益阳市不同水体中苯系污染物的研究

李 媛，董 萌，钟桐生，何世会

（湖南城市学院，湖南 益阳 413000）

我国有82%的人饮用浅井和江河水，其中受到有机污染的饮用水人口大约1.6亿。一项调查显示，自来水中测出化学污染物有两千多种，其中有部分为致癌物质或促癌物质[1]。近年来，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存，保护环境刻不容缓[2-3]。益阳是一个水资源丰富的城市，近年来工业发展迅速，不可避免的会带来一系列的环境污染问题。同时资江中船只川流不息，石油等气体泄漏也会污染水体。在污染水体的化学物质中，苯系物是一类不容忽视的有机污染物。苯系物对人体伤害极大，其中慢性苯中毒会刺激皮肤，眼睛和上呼吸道，长期吸入苯能导致再生障碍性贫血，彻底摧毁造血功能可发生致命的疾病和导致白血病。苯系物的测定方法有很多，比如气质联用色谱法[4]，直接进水样气相色谱法及萃取法测水中苯系物，顶空--气相色谱法，液--液萃取毛细管柱气相色谱法，吹扫捕集-气相色谱法，利用毛细管柱测定水中的苯系物等。其中气相色谱法测定苯系物含量，准确，快速，简单。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

KQ-500DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），800型离心沉淀机（常州市国华仪器厂)，SP-6890型气相色谱仪（山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司），OV-17气相色谱毛细管柱（30 m×0.32 mm×0.5 µm，固定相OV-17交联，理论塔板数＞2500块/米，最高使用温度270 ℃）。甲醇（天津市富宇精细化工有限公司），丙酮（天津市富宇精细化工有限公司），氯仿（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），乙腈（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），苯（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），甲苯（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），苯乙烯（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），邻、间、对二甲苯（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），无水碳酸钠（天津市富宇精细化工有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液的配制

标准溶液的配制：分别准确量取51 μL苯，59 μL 甲苯，57.5 μL 苯乙烯，59.3 μL 间二甲苯，58.7 μL对二甲苯，58.9 μL对二甲苯到6个50 mL容量瓶中，加甲醇定容至50 mL，涡旋震荡使其混匀。取与上相同量的苯系物混合配制成体积为50 mL的母液，保存待用。

1.2.2 不同有机溶剂富集苯系物的效果比较

（1）环己烷萃取

分别取（1 mL，5 mL，10 mL）环己烷置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的离心管中，超声30 min，分液漏斗分液，取上层有机相，加入无水硫酸钠，直到不溶解为止，转速4000 r/min离心30 min，取有机相待测。

（2）氯仿萃取

分别取（1 mL，5 mL，10 mL）氯仿置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的离心管中，超声30 min，分液漏斗分液，取下层有机相，加入无水硫酸钠，直到不溶解为止，转速4000 r/min离心30 min，取有机相待测。

（3）乙腈萃取

分别取（1 mL，5 mL，10 mL）乙腈置于有10 mL（100 μg/L）苯系物混合液的离心管中，超声30 min，分液漏斗分液，取上层有机相，加入无水硫酸钠，直到不溶解为止，转速4000 r/min离心30 min，取有机相待测。

1.2.3 不同水样的采集和前处理

准备好采样瓶，分别采集地表水、湖泊水和江河水的水样，贴好标签，记录采样时间与地址，冰箱保存。已采集好的水样净置两小时，取10 mL于20 mL离心管中，加入10 mL氯仿萃取，超声30min，分液漏斗分液，取下层有机相，加入无水硫酸钠直到不溶解为止，转速4000 r/min离心30 min，取出上清液待用。

1.3 气相色谱检测条件

色谱柱：OV-17石英毛细管（30 m×0.32 mm×0.5 µm）；柱温箱升温程序：40 ℃保持 1 min，然后以10 ℃／min升温到120 ℃，保持3 min；载气：氮气≧99.99%，压力0.05 MPa， 氢气0.05 MPa，柱头压0.05 MP，氢气0.05 MPa，柱头压0.05 MP。进样口温度：230 ℃，进样量：2 µL；检测器：FID检测器，检测器温度：250 ℃。

