CN1821774A - 一种复杂基体中水溶性有机污染物的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂基体中水溶性有机污染物的分析方法。本发明的分析方法通过钛金属微孔滤管过滤装置进行复杂基体(包括土壤、污泥、污水等)中水样的原位采集，利用固相微萃取(SPME)前处理技术进行水样中有机污染物的萃取和浓缩，最后用气相色谱－质谱联用(GC－MS)进行有机污染物的测定。该方法能够在复杂基体中简单、快速、准确分析痕量有机污染物。
Description
技术领域
本发明涉及环境有机污染物检测技术领域，具体涉及一种复杂基体中水溶性有机污染物的分析方法。
背景技术
随着生产的发展和科学技术的进步，人类获取的物质越来越多，化学品也随之增多，现在已达到了700多万种，其中一些有毒有机化合物如持久性有机污染物(POPs)、挥发性有机污染物(VOCs)、半挥发性有机污染物(SVOCs)等，对动物的肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等有急性和慢性毒性，具有致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等。因此，建立简单、快速、准确、选择性高的采样及分析方法，对于研究有机污染物的环境行为是很有必要的。
典型的分析实验过程包括样品的采集、前处理和仪器分析等。每一个环节都应当尽可能避免环境条件(如氧化还原电位、CO2分压、温度等)发生剧烈变化，从而导致样品中的污染物形态或价态发生变化，分析结果不能完全、准确的反映污染物在自然条件下的赋存形态及生物有效性等。这在痕量有机污染物分析时尤为重要。
现场、原位、非破坏性的采样可减少样品在采集、运输过程中发生变化的可能性且可以做到原位、连续、动态观测污染物的变化。因而，现场、原位、非破坏性采样技术是目前环境监测方法和设备研究中的一个热点。
当分析土壤、固体废弃物、污染等复杂基体中的水溶性有机污染物时，常常需要采用离心法、抽滤/压滤法、常压过滤法等进行固—液分离以获得待测的溶液样品。其中，离心法、压滤法和常压过滤法均属于离位、破坏性采样方法。普通的离心法和常压过滤还存在空气暴露的问题，压滤法多用于含固相较少的水样的过滤，常用的装置是一次性或可更换滤膜的针孔滤器。而抽滤法可以用于原位采样，既可过滤含固相较少的水样(如河水、池塘水、垃圾垃圾渗滤液等)也可从含液相较少的固态样品(如土壤、污泥、固体废弃物等)中分离液相。因此，抽滤法是环境监测中进行固-液分离的常用方法。目前，利用抽滤原理进行原位采样主要装置有陶土管(适用于田间)和微型土壤溶液取样器(适用于盆栽)等。然而，这些采样装置都是为采集土壤溶液中的无机成分而设计的，其滤芯(如微型土壤溶液取样器的多孔性聚醚砜(PES)中空纤维管)或组件(普通塑料或PVC管路等)对有机物有吸附，因而并不适于采集土壤溶液中的有机污染物，特别是痕量水溶性有机污染物。此外，陶土管的过滤精度偏低，微型土壤溶液取样器机械强度差，两者长期使用都容易损坏，通常不能重复使用。陶土管和微型土壤溶液取样器的这些缺点，限制了其在水-土壤介质环境中采集痕量有机污染物的推广应用。
在痕量有机分析中，样品前处理主要是为了达到待测物分离、纯化、富集的目的，减少其他物质或杂质等带来的影响，便于后续分析。近年来，虽然在分析仪器方面取得了很大的发展，但是大部分的分析仪器还是不能直接对复杂的原始样品进行分析测定。于是，样品的前处理阶段，就变得尤为的重要了。在许多标准的分析方法中，液-液萃取(LLE)以及固相萃取(SPE)是常用的样品前处理方法，尽管它的用途很广泛，但是却需要大量的处理时间以及复杂的操作过程，大量有毒有机溶剂的使用，不仅会对痕量的待测物质造成损失，也会对实验人员的健康产生影响，增加实验成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有分析方法存在的缺点，提供一种能够在复杂基体中简单、快速、准确分析痕量有机污染物的分析方法。
本发明的分析方法通过钛金属微孔滤管过滤装置进行复杂基体(包括土壤、污泥、污水等)中水样的原位采集，利用固相微萃取(SPME)前处理技术进行水样中有机污染物的萃取和浓缩，最后用气相色谱-质谱联用(GC-MS)进行有机污染物的测定。
