环境中典型新型有机污染物分析技术研究进展

环境中持久性有机污染物(POPs)、药物及个人护理品(PPCPs)和消毒水副产物(DBPs)等新型环境污染物因其对生态环境和人体健康具有潜在威胁而引起社会各界的广泛关注。与传统的污染物相比,新型污染物组成复杂,如短链氯化石蜡具有7000多种同类物,传统的分析手段无法实现其分离,新型污染物的准确定性和定量仍有很大挑战。近年来在新型污染物检测技术开发方面取得了很大进展,根据待测样品的性质可使用快速溶剂萃取、固相微萃取等多种提取方法。凝胶渗透色谱、多层复合层析柱和固相萃取柱是最常用的净化手段,采用气相色谱-质谱或液相色谱-质谱实现了对指示性单体准确定性定量,检出限可达ng/g级。但还有一些对环境影响较大的新型有机污染物如手性PCBs,由于各手性PCBs单体之间会在分离过程中发生峰共溢现象,需要应用专门的手性色谱柱进行分析等原因,尚未建立可靠的检测方法。本文认为,一方面需要探索磁性固相基质分散萃取技术等高效的前处理技术对干扰物质进行有效分离;另一方面需要提高全二维气相/液相色谱、傅里叶变换质谱等色谱/质谱检测技术的识别性和灵敏度,开发出简便、标准化的定量方法。     

青藏高原持久性有机污染物的研究进展

由于青藏高原特殊的地理条件,对研究持久性有机污染物 (POPs) 的迁移与转化等地球化学过程有着独特的意义。平均海拔高于4 000 m,高山冷凝效应在高原上得到集中体现。大面积的人迹罕至的环境,POPs的分布很少受到人为二次影响。高原地区特有的多冰川的存在,完整地记录了POPs的沉降历史。随着近年来对青藏高原POPs的监测和研究工作的开展,研究者逐渐认识到对高原POPs研究的重要性和认识的不足之处。本研究就目前为止对高原地区POPs的研究现状进行综述,着重介绍对青藏高原不同环境介质中POPs的监测及研究成果,同时总结了高原POPs的物质来源与迁移等研究成果,并根据研究现状提出了展望。     

土壤中持久性有机污染物分析方法研究

通过应用加速溶剂萃取和固相萃取等前处理方式,利用气相色谱双柱和气相色谱-质谱选择离子监测相结合的互补技术,建立了土壤中20种有机氯和多氯联苯同时测定的检测方法.通过对实际样品的分析,该方法具有操作简单、节省试剂和避免了造成二次污染的可能且测定结果准确可靠.     

持久性有机污染物对环境的影响及对策

概述了《斯德哥尔摩公约》中规定的12种持久性有机污染物及六六六、多环芳烃等持久性有机污染物,以及持久性有机污染物对土壤、水体、农产品及大气的污染状况,并在借鉴国内外先进经验的基础上,根据中国的国情提出了5项对策.     

气相色谱-高分辨质谱联用测定地下水中16种典型痕量含氯持久性有机污染物

9种有机氯农药(α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、六氯苯、p,p’-DDE、p,p’-DDD、o,p '-DDT和P,p’-DDT)和7种指示性多氯联苯(PCB 28、PCB 52、PCB 101、PCB 118、PCB 138、PCB 153和PCB 180)是我国地下水水质调查的必测和选测的持久性有机污染物.目前采用的气相色谱-电子捕获检测器和气相色谱-质谱-选择离子监测分析技术,无法对地下水中这16种痕量和超痕量典型含氯持久性有机污染物进行准确的定性和定量分析.本文建立了地下水中16种典型含氯持久性有机污染物的固相圆盘萃取-气相色谱-高分辨质谱分析方法,目标物检出限为0.10 ～0.20 ng/L,基体加标回收率为61.9％ ～93.3％,精密度(RSD,n=5)为2.41％ ～20.0％,能够对地下水中痕量目标物进行准确定性和定量.应用该方法检测了两个地区16个地下水样品中的目标物.结果表明,两地实际样品中均未检出多氯联苯,而普遍检出急性毒性最强的γ-HCH和致癌活性最高的α-HCH,根据α-HCH和γ-HCH浓度的比值可以初步判断,两个地区的地下水样品有受到新的HCH排放源污染的可能性.     