2 结果与讨论

2.1 苯系物混标溶液色谱图

用色谱环己烷分别稀释苯，甲苯，苯乙烯，邻二甲苯，间二甲苯，对二甲苯混合标准母液配制成一系列不同浓度的混合标准溶液，取2 µL进样分析，得到苯系物的混合标准溶液色谱图，如图1所示。

色谱图中由于对二甲苯和间二甲苯是同分异构体，其出峰时间很接近，所以谱图重合，没有分开，其余几种苯系物分离完全，色谱峰左右对称，峰宽较小，无拖尾现象，效果比较满意。

图 1苯系物混标溶液色谱图

2.2 方法的线性范围和检测线

配制一系列标准溶液,按给定色谱条件试验，以峰面积（y）对各组分质量的浓度(x)作图得出回归方程；以3倍信噪比计算最低检测限。得到各种苯系物的回归方程、线性系数和最小检出限如表1。

表1 苯系物的回归方程、相关系数及检测限

2.3 不同萃取方法的加标回收率比较

根据方法2.2.2，先用相同体积的不同有机溶剂对加标浓度为100 μg/L的空白水样进行萃取，得到其加标回收率。根据得到的回收率选择最佳溶剂继续进行所加溶剂体积不同的萃取效果比较。

表2 三种溶剂萃取的加标回收率结果对比（n=6）

环己烷的萃取回收率在 92.29%～108.03之间，RSD在2.8%～4.1% 之间；氯仿的萃取回收率在97.50%～103.51% 之间，RSD在1.7%～3.1之间；乙腈的萃取回收率在93.92%～108.94% 之间，RSD在1.5%～4.2% 之间。三种萃取剂中氯仿的回收率最高，环己烷次之，乙腈最小。根据相似相溶原理，可能是由于氯仿的极性与苯系物最接近导致的萃取效率较高。

表3 加入不同体积氯仿的加标回收率结果对比（n=6）

加入 1mL氯仿萃取的平均加标回收率在92.41%～102.62%之间，RSD在 1.3%～3.9% 之间；加入 5mL氯仿萃取的平均加标回收率在97.50%～103.51% 之间，RSD在1.7%～3.1之间；加入 10 mL氯仿萃取的平均加标回收率在99.50%～102.51% 之间，RSD在1.2%～3.1% 间。用10mL的氯仿萃取回收率是最高的，萃取液的体积越大，饱和度越低。根据吉布斯定理，苯系物向萃取剂移动的趋势越大。

2.4 水样检测

按照实验方法 2.2.3处理水样并进行色谱检测，得到不同水样的色谱图如图 2-4，从图中可以看出在保留时间段无色谱峰，说明所采的水样并没有发生苯系物的污染。

图2 地表水水样色谱图

图3 湖泊水水样色谱图

图4 江河水水样色谱图

3 结论

本研究利用气相色谱法检测益阳不同水体中苯系物的含量。研究采用不同有机溶剂萃取水中苯系物，得出氯仿是较理想的的萃取剂。同时还考察了不同体积的氯仿对苯系物的萃取效果，得到加入的有机相越多，萃取效果越好，但考虑到氯仿的毒性以及环保问题，所以选用10mL的氯仿作为最佳体积对水样进行分析。该方法检测限为10 ug/L，相对标准偏差也小，线性良好。同时在该方法的监测下，益阳市的水体并没有发生苯系物的污染，水质状况良好。

[1]蔡树伯, 赵辉, 刘呈波.水体污染概况及防治对策[J].资源与环境科学, 2010 (6)：284-285.

[2]胡国华, 谢华英, 李广源等.流域径流量演变规律研究[J].湖南水利水电, 2014(2)：48-51.

[3]查建溪, 林惠芳, 张巧红等.低浓度苯系物对作业工人的健康影响[J].职业与健康, 2010 (16)：1828-1829.

[4]王富军, 李凝, 黄元.气相色谱—质谱法对6种苯系物的测定[J].广东化工, 2014 (14)：215-216.