水体中有机污染物的前处理方法及检测技术分析

李 杰

（大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连 116041）

城市污水与工业废水如果随意排放到水体环境中，废水中的有机物就会引起水体严重的有机物污染。有机污染物在生物的氧化分解活动中，将消耗大量的溶解氧，若水体不能正常供给氧气，水中的氧化作用将随之停止，因而导致有机物出现厌氧发酵的现象，在散发恶臭气味的同时，使水中的水生生物也无法继续存活，因此需要通过有效的方法来检测并处理水体中的有机污染物。

1 水体中的主要有机污染物

酚类化合物是当前水体中出现得比较多的化合物，主要包括不挥发酚与挥发酚，且其毒性极强，如果人们摄入酚类物质，就会引发急性中毒症状，若长时间饮用存在酚污染物的水，饮用者会产生神经系统症状，若水中的酚类物质浓度较低，水中的鱼会有异味，浓度较大时，则会使鱼中毒死亡。含酚浓度较高的废水不可用于灌溉农田，否则会导致农作物减产，酚类化合物的来源主要是化工、造纸、炼焦等工业系统排出的废水。

苯胺类化合物易溶于丙酮、乙醚与乙醇，微溶于水，其在空气中会形成氧化反应，使色泽加深。苯胺化合物以及衍生物进入人体后，会损害人体的血液循环系统，并通过作用于肝细胞，引发中毒性损害。二硝基氯苯、三硝基甲苯、硝基苯等属于硝酸苯类化合物，其难溶于水，进入到水体后，会改变水原本的感官性状，同样带有毒性，制革、染料等工业废水中含有大量的硝酸苯化合物。

生活污水与工业废水中都有石油类物质，石油类的碳氢化合物进入水体后处于漂浮状态，会形成薄膜，隔绝外部空气，阻碍水体界面与空气之间的正常氧交换活动，石油也可保持乳化状态或者吸附到水中的悬浮微粒上，被微生物氧化分解后，会大量消耗水体中的溶解氧，从而污染水质、降低水生生物的存活率。

有机磷农药在水环境中极易分解，当水体环境的pH值以及温度出现变化时，农药中有机磷的降解速度将随之加快，但当光照条件与水中微生物的数量发生变化时，有机磷的降解活动也会受到影响。农药生产厂家所排放的废水中，有机磷农药的降解物与产物含量相对比较高，这种污染物不溶于水，但在有机溶剂中易溶[1]。

2 水体有机污染物前处理方法

2.1 吹脱捕集法

有机污染物主要包括半挥发性与挥发性有机物，在对水体中的挥发性有机物实施预处理时，可选择使用吹脱捕集法。该方法是利用吹脱管，并依靠氦气或者氮气可连续地将具有挥发性的有机物吹出，并借助气相转移，使污染物吸附到捕集管上，然后再运用热脱附技术处理有机物，使其进入到气相质谱联用仪或者气相色谱仪上。利用气相色谱仪设备的在线冷柱头进样功能，促使有机物进行收缩与冷凝的动作，再运用快速加热的方法完成进样[2]。这一方法的优势为不会过多地损失组分，样品的使用量也比较少，且该方法的灵敏度极高，因为不需要加入有机溶剂，因此不会造成溶剂污染，而且操作方法简单便捷。

2.2 固相微萃取法

固相微萃取法集合了采样、浓缩、萃取与进样多项工作，分析检测效率高，操作便捷性强，需要的操作时间短，属于高效型前处理方法，且检测中同样不需要添加有机溶剂，可有效避免出现二次污染水环境的问题。该技术所用的仪器并不复杂且不需要运用附属设备，就能够满足现场应用的需求。该方法的灵敏度较高，能够支持超痕量分析活动。固相微萃取有膜保护萃取、顶空萃取与直接萃取三种萃取方式。在萃取环节中，需要将萃取纤维暴露到水样中，萃取纤维带有吸附涂层，完成萃取操作后，可将萃取器针头插入到气相色谱仪器的气化室中，当萃取纤维处于高温载气环境中时，可实现对萃取物的有效解吸，即可进行气相色谱分析。萃取温度、萃取时间、萃取头的膜厚与种类、解吸温度、搅拌效率以及盐效应均会影响最终的处理效果。

