吹扫捕集法测定固废浸出液中挥发性有机物

许 昕

(上海外高桥保税区环保服务有限公司，上海 200131)

随着社会的发展，固体废弃物的产量逐年攀升。随着科技的进步，固体废弃物的资源化利用率将会逐步提高，会逐步形成并完善行业内和行业间的综合回收利用。符合循环经济的“3R”原则，是实现可持续发展的必由之路[1]。固体废弃物具有潜在回收利用价值的同时也具有巨大的危害性。由于固体废弃物的不规范处置，在天然水体的酸性环境中，其浸出液含有各种有毒的挥发性有机物，影响了大气、水和土壤的质量，经过迁移和转化最终直接或间接威胁到人类的身体健康和生活质量[2]。为防治危险废物造成的环境污染，加强对危险废物的管理，保护环境，保障人体健康，国家环保部在2007年出台了危险废物鉴别浸出毒性鉴别标准，危险特性符合标准规定的技术指标的固体废物属于危险废物，须依法按危险废物进行管理[3]。在研究固体废弃物对环境的危害和综合利用的过程中，都要对固体废弃物进行检测。因此，对固体废弃物浸出液中有害物质的检测方法进行研究，有一定的借鉴意义和实用性。本研究采用吹扫捕集气相色谱质谱法建立了一种固废浸出液中12种挥发性有机物的检测方法。

1 实 验

1.1 实验条件

Atomx Tekmar吹扫捕集装置：吹扫气为高纯氮气、进样体积5 mL、吹扫时间11 min、吹扫流量40 mL/min、吹扫温度20 ℃、解析时间2 min、解析温度250 ℃、烘烤时间5 min、烘烤温度280 ℃。

安捷伦7890A气相色谱：载气为高纯氦气、进样口温度200 ℃、分流比10∶1、恒压模式压力30 psi、色谱柱DB-VRX毛细管柱60 m×0.25 mm、膜厚1.4 μm、升温程序45 ℃保持10 min ,以12 ℃/min升温到190 ℃,保持2 min,再以6 ℃/min升温至225 ℃,保持1 min。

安捷伦5975C MS条件：电离模式EI、质量范围M/Z：35～350、质谱检测器采用全扫描模式和选择离子模式进行测定、四级杆温度150 ℃、离子源温度230 ℃、传输线温度155 ℃、电离电压70 eV[4]。

1.2 样品的前处理

准确量取40 g固废样品和400 mL去离子水装入带有0.7 μm微孔滤膜的零顶空提取器中，用氮气吹出零顶空提取器中的空气，装在翻转震荡器上，以(30±2) r/min翻转震荡18 h，用氮气将固废浸出液压入注射器并转移到吹扫瓶中待测[5]。

2 结果与讨论

2.1 方法线性范围及检出限

配制54种VOCs混标的浓度为4 μg/L、8 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、80 μg/L的标准系列溶液，按以上仪器条件进行上机分析[6]。对目标化合物不同浓度下的峰面积进行线性回归分析。再配制0.5 μg/L的54种VOCs混标，上机检测并进行信噪比分析。12种VOCs的定量离子辅助离子质荷比、保留时间、相关系数、回归方程及信噪比见表1，结果表明，在以上实验条件下，12种目标化合物的线性相关系数均大于 0.99。在0.5 μg/L的浓度下12种VOCs的信噪比均大于3，因此可以确定方法的检出限为0.5 μg/L。

表1 12种VOCs的定量离子辅助离子质荷比、保留时间、相关系数等Table 1 Mass charge ratio, retention time and correlation coefficient of 12 VOCs ions

2.2 方法精密度及加标回收率

为验证方法的可靠性，取40 μg/L浓度点的标准溶液分别测6次。甲苯-d8和对溴氟苯的回收率如表2所示，平均相对误差、相对标准偏差如表3所示。可以看出，12种VOCs的回收率范围在80%～120%之间，平均相对误差、相对标准偏差(RSD)均在5.0%以内，均满足分析要求。

表2 甲苯-d8和对溴氟苯的回收率Table 2 Recovery of toluene-d8 and p-bromofluorobenzene

表3 平均相对误差和相对标准偏差Table 3 Mean relative error and relative standard deviation

2.3 标准物质色谱图

按照以上方法，12种VOCs标准物质色谱图如图1 所示。由图1可知12种VOCs的峰型满足分析要求，分离度计算公式：R=2(tR2-tR1)/(w1+w2)，其中tR-保留时间、w-峰宽。R越大，表明相邻两组分分离越好。当R=1.5时，分离度可达99.7%。通常用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。通过仪器自动计算得出目标化合物与相邻色谱峰的分离度均大于1.5。因此，可知此检测方法满足分析要求。

图1 12种VOCs标准物质色谱图Fig.1 Standard material chromatogram of 12 VOCs

3 实际固废浸出液样品分析

将以上检测方法应用于实际样品的检测，准确量取40 g某厂的固废样品和400 mL去离子水装入零顶空提取器中，用氮气吹出零顶空提取器中的空气，装在翻转震荡器上，以(30±2)r/min翻转震荡18 h，用氮气将固废浸出液压入注射器并转移到3个吹扫瓶中待测。3瓶样品分别上机检测，仪器的回收率见表4。可以看出，三组中都有良好的回收率，甲苯-d8和对溴氟苯的回收率范围均在80%～120%以内。检测结果如表5所示，色谱图如图2所示。可以看出，色谱图的分离度和峰形较好，能够满足分析要求。固废样品中有部分有机物检出，但均未超过限值，此样品不属于危险废弃物。经过对实际样品的以上分析，可知此方法适用于固废浸出液中12种挥发性有机物的检测。

表4 实际样品的加标回收率Table 4 Standard recovery of actual samples

表5 实际样品的检测结果Table 5 Test results of actual samples

图2 实际样品的色谱图Fig.2 Chromatogram of actual sample

4 结 论

建立了一种 吹扫捕集气相色谱质谱法测定固废浸出液中挥发性有机物的方法。该方法采用吹扫捕集的方式进行前处理，与传统液液萃取的前处理方法相比具有节约、环保、快捷、准确的特点。该方法采用内标法定量，与外标法相比其检测结果的重现性、准确性更好。甲苯-d8和对溴氟苯的回收率在80%～120%之间，变异系数均在3%以内，方法的检出限为0.5 μg/L，以上参数均满足分析要求。通过固废样品的实测，可知该方法适用于固体废弃物浸出液中挥发性有机物的检测。是一种非常有效和实用的检测方法。