固相吸附-液相色谱-质谱法测定饮用水中痕量有机污染物

通过对自来水中有机污染物的检测,初步了解和评价了某市自来水中有机物污染状况.采用XAD-2树脂对水中有机物进行富集、液相色谱-质谱联用（LC-MS）法测定部分有机污染物.结果表明,自来水厂出厂水中检出有机污染物含量均未超过国家饮用水水质标准,但UPVC型水管中水头水有机物含量略微高于铸铁型水管,中断水中有机物含量基本相同.     

北极大气中典型持久性有机污染物对海冰变化的响应

近年来,北极变暖速度几乎是全球平均速度的两倍,海冰加速消融被认为会使沉积的持久性有机污染物（POPs）重新释放进入大气。本文利用近30年的大气POPs浓度数据和北极海冰数据,比较了有机氯农药（OCPs）和多氯联苯（PCBs）在北极Alert、Zeppelin、Stórhöfði和Pallas这4个站点的变率,结合互相关分析,探讨POPs对海冰变化的响应。结果发现,在周围多为浮冰区的Zeppelin站点,OCPs（特别是HCB和α-HCH）在2009年后与海冰变化显著负相关,而在其他站点显著性较低或无显著相关性。PCBs在Stórhöfði和Pallas站点,超前海冰变化,可能与长距离输送和土壤的二次释放有关,而在Zeppelin站点出现了和DDTs类似的滞后海冰变化的现象。本研究表明,不同类型的POPs对海冰变化的时空响应不同,海冰消融不一定导致大气POPs浓度增大。

     

吹扫捕集气相色谱-质谱法测定全国地下水调查样品中挥发性有机污染物

利用吹扫捕集气相色谱-质谱法检测地下水中挥发性有机污染物,建立适用于全国地下水调查中卤代烃、苯系物、氯苯等25种必检组分测定的分析流程,同时增加分析过程的质量控制与质量管理。各组分标准曲线线性方程相关系数均在0.999 5以上,方法检测限为0.1～0.4μg/L。标准添加样品测定值相对标准偏差为1.73%～5.53%(n=7),回收率为88.8%～112.0%。建立的分析方法检测限低、精密度好、方法简便、准确,适用于地下水调查等大批量挥发性有机污染物的分析。     

顶空进样-气相色谱-质谱法测定地下水中25种挥发性有机污染物

采用顶空自动进样,气相色谱-质谱联用法对地下水分析测试中可能存在的25种挥发性有机污染物进行定性确认和定量分析。结果表明,卤代烃、苯系物和氯苯类均可以定性确认,各组分定量分析的检出限为0.03～0.13μg/L,精密度为1.98%～11.59%,加标平均回收率为84.5%～127.2%。同时优化了进样过程中的样品转移方式、进样器温箱加热温度和振摇时间。方法满足中国地质调查局地下水有机污染物的分析和评价要求。     

