现代环境监测有机分析新方法与新技术及其应用

施婵丽，胡岱福

（宁波鸿蒙检测有限公司，浙江宁波 315000）

近年来，随着环境监测市场的蓬勃发展，环境监测已经成为社会生活的一部分。因为有机污染物毒性高、对动植物和人体以及环境皆产生极大的危害，因此对有机物的分析依然是环境监测领域中的热门话题。构建生态文明社会始终是人类发展的目标，同时保护生态环境同样是目前当今时代每个人需要尽到的职责。运用环境监测技术可以对生态环境质量进行实时监测，其起到很重要的保护作用。若由于人类本身对环境保护这个责任意识比较淡薄，就没有办法有效实现对生态环保的根本目标，所以就要整个社会对生态环保给予一定重视度，合理运用环境监测体系最终目的，就是将其在生态环保当中的运用效果充分体现出来。本文首先介绍了有机分析中常用的方法及其应用，然后对部分有机物的新方法进行描述。

1 气相色谱法及气相色谱质谱法

1.1 气相色谱法

气相色谱法因检测器选择性多、灵敏度高、适用范围广，在环境检测领域中已得到普及。最常用的氢火焰离子化检测器（FID）在环境有机分析中应用最广，结合直接进样法、顶空进样法或吹扫捕集法等，可以检测环境样品中的挥发性有机物如非甲烷总烃、苯系物、挥发性卤代烃、醇类等有机化合物；结合液液萃取法、索氏提取法、快速溶剂萃取法，可以检测环境样品中的半挥发性有机物如酚类、酞酸酯类、石油烃等有机化合物。与FID相比，使用频率次之的是电子捕获检测器（ECD），因ECD只对电负性化合物有响应且响应极高，最小检测量可以达到10-13g，可以检测环境样品中的挥发性卤代烃、氯苯类、硝基苯类、烷基汞、多氯联苯类、有机氯农药等有机物。除FID和ECD之外，气相色谱在环境检测领域中应用较广的为硫磷检测器（FPD），该检测器对含硫、含磷的化合物有专门的响应，含硫化合物如甲硫醇、乙硫醇、二硫化碳，含磷化合物最主要为有机磷农药，如甲基对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏等。与FPD较为接近的为氮磷检测器（NPD），NPD对含氮、含磷化合物有专门的响应，含氮化合物如乙腈等，含磷化合物同硫磷检测器。

1.2 气相色谱质谱法

气相色谱质谱法兼具气相色谱的分离功能，增加了质谱辅助定性，定性更加准确，目前在环境监测领域中已广泛运用。水和废水、土壤和沉积物中的挥发性有机物可以将吹扫捕集或顶空进样器与GC-MS连接进行测定，空气和废气中的挥发性有机物可以将热脱附仪或苏玛罐进样分析系统连接进行测定。水和废水中的半挥发性有机物可以通过液液萃取、固相萃取、衍生萃取法后，再利用GC-MS进行定性定量分析。空气和废气中的半挥发性有机物可以通过溶剂解吸、索氏提取后，再利用GC-MS进行定性定量分析。土壤和沉积物中的半挥发性有机物可以通过索氏提取、加速溶剂萃取、超声萃取、微波萃取后，再利用GC-MS进行定性定量分析。