2.3 固相萃取法

固相萃取技术综合了液相色谱技术与液相萃取柱，可实现对水样的浓缩、纯化与分离，运用这种方法可使分析物保持更高的回收率，能够有效分离干扰组分与分析物，消除干扰组分给水样分析带来的负面影响。在运用固相萃取法时，需要让水样流过固相萃取柱，目标物即可留存到柱中的吸附剂中，有机溶剂在小柱中流过，洗脱目标物[3]。C18、聚二甲基硅氧烷、HLB、石墨化炭黑都是较为常见的吸附剂。固相萃取法使用的是固体状态的萃取剂，水样中的干扰组分与目标组分处于固相萃取剂上时，形成的作用力存在差异，以此可使其相互分离。这一方法的主要优点是可同时实现对水样的净化与富集，检测灵敏度也能够达到使用标准，且检测速度快，在减少溶剂使用量的基础上，可满足批量处理水样的需求，该方法还显现出良好的重现性。但是成本相对比较高，同时对操作人员的技术要求也比较高，且吸附剂需要进行活化处理。

2.4 液液萃取法

采用液液萃取法时，需要将有机溶剂加入到水样中，有机污染物在有机相与水相中的分配系数与溶解度存在差异，借此可完成分离或者提取有机污染物的目标。在萃取过程中，应正确选择萃取溶剂，以保持较高的萃取效率。选择的萃取溶剂应具有良好的选择性与化学稳定性，还应有较大的萃取容量，容易实现精馏分离与反萃取，通过添加无机盐或者调节水样的pH值也可帮助提升萃取效率。但是这种方法的操作难度相对比较高，萃取过程中需要消耗大量的有机萃取剂，会给水环境带来二次污染，且需要的萃取时间也比较长，若水样的受污染程度较高，萃取过程中会产生沉淀或者乳浊液。

浊点萃取也属于液液萃取技术体系，该方法不需要使用挥发性有机溶剂，因此不会对环境产生影响，其主要借助调整实验参数来实现相分离，将亲水性物质与疏水性物质有效分离。这一萃取技术具有无害化的特点，能够和分析仪器进行联合使用，且操作过程相对简单，可被运用到轻度污染的水、天然水的浓缩萃取中，在重度污染水中应用得相对比较少。

2.5 液相微萃取法

应用液相微萃取法时，需要将萃取溶剂悬挂到微量进样器针端部位，以实现对水样中有机污染物的富集与萃取，使分析物通过扩散作用进入到萃取液中。这一方法灵敏度较高，形成的富集效果更好，可集合浓缩、萃取与采样多种功能，且操作方式较为简单，应用成本也比较低。对萃取溶剂的酸碱性与极性进行调节后，可进行选择性萃取，基质不会对萃取结果造成过多干扰。相比液液萃取法，这种萃取法不需要过多的有机溶剂，形成的污染也比较少，属于环境友好型前处理法，对碱性或者酸性、溶解度较小的有机物进行萃取具有良好的萃取效果。

2.6 加速溶剂提取法

该方法需要在压力与温度均比较高的环境中使用，属于自动化方法。该方法是将水样置于密封容器之中，并提高其内部的压力与温度，再依靠溶剂进行萃取。由于其实际使用的溶剂量较少，不会给基体造成过大的影响，并且萃取效率相对偏高。

2.7 膜萃取技术

通过运用非孔膜可实现对水样的分离富集处理，这一方法的选择性良好，在支持自动化操作的同时，可实现与分析检测仪器的联合使用，提供的处理结果能够满足精密度与准确度的要求。在应用膜萃取技术时，吸取剂与样品不进行直接接触，只在膜的不同侧进行流动，触碰微孔膜表面即可进行传质活动，省略了分离相的环节，减少了对萃取剂的消耗，同时对于萃取剂的要求也比较少，而且可以结合水样的情况，运用高浓度性萃取剂。但是在萃取应用过程中，对于实验条件的要求比较严格，且在痕量富集环节需要消耗大量的时间。聚合物膜萃取技术、微孔膜液液萃取技术与连续流动液膜萃取技术都属于膜萃取技术。

2.8 微波辅助萃取法

微波属于电磁波，具有非热特性、热特性、高频性与波动性，在运用微波辅助萃取法时，主要依靠微波加热的特性实现选择性萃取水样分析物的目标。在进行前处理时，可改变微波加热的参数，实现对有机污染物目标成分的有效加热，从而精准分离与萃取分析物。运用这一方法可以在相对比较短的时间内，实现对多种不同组分的萃取，不需要过多的溶剂量，同时该方法还显现出良好的重现性，且使用范围较广，可对水体中的重金属、有机金属化合物与农药残留物进行萃取，并做好后续检测准备工作。

除了上述前处理方法外，还可以运用分离科学体系中的超临界流体萃取技术。由于超临界流体性质特殊，密度高，可对不能溶于气体中的物质进行有效溶解，且与气体相似，渗透力较强，同时粘度比较低。该技术可以极快的速度从水样中分离被测物质，这种超临界流体不具有毒性，纯洁度较高，还具有相对惰性的特点，将其应用到有机污染物的前处理过程中，不会产生残留物，且萃取压力与萃取温度较为安全，可满足自动化应用需求。

