水监测中有机污染物的检测技术运用研究
2023-01-19刘林丽于梦
*刘林丽 于梦
(中国冶金地质总局地球物理勘查院测试中心 河北 071000)
有机物是造成水资源污染的一项重要因素,并且直接影响着人们的身体健康。因此,要想解决水污染问题,就应当加大水环境有机检测力度,分析水资源有机物污染程度,根据污染程度采取合适的解决措施,以此保证水资源的质量。但是,在有机污染物检测技术运用之前,应当先了解有机污染物检测技术,这样可以有针对性将其运用到水监测中,以此保证有机污染物检测技术运用的效果。
1.有机物污染前期处理技术
有机污染物在处理的过程中,一般都是采用液固萃取的方式,该方式主要是利用不同的溶液对当中的有机物溶解度进行分析,并且将待测的有机物进行提取,以此分析有机物污染的程度[1]。同时,该方式相对较为传统,随着各项技术的发展,很多新型的技术应运而生,例如:超声萃取技术、微波萃取技术等方面。但是,不管如何发展,萃取技术依旧存在,并且很容易发生溶剂需求量过大,所需要的萃取时间较长,萃取效率较低等问题。
2.有机污染物检测萃取技术
(1)快速溶剂萃取方式。①快速溶剂萃取方式是有机污染物检测技术中常见的一种形式,通过利用该方式,可以在较短的时间内完成有机物的收集和化验,大大提升有机污染物检测的效率[2]。同时,快速溶剂萃取方式的适用性较强,在任何环境下都可以使用,例如:中性、酸性和碱性等环境,并且通过利用高温和强压的外界条件,对水资源中的有机物进行的萃取,以此实现良好的萃取效果。②在采取快速溶剂萃取方式应用的时候,需要注意的是在一个高温的环境下,有机物的样品分子运行速度对相对较快,这样会使其中的有机物呈现大范围的扩散。因此,在快速溶剂萃取的时候,应当静止一段时间,促使等到检测的样品呈现分离的状态,这样可以在一定程度上保证检测的准确性和效果。③快速溶剂萃取技术具有绿色节能的特点,在具体实施的时候,仅仅需要一点溶剂就可以进行大量样品萃取,可以有效避免浪费现象的产生,该方式的使用率相对较高。
(2)微波萃取方式。①微波萃取在有机物污染检测技术中,属于一项新型的萃取方式,该方式主要是根据电磁场的性质,将有效样品中的有机物进行提取和分离,这样可以有效保证检测的效果。同时,微波萃取检测的时候,需要结合样品容量等实际情况进行控制,这样可以在一定程度上保证电磁波控制处于可控的范围内,并且对样品进行内外同时加热处理,进而实现萃取的目的[3]。②微波萃取方式相对较为环保,并且在具体检测的时候,对样品直接进行萃取处理,大大提升了萃取的效率,也避免了对其它化验试剂的消耗。另外,微波萃取的时候,样品不需要处于干燥状态,因为样品中含有水分是不会影响其结果,这样可以大大提升样品检测的准确性。
(3)索氏提取方式。索氏提取方式在有机污染物检测技术中也相对较为常用,并且索氏提取方式在实施的时候,一般分为样品分解、吸收水分、提取、以及称重方面。索氏提取方式在实施的时候,相对较为简单,检测人员是不需要具有较强的专业性。另外,索氏提取方式在虹吸方面,其消耗的时间相对较长。同时,应当保证检测室的通风情况,并且室内环境禁止有明火的存在,确保索氏提取方式实施的安全性[4]。
(4)吹脱捕集法。所谓吹脱捕集法,主要指的是把氨气、氮水等等物质引入到吹脱管之内。因有机物有着挥发性强的特点,所以需要实现有机物持续化吸附。在此过程中,需要一并对有机物加热处理,于搜集管之内,把已经被吸附的有机物与管壁脱离处理,在此过程中,还应当于气相色谱设备之内实时监测。针对在此其中的样本,经过线冷柱头,能够于脱管之中浓缩、冷凝有机物,提高温度水平,保证顺利完成该项工作。这种方式在实际应用过程中,需要很多样本,极易出现组分流失的不良情况。此类检测方式限度小,方便实施。有关人员需要强化对于该项工作的重视度,就此提升该法的灵敏程度。
(5)分光光度法。该法主要指的是经过获取待测定物光吸收特点,对其实施定性以及定量分析。现如今,分光光度法在诸多领域得以广泛应用。比如说环境监测、农业、制药、地质、冶金等。分光光度法能够有效分析溶液之内某类特定物质浓度水平以及物质结构情况。由此不难看出,应用分光光度法可以对水体内的有机污染物进行有效检测,其也为水质检测工作中经常被使用的技术。现如今,随着我国计算机技术、激光技术以及电子科学不断进展,在此背景下,高灵敏度以及多元配合物显色体系也有所发展,进而令分光光度法分析手段得以进展。当前所使用的分光光度法操作比较简单,分析有效率相对较高,其适合于更多品类污染物分析要求。