近年来，挥发性有机物和半挥发性有机物的监测仍然是环境监测的两大重点。挥发性有机物因为沸点低、挥发性强，对人体健康造成较大危害。在当今时代以及科技快速发展影响下，尤其是信息技术发展已经大量运用于国内各领域，环境监测领域也同样如此。整体来看，环境监测中运用信息技术就是使用信息技术中特有的无线传感网络技术，运用这个技术在短时间内可以把已经完成的监测后期环境数据信息传送到指定的数据处理中心。由此为有关工作人员进行生态环保工作时提供更安全可靠准确的数据信息。跟其他类型的环境监测技术对比，这种技术当中的PLC技术的运用优势就在于其有非常强的适用性，可以用在环境条件较恶劣的情况下进行监测操作。其次，这项技术还具备非常多的有效特性，比如防灰尘以及抗震等功能，能够通过这种技术对农作物在防洪水以及抗旱灾等方面进行远程监控管理工作。目前挥发性有机物的监测方法在环境监测领域愈加成熟，近几年环境监测领域行业标准已出台和更新较多方法。比如《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定 气相色谱法》HJ 38—2017代替HJ/T 38—1999，用气袋或者玻璃注射器采集气体样品，直接注入带FID检测器的气相色谱仪中分别测得甲烷和总烃的浓度。《环境空气 挥发性有机物的测定 罐采样气相色谱质谱法》 HJ 759-2015利用罐采样，低温浓缩再脱附，然后通过GC-MS定量分析测定环境空气中67种挥发性有机物。《土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》 HJ 605—2011利用吹扫捕集浓缩样品中的目标物，然后通过GC—MS定量分析测定土壤和沉积物中65种挥发性有机物。半挥发性有机物包括多环芳烃、多氯联苯、苯胺类、酞酸酯类、硝基苯类、酚类化合物、有机氯农药、有机磷农药等，因其毒性高、生物累积性强、不易降解等特性，对人体和环境危害极大。因此多环芳烃、多氯联苯基本推荐GC—MS法测定，当部分化合物存在干扰可采用双柱定性。比如土壤和沉积物中多环芳烃的测定一般采用《土壤和沉积物 多环芳烃的测定 气相色谱-质谱法》HJ 805—2016，水和废水中多氯联苯一般采用《水质 多氯联苯的测定 气相色谱-质谱法》 HJ 715-2014。

2 液相色谱及液相色谱质谱法

2.1 液相色谱法

液相色谱法对化合物的适用范围广，可以弥补气相色谱无法分析高沸点化合物、热不稳定性化合物或难挥发化合物。目前，水和废水、空气和废气、土壤和沉积物中的醛酮类化合物、多环芳烃、酞酸酯类、草甘膦等可以通过固相萃取、液液萃取、索氏提取等前处理步骤后再利用HPLC进行测定。

2.2 液相色谱质谱法

液相色谱质谱法因仪器昂贵，在环境监测分析的运用并没有普及。2017—2019年，水和废水、土壤和沉积物中的硝基酚类、氨基甲酸酯类、苯胺类可以根据发布的标准方法通过高效液相色谱-三重四级杆质谱法进行测定，解决了现有手段不易测定这几类化合物的难题。

液相色谱法可以选择二极管阵列检测器、紫外检测器和荧光检测器，尤其是荧光检测器可以达到很低的检出限，例如多环芳烃采用HPLC方法，其灵敏度远高于GC-MS方法，可以满足更低检测浓度的需求。因此在相同化合物选择不同检测方法时，可以根据执行标准的推荐方法及其限值以及客户的要求来确定合适的检测方法。液相色谱质谱法因其前处理方法简单、样品量少、检出限低、对环境友好，是非常值得推广的一种分析手段。

3 环境激素测定的新方法

环境激素又名环境内分泌干扰物或环境雌激素，是环境中天然存在或因为人类活动而释放到环境中的，对生物系统的生长与发育产生促进或抑制作用的化学物质[1]。环境激素主要包括天然雌激素和合成雌激素、植物雌激素、类雌激素环境化学物质。类雌激素环境化学物质包括农药、多氯联苯、多环芳烃、邻苯二甲酸酯类等。余宇燕等[2]利用免疫分析方法检测环境激素类物质2，4-二氯苯酚，相比传统色谱分析法，该方法具有分析时间短、前处理简单、快速灵敏的特性，对痕量环境激素的检测有指导意义。Michal Bitttner等人利用重组酵母固定化技术，对3种不同酵母进行培养，然后进行重组，最终获得一种可以快速即用的变种[3]。该变种可以快速检测环境及环境样品中的雌激素或雌激素类化合物，具有特异性强、灵敏度高、成本低廉、安全可靠等优点。