本发明的原位采集采用水溶性有机污染物原位连续采样装置，采集复杂基体(如土壤、污泥、污水等)中的水溶性有机污染物。该装置由不锈钢管、钛金属滤芯、聚全氟乙丙稀管、硅胶塞、抽气口和收集瓶组成。其中，钛金属滤芯机械强度大，化学稳定性好，能耐高、低温、耐酸、耐碱，微孔＜0.2μm，采集的溶液清澈，可直接进样分析。我们的研究发现钛金属滤芯对极性有机污染物如氯酚类(二氯酚、三氯酚、五氯酚)的吸附可忽略不计，常温下无明显的催化作用。聚全氟乙丙稀管化学稳定性好，能耐高、低温、耐酸、耐碱和各种有机溶剂，且无溶出和析出现象。装置的死体积小，可快速反映基体中可溶性有机污染物的浓度变化。
本发明采用固相微萃取(SPME)方法处理原位采集得到的样品，固相微萃取方法可以分为手动进样和自动进样。手动以及自动装置均采用商品化的组件构成，手动装置包括萃取头(fiber)、纤维手柄(fiber holder)、磁力搅拌器等，而自动装置则可以采用先进的多功能自动进样器(Gerstel MPS2)进行。处理时，可根据待测有机污染物组分的不同而选择不同涂层材料的萃取头，如对于半挥发性有机物(氯酚类化合物等)可选用PA涂层，挥发性有机物(多环芳烃类等)则可以选用PDMS涂层。
待进行完样品的采集和处理后，将固相微萃取的萃取头打入气相色谱-质谱联用(GC-MS)中进行解吸并最终进行定性定量分析。
与现有分析方法相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用水溶性有机污染物原位连续采样装置对复杂基体进行原位采集，不会破坏样品，采集的样品溶液清澈，降低了基体效应对分析的影响，并延长了萃取头(fiber)的使用寿命。本发明采用集萃取、浓缩、进样于一体的固相微萃取处理原位采集的样品，具有如下优点：无需溶剂，操作简单，快速，结果的线性良好并且选择性高，容易实现自动化。最后将固相微萃取的萃取头打入气相色谱-质谱联用(GC-MS)中解吸并进行最终定性定量分析，从而提供一种能够在复杂基体中简单、快速、准确分析痕量有机污染物的分析方法。
附图说明
图1为水溶性有机污染物原位连续采样装置图；
其中，1为不锈钢管，2为钛金属滤芯(孔径小于0.2μm)，3为聚全氟乙丙稀管路，4为硅胶塞，5为抽气口，6为玻璃样品收集瓶。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，不锈钢管1的末端装有钛金属滤芯2，顶端用硅胶塞4密封，收集瓶6开口用硅胶塞4密封，聚全氟乙丙稀管3穿过硅胶塞4连通不锈钢管1和收集瓶6，收集瓶6有抽气口5与真空泵连接。(钛金属滤芯2孔径小于0.2μm)
对于土壤(旱地或水田)和固体废弃物，采样时根据采样深度的要求，将采样装置中钛金属滤管部分埋入土壤、固体废弃物中特定深度，将抽气口5与真空泵相连，即可抽取土壤溶液或固体废弃物中的间隙水，用手动固相微萃取，采用PA涂层的萃取头萃取氯酚类化合物，浓缩后即可进入气相色谱质谱联用中进行分析测定。
实施例2：
对于地表水体，采样时将浸入水样中，将抽气口5与真空泵相连，即可进行水样过滤得到澄清的滤液，所得样品用自动固相微萃取处理，采用PDMS涂层的萃取头萃取多环芳烃类化合物，浓缩，进样，进行气相色谱质谱联用分析，即可得到准确数据。采样器部件均可方便的拆卸清洗，可反复使用。
Claims (3)
1、一种复杂基体中水溶性有机污染物的分析方法，包括采集样品、样品前处理、仪器分析；其特征在于所述采集样品采用原位采集，所述样品前处理采用固相微萃取处理，所述仪器分析采用气相色谱质谱联用定性定量分析。
2、根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于所述原位采集的采样装置为水溶性有机污染物原位连续采样装置。
3、根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于所述固相微萃取处理可选用手动固相微萃取或者自动固相微萃取进行处理；萃取头材料根据所测定的有机污染物进行选择。
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