气相色谱-串联质谱技术分析地质调查植物样品中持久性有机污染物的优势

对于复杂基质的样品,采用气相色谱法、气相色谱-质谱法( GC - MS)不能满足当前痕量水平分析的要求,串联质谱已发展成一种有机分析测试的成熟技术可应用于地质调查样品分析.本文建立了气相色谱-串联质谱技术( GC - MS - MS)分析植物样品中有机氯农药及多氯联苯的方法,通过对植物样品(圆白菜、菠菜、胡萝卜、橘子)分析,系统比较了GC- MS-MS与气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)和气相色谱-选择离子-质谱( GC - SIS - MS)三种分析技术的检出限、定性定量分析结果,确认了分析方法的适用性.GC- MS-MS方法的检出限为0.03～0.29 ng/g,大部分化合物均低于GC -ECD的检出限,是GC - SIS -MS检出限的0.4倍.GC- MS-MS分析表明,圆白菜不含反式-氯丹,排除了GC-ECD的假阳性检出;检测胡萝卜等基质复杂、净化困难的样品,GC- MS-MS也表现出良好的定性定量能力;检出低含量水平样品菠菜含有0.26 ng/g六氯苯,而气相色谱未检出,表明GC- MS-MS显著提高了分析灵敏度,能够对样品中低含量的化合物进行准确定量.在三种分析技术中,GC- MS-MS在样品的准确定性、复杂基质样品分析灵敏度、低含量水平准确定量等方面都具有独特的优势,同时能够应用于复杂样品检测结果的确证.     

吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定地下水中30种挥发性有机物

在测定地下水中有机污染物时,捕集阱的填料对分析结果有很大的影响.本文采用吹扫捕集/气相色谱-质谱联用技术,建立了适用于地下水中卤代烃、氯代苯、苯系物等30种挥发性有机污染物的分析方法.对11#捕集阱( VOCARB3000)和10#捕集阱(Tenax/硅胶/碳分子筛)进行比较实验和捕集阱的填料进行选择优化,结果表明,以氮气为吹扫气,11#捕集阱的检出限比10#捕集阱的检出限低,富集效率和响应值更高,更适合分析低含量的地下水样品;Rtx - 502.2毛细柱(60 m×0.32 mm×1.8 μm)对目标组分有更好的分离效果,且柱流失小、色谱峰响应高;利用选择离子扫描方式对目标物进行扫描,采用内标法定量,提高了方法灵敏度,消除了组分的干扰以及整个分析过程中存在的系统误差.方法检出限为0.031 ～0.059 μg/L,精密度(RSD)为1.02％ ～5.19％(n=7),回收率为87.7％ ～118.0％(n=7),各组分相关系数均在0.9991以上.方法操作简便,对环境污染小,可满足大批量地下水中痕量挥发性有机物的分析要求.     

吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法测定地下水中27种挥发性有机物

建立了DB-624和DB-FFAP双柱定性,吹扫捕集-气相色谱-质谱联用法测定地下水中卤代烃、苯系物、氯代苯等27种挥发性有机物的分析方法。考虑到环境介质的复杂性及干扰的不确定性,选择DB-624柱和极性较强的DB-FFAP柱优化了分离条件;采用分流进样模式,确定了目标组分灵敏度较高时的分流比10∶1;选择离子监测(SIM)方式扫描,提高了各扫描周期内组分的灵敏度;DB-624和DB-FFAP双柱定性,确保了结果的准确性,在DB-FFAP柱上可实现间二甲苯和对二甲苯异构体的完全分离。方法检出限为0.02～0.10μg/L,基体加标回收率为93.3%～109.5%,精密度(RSD,n=7)为0.9%～8.5%。对外部监控样品和实际水样进行测定表明,方法准确,灵敏可靠,可以满足地下水中痕量挥发性有机物的分析要求,适合于批量样品分析。     

