活性炭进行捕集后通过热解析进行ＧＣ－ＭＳ测定的方法　

虽然这些方法与ＧＣ—ＭＳ联用，能使目标化合物的损失减　小、富集效率高，可以检测质量浓度低于１　ｎｇ／Ｌ的微量物质，　

但该法预浓缩过程的劳动强度大，不易进行自动化，无法对多　

个水样进行萃取，费时费力，而且回收率较低（一般为３５　％～１０ｏ％），．披难检测到挥发性较小的物质。　２．２吹扫捕集（ＰａＴ）　

吹扫捕集法是富集水中主要挥发性有机物的最常用方法，　

【收稿日期］２０１０．１０－０９　

［基金项目］深圳职业技术学院科研基金资助项目（２２０９ｋ３０７００３　１）　

［作者简介］丁文捷（１９６８－），女，江苏人，高级工程师，从事分析化学的教学与研究工作。

　１９６　Ⅵ　ｖｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　２０１０年第ｌ２期　

第３７卷总第２１２期　

与ＣＬＳＡ法测定嗅味物质相比，省时省力，但由于使用的水　

样量少，方法的灵敏度不如ＣＬＳＡ。Ｇｅｏｒｇｅ等Ｌｌ　通过加盐和　

增加水样量提高了Ｐ＆Ｔ的灵敏度，使得ＧＳＭ、ＭＩＢ、ＩＰＭＰ、　ＩＢＭＰ、ＴＣＡ的检出限可以达到Ｏ．２－５　ｎｇ／Ｌ，线性范围为１　０￣２００　ｎｇ／Ｌ，相对标准偏差低于８％，回收率为８０％～１０３％。　２．３液液萃取ｉｔ：ｃ－Ｅ）　

液液萃取法是传统的预处理方法，也称为溶剂萃取法。常　

用的有机溶剂为己烷　、正戊烷　和二氯乙烷　，对水样中　ＧＳＭ、ＭＩＢ、ＩＰＭＰ、ＩＢＭＰ的检出限可达０．１　ｎｇ／Ｌ，ＴＣＡ的检　

出限达１．０　ｎｅＣＬ，回收率为５８％～９６％，相对标准偏差为３．１　％～１５．１％。　该法操作简单、快速，但方法重复性较差，主要是因为土　

霉味物质为挥发性或半挥发性有机物，在萃取的过程中会发生　不同　２．４　

用洗　固相萃取是利　

脱液洗脱，达　损失。　ＰＥ１　

用吸附剂将水样中的致嗅物质吸附，然后再　

到分离富集的目的。该法对ＧＳＭ和ＭＩＢ　

的检出限可达２　ｎｇ／Ｌ和５　ｎｇ／Ｌ，相对标准偏差为５．４％－７．０％，　回收率为８０％～９２％【２２】。　

与ＬＬＥ相比，ＳＰＥ能显著减少溶剂的用量，处理过程中　

不会产生乳化现象，降低了费用。但该法的缺点是在处理含有　

大量污染物的未知样品时，可能因柱穿透而给准确分析带来困　难，并且需进行多步操作，富集效率受水样过柱速度影响较大，　

样品　２．５　较长。　（ＳＰＭＥ）　

ＳＰＭＥ发展于２０世纪９０年代，是集采样、萃取和富集于　

体的新的样品前处理方法。目前已用于水及藻类培养代谢物　中典型嗅味化合物的定量分析　Ｊ。　

Ｌｌｏｙｄ等　对ＳＰＭＥ．ＧＣ—ＭＳ和Ｐ＆Ｔ－ＧＣ．ＭＳＤ等检测方法　

进行了对比，发现固相微萃取效果优于吹扫捕集法。Ｒｅｂｅｃｃａ　等［２４－２６１将固相微萃取分析ＧＳＭ和２－ＭＩＢ的各种实验条件进行　

了系统研究，如萃取方式（直接萃取与顶空萃取）、加盐浓度、　

水样体积、纤维涂层种类、萃取时间和萃取温度等，确定了最　

佳萃取条件。王利平等Ｌｚ　Ｊ采用ＳＰＭＥ／ＧＣ．ＭＳ测定了实际环　

境水样中的ＭＩＢ、ＧＳＭ和二甲基三硫醚，检出限分别为０．４－０．９　ｎｇ／Ｌ、０．１￣０．６　ｎｇ／Ｌ和５　ｎｇ／Ｌ，相对标准偏差为２．２％－８．０％。　

加标回收率为８８％～１Ｏ５％。　与液液萃取、固相萃取相比，固相微萃取具有操作简单、　样品用量小、快速、稳定性好、重现性好、灵敏度高、无需有　

机试剂和氮吹浓缩等诸多优点，是一种极为有效的分析方法，　但实验过程相对！页琐。　２．６液相微萃取（ＬＰＭＥ）　

液相微萃取是近年来迅速发展的集采样、萃取、浓缩和进　

样于一体的色谱分析样品前处理技术，也称为单滴微萃取　（ＳＤＥ）”…、溶剂微萃取　等。　

马晓雁等＿ｊ２Ｊ采用该法对上海市饮用水水源和某水厂工艺　

出水中痕量的ＧＳＭ和ＭＩＢ进行检测，得到ＧＳＭ和ＭＩＢ的　检出限分别为ｌ　ｎｅＣＬ和５　ｎｅ：／Ｌ，加标回收率为６０％～８０％，相　

对标准偏差均小于１Ｏ％。Ｘｉｅ等＿ｊ　采用顶空液相微萃取一气一　

质联用技术测定ＭＩＢ和ＧＳＭ，用２．５　正己醇５０℃萃取９　ｍｉｎ，相对标准偏差小于５％，线性范围为１０－５０００　ｎｇ／Ｌ，检　

出限为０．０５　ｎｇ／Ｌ，灵敏度高于顶空固相微萃取１个数量级。　

ＬＰＭＥ减少了有机溶剂的使用量，简化了溶剂萃取过程，　缩短了样品的萃取时间，提高了萃取样品后的利用率。　２－７搅拌棒吸附萃取（ＳＢＳＥ）　

１　９９９年Ｂａｈｕｓｓｅｎ等人　提出了搅拌棒吸附萃取法，是继　

ＳＰＭＥ技术之后的又一种无溶剂的用于痕量有机物分离和浓　缩的技术Ｌ３　。原理与ＳＰＭＥ基本相似，在磁力搅拌棒上涂覆