使用分光光度法在测定样品过程之中,需要一并测定未知溶液以及标准化溶液的吸光度水平。在此之后比较两者差异。由于吸收池厚度水平并不相同,各类浓度物质的吸光度也存在差别,在此之后比较标准液的吸光水平,就能够取得与之相应的浓度。在开展实际测量工作之中,需要确定光波长。这样一来,能够有效提升测量灵敏度,同时也可规避其他物质所造成的干扰。而在开展水质分析时,应用分光光度法对于测定某些有机物不失为一种高效且成熟的办法。其为分析水体内有机污染物重要的工具之一。
(6)气相色谱法。该法为开展环境监测过程中常用的分析方式,属于色谱基础典型代表。气相色谱法主要指的是应用待测样品与色谱柱内固定相以及气相分配系数差异,于色谱柱内反复多次分配,实现分离。气相色谱技术有着应用样本量少、高分辨率、高选择性、高灵敏性以及分析速度快等优势,进而被广泛应用。尤其是针对容易挥发、沸点低样本分析,效果更佳。现如今,随着学术界针对气相色谱技术相关研究比以往更加深入,加上很多仪器设备技术更先进,由此衍生出了毛细管色谱柱。其与以往所应用的色谱柱相比而言,分离度明显更高。这种色谱柱针对于规格更小的物质一样能够体现出良好的监测效果。由此不难看出,最近几年毛细管气象色谱柱于水体污染物监测之中占有举足轻重的地位。此外不容忽视的是,气相色谱还能够同时和诸如MS、IR等检测技术一并应用,就此为水内有机物污染物的测定提供了更为可靠的技术支持。
所谓质谱法,主要指的是结合相关样本中离子质荷比用于分析的方式。应用质谱法完成检测工作灵敏度更高,且这种方式的应用不需要标样,其能够通过已有的谱库检索用以确定分析样本,另外也可以结合样本质谱图所生成的特征峰,用以确认相关分子结构。但不容忽视的是,质谱仪也有着一定弊端,比如说其无法分析混合物。基于这种情况,在开展实际环境监测过程之中,单独使用这种方式开展有机污染物检测的案例比较少,更多时候是将其与气相色谱等方式联合应用。气相色谱-质谱的联合使用除却结合其各自优点之外,同时也能够弥补其缺点。应用这种办法对水内有机污染物样本进行分析灵敏度更高,且分析速度更短。这种方法尤其适合多组分混合物内未知成分的定性以及定量分析。此外,其在化合物分子结构判定中也能够取得不俗效果。从当前的情况来看,中国部分地区水体污染情况相当严重。其内部含有大量有机污染物。有的污染物含量比较低、成分复杂。应用气相色谱-质谱联用可以对被污染的水分加以科学分析以及监测,其为环境监测工作中相当重要的分析工具之一。
3.有机污染物检测技术的具体运用
在掌握有机污染物检测技术的各项内容以后,就需要有针对性对有机污染物检测技术进行运用,主要是通过有机污染物检测技术分析水资源中所含有有机物的污染程度,并且基于此进行有效的解决。那么,有机污染物检测技术的具体运用内容如下。
(1)样品的准备。有机污染物检测技术在运用的时候,先要考虑样品的准备工作,做好该方面,可以为后期的检测工作,提供相对便利的条件。在样品准备的时候,应当从的以下几个方面展开。
①根据对水资源的调查结果,可以利用安瓿瓶中典型挥发性有机物各组分化合物配制浓度为15μg/mL,并且在检测的时候,所使用的浓度应当为60μg/L。同时,在样品采取的时候,需要准确的称量10种化合物,并且将其置于25mL的棕色容量瓶中,再通过甲醇完全溶解。溶解以后需要将其移至到已经加入1500mL甲醇的2000mL棕色容量瓶中,并且需要进行混匀,这样可以保证有机污染物检的效果。
②需要将2000mL棕色容量瓶中溶液样品到特定的储液瓶中,并且需要将其放置到冷冻柜中,其时间应当控制在1h左右。另外,在冷冻完成以后,需要小心的取出,并且再次进行摇匀处理。同时,在摇匀以后需要将其放置在棕色玻璃安瓿瓶内,以便后期检测使用。
③其实,从萃取效率的角度来说,主要对水资源进行提取,如果样品中含有大量的水分的话,这样很容易影响有机污染物检测的结果,其检测效率也相对较低[5]。因此,在样品准备的时候,需要对样品进行干燥处理,常用的干燥方式有:干燥法、风干法等,确保样品的干燥性。但是,在样品干燥处理的时候,一定不能采取选取硫酸钠这种方法,主要是因为很容易适得其反,导致有机污染物的检测的效果不是很理想,所以对该方面进行控制和合理的选取是非常必要的。