3 水体有机污染物检测技术的应用

3.1 色谱分析技术

液相色谱法与气相色谱法是水样有机污染物检测中较为常见的检测手段，需要运用不同的检测仪器完成对水样的精准检测，在一些情况下，联合使用质谱色谱多种检测技术能够形成较高的检测效果。对气相色谱分析技术与光离子化验检测器、氮磷检测器、火焰光度检测器、电子捕获检测器与氢火焰离子化检测器进行联合使用，可实现对水样中挥发性有机污染物的检测。色谱技术能够对较为复杂的水环境中的有机物进行检测，但是其对于样品有着较为严苛的预处理要求，需要使用大量的精密化仪器设备[4]。气相色谱系统中的流动相属于惰性气体，大多选择氦气或者氮气，聚硅氧烷为固定相，借助这种检测技术可对水体中热稳定性较强、沸点较低且具有挥发性的有机污染物进行有效检测。

卤代烃是工业生产中经常需要使用的有机溶剂与化工原料，主要被应用于金属干洗、脱脂与清洗中，借助排放、泄漏与挥发等方式进入到地下水系统中，造成水污染问题，水体中的卤代烃污染物主要有三氯乙烯、三卤甲烷等，这些物质具有致癌性，对人体危害极大。对这类物质进行检测时，可充分利用其特性，借助毛细管气相色谱技术与固相微萃取技术进行预处理与检测，需要使用石英毛细管柱、电子捕获电测器与气相色谱仪，可实现对水样中的卤代烃的检测。

针对热稳定性较差、沸点比较高、分子量较大的有机污染物，可选择高效液相色谱检测技术，首先利用固相萃取法或者溶剂萃取法完成前处理，检测时主要使用中等极性柱、弱极性柱或者非极性柱。检测设备主要为电化学检测器、荧光检测器及紫外光度检测器，紫外光度检测器的检测范围较大，基本可以检测出大多数有机物，荧光检测器在多环芳烃类有机物中有较好的检测效果，针对没有荧光的检测对象，可利用荧光剂进行反应。电化学检测器主要可对联苯胺类有机物进行检测，二极管阵列检测器可提供分辨率较高的光谱信息与色谱信息，光电离检测器在进行多环芳烃物质检测时可显现出良好的选择性与灵敏度。

3.2 光谱技术

利用红外光谱法也可实现对水中有机污染物的检测，这种检测方法属于定性检测技术，不同类型的有机污染物在红外光谱吸收上显现出明显的差异，这种差异具体体现在有机污染物对于指定光谱的形态、位置、数目与强度上，借助这种差异即可实现对目标的检测，以此为依据可确定有机污染物的数量与种类。这种方法经常被运用到水质检测中。分光光度法则是凭借有机污染物在吸光度上显现的差异进行检测，能够提供有机污染物的定量与定性检测结果，且分光光度法的检测速度极快，具有显色效果稳定的优势，同时不会产生过高的检测成本。

3.3 传感分析技术

传感分析技术主要包括生物传感技术与非生物传感技术。如果有机污染物在水中的溶解度相对比较低，同时含量也较低，那么就可以利用传感技术进行检测，并通过混合信号、光学信号与电化学信号来辅助检测工作，电磁传感技术对水中有机物的检测具有良好的使用效果[5]。将障碍光谱技术与纳米碳材料进行结合，开发出自组装式单分子层平台，如果芳香分子相同，则可形成超分子的相互作用，以此建立传感机制，发挥出点对点阻抗传感器的作用，以检测水中的有机物多环芳香烃。

3.4 生物免疫分析技术

生物免疫技术属于微量分析方法，是将先进的现代检测技术与被检测对象的抗体抗原反应进行结合，这一方法不需要使用过多的设备，且检测速度较快，显现出的选择性也比较强，灵敏度相对较高。该方法具体包括酶免疫法、放射免疫法与荧光免疫法，其中酶免疫法在水样有机污染物的检测中应用得比较多[6]。使用酶免疫检测法可简化样本纯化环节与前处理环节，只需要相对比较短的时间，就能够实现对大量样本的分析。但是该方法的精密度相对比较低，制备抗体的过程也较为复杂，而且制备的抗体可能会显现出特异性，因此大多数情况是将其运用到单个有机污染物的检测工作中，在运用液相色谱法或者气相色谱法时，可将免疫分析技术作为补充技术进行应用。

4 结论

本文主要分析了水体有机物污染的前期处理方法以及检测技术，通过前期处理工作可以为后续的检测工作做好准备，以提高检测的精准度。考虑到水体污染问题逐渐呈现出复杂化的变化趋势，所以相关人员应该在现有的技术基础上，更新检测技术，以提高检测的精准度与检测效率，并降低检测成本，同时也要不断升级检测系统。