范华伟 彭 雄
(1攀枝花市环境监测中心站 四川攀枝花 617000 2攀枝花市西区监测站 四川攀枝花 617000)
目前,有机物污染问题已经成为了全世界研究的课题。水污染的产生,主要是废水不达标排放,造成有机物超标,威胁着人们的身体健康以及水环境中的生物。因此,加大废水中有机污染物监测,有着重要的意义。废物中含有的有机污染物类型较多,若想实现高效监测,要合理选择监测方法。现结合具体实践进行分析。
废水中的有机物质,具有以下共性:(1)由碳氢组成;(2)大部分有机物质可以化学氧化或者被微生物氧化,碳和氧能够生成二氧化碳;氢和氧可生成水。废水中的有机物,其在化学氧化环节以及生物氧化环节,污水中含有的有机物质越多,消耗的氧量越多,所以在监测过程中化学需氧量和生化需氧量作为废水中有机污染综合指标进行监测。此外,持久性有机污染物,即POPS,由于其具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性,并可通过各种环境介质(大气、水、生物等)能够长距离迁移对人类健康和环境具有严重危害,越来越受到监管部门的重视。
本方法利用监测目标化合物或衍生后的化合物对特定波长具有吸光性,利用朗伯—比尔定律(A=lg(1/T)=Kbc,吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比)进行定量分析。如红外法测油类,快速消解-光度法测化学需氧量等等。
针对废水中持久性有机污染物,其在生态环境中污染含量低、结构复杂、干扰因素多等,对采用的分析方法要求灵敏度高、抗干扰强、结果准确。主要采用色谱分析法,包括气相色谱法、高效液相色谱法。近年来,我国经济技术水平的上升,色谱-质谱联用技术,分别利用色谱的优良分离效果,质谱定性以及通用的检测能力,越来越得到了广泛应用[1]。
容量法,根据指示剂的颜色变化指示滴定终点,然后观察标准溶液消耗量,按照标准溶液与目标物化学反应关系,计算出最终结果。常用碘量法测溶解氧,生化需氧量,重铬酸钾法测化学需氧量等等。
电化学法,原理是将试液作为化学电池的一个组成部分,利用该系统的某种电化学参数(如电阻、电流、电流-电压曲线、电导、电量或电位等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。该方法操作方便,应用广;既可定性,又可定量;既能分析有机物,又能分析无机物,在废水连续自动监测多有应用。
3.1.1 实验室分析
生化需氧量分析基于培养前后溶解氧浓度变化,分析方法主要有两种,碘量法和膜电极法。前者方法经典、简单,但色素、碘化物等因素干扰多影响准确性。膜电极法根据分子氧透过选择性膜的扩散速度测定水中溶解氧,简单、快速、干扰少。
化学需氧量,我国规定以强酸加热条件下,能被重铬酸钾氧化所消耗氧化剂的量。重铬酸钾法,干扰条件多,此法要严格按照规范进行操作及测定,如高浓度氯干扰及消除,加热温度、回流时间、消耗氧化剂剩余量,滴定液温等等[2]。
3.1.2 废水连续监测
为时刻掌握废水排放情况,监管部门或企业自身需对企业排污口多个指标进行连续监测。化学需氧量是必测指标之一,根据氧化剂不同分为两大类连续监测仪器。(1)重铬酸钾法,有库伦滴定法、分光光度法;(2)其他方法,有臭氧氧化法和高温催化法。重铬酸钾法符合国标GB11914-89,与手工法有较好关联性。后两种在国外使用较多,方法简单,成本较低,维护容易,但目前还没被国标引用,仅作参考使用。
酚在很多企业都会使用会产生,无法避免会产生含酚废水。目前来说,废水酚类的监测,主要方法包括4-氨基安替吡光度法、蒸馏后溴化容量法以及薄层色谱法等[3]。分析时要注意总酚和挥发酚的区别即是否预蒸馏。目前在光度法基础上衍生出流动注射仪法,可连续大批量分析样品,大大节省分析人员时间,结果准确,重复性好。
在常温下,沸点50℃至260℃的各种有机化合物称之为挥发性有机物。挥发性有机物根据其挥发性一般采用顶空或吹扫捕集作为前处理进样设备,用气相色谱或气相色谱质谱进行分析。较清洁水或浓度较低建议使用吹扫捕集,此法检出限较低[4]。浓度过大或含油废水样品为避免污染仪器系统,带来交叉污染建议稀释后使用顶空法进样。
其他有机物统称为半挥发性有机物。若样品浓度能满足检出限等分析要求,且不需要转换样品相态,可采取直接进样分析,如水质乙腈的测定直接进样/气相色谱法。其他物质均需要采用适当的前处理方式才能上机分析。如样品浓缩,净化、转相等。有机物的浓缩常用有两种,固相萃取和液液萃取。固相萃取使用有机试剂少、污染小、耗时少等优点,由于固定相填料种类和数量一定,在选用时应根据目标物化学性质以及样品浓度选择合适固相萃取小柱。液液萃取根据萃取剂能萃取大部分有机物质,使用广泛、萃取效率高。样品净化一般根据目标物和其他干扰物质在物理化学等方面差异性使其分离达到净化,如利用膜去除颗粒物,无水硫酸钠去除水分,固相净化小柱利用固定相对目标物或干扰物的固定作用,达到两者分离实现净化等等。废水样品中成分复杂,干扰多,选择合适的前处理方式至关重要。一定要根据样品具体情况,选择适当的处理方式,并在处理过程中严格控制每一步操作,只有这样才能得到一个较准确的结果。
油类物质主要分为石油类与动植物油类。现阶段,废水采用的检测方法主要为红外分光光度法。此方法为利用油类物质在萃取剂-四氯化碳与水的不同溶解度,多次萃取将水中油类转移到萃取剂中,定容后用红外分光光度计检测得到结果。此法萃取效率高,结果准确,但萃取剂为四氯化碳,挥发快,有较大毒性,对实验室人员和环境存在较大危害。目前已经出台《水质石油类的测定 紫外分光光度法,试行(HJ970-2018)》,采用毒性较小的正己烷作为萃取剂,污染较小。
综上所述,废水中有机污染物监测方法的选择,直接影响着监测工作的开展效率。在具体实践中,结合不同类型的废水,选择相应的监测方法,开展有机污染物的监测。