(2)萃取剂的选取。在检测样品准备完成以后,就需要进行萃取剂的选取,选择合适的萃取剂,可以大大提升有机污染物检测的效果。那么,在萃取剂选取的时候,应当注重以下几个方面。
①通常在选取萃取剂的时候,主要是以缓冲剂、水等方面为主,但是一定不能选取硫酸、盐酸等强酸类物质,否则就会对有机污染物的检测造成严重的影响,其检验结果存在着一定的偏差[6]。
②因为各项物质在溶剂中存在相容的状态,所以在选取萃取剂的时候,选取的萃取剂极性则应该和目标化合物是较为接近,一般情况下是以石油醚、二氯甲烷等为主,这样可以有效提升有机污染物检测的效果。
(3)萃取。在萃取剂选择完成以后,并且整个萃取剂装满萃取池的时候,需要根据实际情况,以及有机污染物检测需求,适当增加的压力和温度。同时,在萃取池加热以后,应当将萃取物向着收集瓶进行输送,并且进行脱水。另外,在脱水完成以后,应当进行色谱分析,根据色谱分析有机污染物检测的情况,为解决水资源有机物污染问题提供了重要的支持。
(4)检测。在萃取完成以后,可以将氮气、氦气通入吹脱管中,并且通过利用气相色谱设备完成检测工作。但在检测的时候,应当根据设计情况,随时进行加热,这样可以保证检测效果。同时,在检测的时候,脱管生产的有机物应当进行冷凝浓缩,并且在冷凝浓缩完成以后,在进行有机物过柱、纯化等过程中,从各个阶段对水资源有机物污染进行检测,这样可以有效保证检测的准确性。另外,在有机污染物检测的时候,需要时刻观察各项检测数据的变化,并且对各项数据进行收集和整理,形成报告以及数据曲线表,这样可以更加直观的显示有机污染物检测结果。
4.提升检测效果的主要方式
为了保证有机污染物检测技术应用的效果,采取合适的方式方法是非常必要的,其方式方法的主要内容如下。
(1)有机污染物的检测技术运用的时候,不仅需要有针对性的采取检测方式,还需要明确检测步骤,并且针对每一项的检测步骤的各项数据进行全面、详细的记录,这样可以为后续的样品提取提供参考[7]。
(2)注重检测的环境因素,因为液体检测具有一定的特殊性,并且液体的沸点可以跟随周围环境的压力,产生较大的变化。因此,萃取的时候,需要对萃取环境中的压力值进行控制,这样可以有效避免异常问题的产生。另外,需要对样品加强质量控制,严格根据相关流程对水资源进行抽取,选取具有代表性的样品,这样可以确保检测样品的准确性,保证良好的有机污染物的检测效果。
(3)有机污染物检测的时候,需要对检测设备进行全面的检查,避免在检测期间设备产生异常,影响有机污染物的检测效果。同时,淘汰性能较差的设备,并且购买新的设备,但是一定要对设备的质量、性能等方面进行研究,最大程度上满足有机污染物的检测技术运用的需求[8]。另外,还需要与计算机设备联合,提升有机污染物的检测技术运用的先进性,并且减少检验的失误率,提升有机污染物检测的准确性。
(4)全面强化人才队伍培养。考虑当前我国有机物污染实际分布状况,有必要于相关区域内创建污染物监测部门,并避免重复性建设。积极创建区域交流共享平台是非常重要的,在开展此项工作过程中,应当对内部资源实现共享化,在确保与资源充分使用的基础之上,规避严重浪费的不良情况。此外相关部门以及工作人员要对其中有机污染物监测设备细节进行分析和研发,同时制定有机污染物监测标准溶液以及溶剂使用细则,减少实际建设成本。另外,相关部门必须加大针对工作人员培养力度,引领工作者掌握更多专业知识,对内部人员开展定期培训。另外也要保证培训技术方式多元化,在根本上令工作人员实现理论与实践相结合应用,确保有机污染物监测队伍的工作水平以及素质得以提升。
5.结束语
不管在社会的发展,还是在人们的日常生活中水资源都占据非常重要的作用。但是,水污染问题变得愈发的严重,尤其是有机物污染问题,所造成的影响是非常严重的。因此,在解决有机物污染问题的时候,一定要做好有机污染物的检测方面,利用合适的方式,明确有机污染物的检测技术运用的步骤,采取合理的提升检验方式,提升有机污染物的检测技术运用的效果,保证检验的准确性,为水资源有机物污染问题的解决,提供重要的检验技术支持。