4 测定三嗪类除草剂的新方法

三嗪类除草剂又叫均三氮苯类除草剂，可以控制植物生长、预防农田杂草生长，因此使用范围非常广泛。已知的三嗪类除草剂有西玛津、莠去通、西草净、阿特拉津、仲丁通、扑灭通、莠灭净等。在使用过三嗪类除草剂之后，该类化合物会在植物和环境当中产生残留，通过食用的方式进入人体或是动物体内，从而对人们的生命健康产生威胁。因此建立环境中三嗪类除草剂的测定方法对控制和减少该类化合物的污染具有重要意义。常用的传统预处理方法包括液液萃取（LLE）、固相萃取（SPE）、索氏提取、快速溶剂萃取（ASE）。传统LLE法和索氏提取法消耗大量有机溶剂，操作烦琐费时，提取效率不稳定，对操作人员的健康存在不利因素。SPE方法是近年来常用的富集方法，虽然主要为富集和洗脱，但相对昂贵，步骤多，样品处理时间长。ASE萃取效率高，但是因仪器设备价格昂贵，样品处理时间相对较短，目前在环境固体样品前处理中被推广使用。但是以上几种前处理方法对溶剂的消耗量均较大，不利于环境健康，因此有必要对此类样品的预处理进行优化，减少前处理步骤，减少溶剂使用量，提高检测灵敏度，降低检测限。固相微萃取（SPME），这是一种集采样、萃取、富集于一体的新型样品前处理方法，具有操作简单、速度快、灵敏度高等优点。Rocha等利用SPME技术对地下污水中三嗪类除草剂进行了净化和富集，对影响萃取效果的因素，如盐浓度、样品体积、提取时间、注射时间等因素进行了优化，取得了良好的效果。

5 胶束增敏荧光光度法测定草萘胺含量

草萘胺是一种酰胺基高效广谱除草剂，应用于多种水果、蔬菜和农作物上，许多国家主要用于防治一年生单子叶杂草和一些阔叶杂草。该药物具有共轭双键体系，有一定的刚性结构，因此在特定条件下会发出一定的强度的荧光。迄今为止，草萘胺的检测方法主要有HPLC等，有的需要较为昂贵的精密的仪器，或者是在实验的过程中一定要严格控制其反应条件，且操作步骤复杂繁多。利用荧光光谱法探索5种有序介质Triton.X-100、SDS、CTMAB对草萘胺荧光光谱性质的影响。结果显示CTMAB对草萘胺荧光增敏效果最好。在此背景下，建立了一种通过CTMAB增强荧光光谱法测定草萘胺含量的方法。并将本法用于十几种蔬菜中草萘胺的测定，结果满意。该方法具有操作简便快捷、准确性高、重现性好、灵敏度高等突出的优点，可以推广在环境样品中测定草萘胺的 含量。

6 现代环境监测及其运用价值

由于目前国内社会经济快速发展，人们生活质量也由此获得很大提升，同时在很大程度上也为生态环境带来很多严重问题，例如，不可再生的资源越来越多，环境污染情况也越来越严重，这在很大程度上都会对人们的正常生产生活造成很大影响。环境监测就是结合监测技术规范当中有关标准以及要求对环境进行技术性的监测以及解析，其主要就是对环境当中的水资源、土壤以及噪声等方面进行监测，从现阶段环境现况进行全面解析，由此来判断环境有没有受到污染以及损坏等。对于环境监测内容而言，其关联很多内容，主要就是对环境当中的物理以及化学指标、生态系统平衡性等内容进行监测。从整体方面来看，环境监测除了尽可能实现科学性管理生态环境，还能通过实际运用目前较先进的环境监测技术，对现阶段有可能会发生的违反环保类有关法律条里，对生态环境所造成的损坏行为进行监管和惩罚。

从本质上来讲，不管是对生态环境本身变化开展监测工作，还是对防范人为原因对环境所造成的破坏，对环境开展监测都是其中必须要进行的一项阶段。针对环境进行监测的流程有：①对环境监测的现场实际信息进行对应的收集和整理。②对开展监测的环境信息进行监测方案制定，结合这个方案在环境监测现场当中的布置以及收集到的监测样本，后期通过对所收集到的样本进行进一步探究，由此来全面评价环境监测的环境实际状况。

环境监测的作用则是为环境有关工作提供更具有科学性的依据信息，比如大气当中有没有存在污染情况，怎样对其进行预防或处理污染情况，可以运用环境监测技术对有关数据信息进行测定，结合测定获得的结果进一步解析其中某个数据有没有出现超标问题，根据目前空气实际情况来确定空气污染状况，对后期空气污染发展情况进行更有效的预测，须结合上述所制定的环境治理方案。从整体来看，运用环境监测技术可以提升员工的工作效率，全面对环境污染状况进行了解和解析，更有利于有关工作部门具体进行有关工作。

7 结束语

为了保障客观世界的物质生活满足人类的需求，保障可持续发展，环境监测中有机物分析仍然存在一定的挑战性，尤其是在仪器的分析方式。为了使客观世界中的物质为人类生产生活服务，确保可持续发展，有机分析也将面临许多新的机遇和挑战。随着现代新技术和新方法的不断涌现，有机分析必将迅速向灵敏度更高、速度更快、准确度更高、小型化和自动化方向发展。