中国典型类型土壤中有机氯农药和多氯联苯成分分析标准物质的研制

目前我国有1个有机氯农药(OCPs)分析标准物质,3个多氯联苯(PCBs)分析标准物质;欧洲有1个OCPs分析标准物质和2个PCBs分析标准物质。美国、国际原子能机构和日本等组织研制了沉积物中OCPs、PCBs和多环芳烃的有机分析标准物质,这些标准物质的基质性质、浓度水平与我国地质样品基质性质、实际污染情况不符。本文针对我国土壤类型的分布特点、污染特征及实际样品检测情况,采集典型地区的土壤作为候选物,利用传统的气相色谱-质谱法、气相色谱-串联质谱法、气相色谱-电子捕获检测器法和现代分析技术方法——同位素稀释质谱法,严格按照国家一级标准物质技术规范和相关标准研制了6个土壤有机分析标准物质(编号为GBW07469~GBW07474),基本涵盖了我国典型土壤类型,包括褐土、水稻土、黄壤土和草甸土;定值化合物包括全国地质大调查必测的8种OCPs(α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、p,p’-DDE、p,p’-DDD、o,p’-DDT、p,p’-DDT)和选测的7种PCBs(PCB28、52、101、118、153、138、180),含量范围为3.9μg/kg~2.31 mg/kg。此批标准物质的基质性质、目标组分的浓度水平和污染特征与实际环境样品具有较好的一致性,而且目标物种类多,含量范围宽,可以满足我国不同地区、不同程度污染的土壤样品中OCPs和PCBs同时测定的质量监控需求。     

气相动态顶空进样-气相色谱-质谱法同时分析饮用水源水中57种挥发性有机物

气相动态顶空进样法是一种简单、环保和高灵敏度的样品前处理方法,在水样中挥发性有机物监测中的运用还有待研究。本研究应用气相动态顶空进样-气相色谱-质谱联用法测定饮用水源水中57种挥发性有机污染物,通过对比实验,优化了影响气相动态顶空进样方法灵敏度的主要因素,确定了较佳的样品盐度(30%)、平衡温度(40℃)、平衡时间(20 min)、吹脱捕集气流速(60 mL/min)及吹脱捕集时间(2 min)等前处理方法参数。采用优化的水样前处理条件,挥发性有机物标准曲线线性相关系数均大于0.9930(环氧氯丙烷为0.9821除外),方法检出限为0.2～7.0μg/L,实际饮用水源水样品加标回收率为82.1%～143%,精密度(RSD)为0.1%～24%(n=3)。建立的气相动态顶空进样法,水样前处理过程自动化,可同时对水中几十种挥发性有机物进行分析,提高了分析效率;与常见的对水样气相和液相中目标物同时进行吹脱捕集的吹扫捕集法相比,因无需直接接触水样而减少了样品对仪器的污染。     

水环境中药物与个人护理品（PPCPs）的环境水平及降解行为研究进展

药物和个人护理品（PPCPs）是一种存在于各种介质中的新污染物,具有生物富集、致癌致畸性,近年来在水环境中被广泛检出,其种类和浓度也有逐渐增多和加重的趋势,加之与人类生活密切相关,可以通过家庭垃圾、医院废水、垃圾填埋场、污水处理厂等方式直接污染地表水,并进一步污染孔隙水、地下水等,致使生态环境和人体健康存在风险。因此,广泛了解PPCPs在各种环境介质中的浓度水平对于防范生态健康风险具有重要意义。近年来,对PPCPs浓度的调查研究取得了较大进展,自1976年美国堪萨斯城首次报道药物以来,各国陆续报道了不同介质中PPCPs的存在,弥补了各研究区污染物及浓度的空白,有利于开展综合治理工作。PPCPs在水环境中常见的降解方式有水解、光解及生物降解,同时在降解过程还会受到pH、温度、共存离子等影响,而且在各种降解过程中生成的产物也有所不同。污水处理厂因为去除工艺的限制,使得地表水中许多PPCPs虽然经过了废水的生物降解环境,但是光降解仍然可能比暴露在阳光下的生物降解更强。其中,抗生素在水环境中主要发生光降解;布洛芬、碘普罗胺、咖啡因等更易发生生物降解;而自然界中PPCPs发生水解的概率较低,酯类和酰胺类是其中最常见的易水解的官能团,除此之外,四环素类等因为吸附到沉积物中,也会发生水解反应。目前,对于PPCPs浓度水平的研究很多集中在单一水体,而海水、雨水等介质缺乏监测和分析,同时对于降解行为的研究大都没有关注到降解过程和降解产物,使得一些降解产物的高毒性被低估。因此,全面了解各种水环境介质中PPCPs浓度可以较为准确、系统地获知各地区PPCPs的污染情况,对于PPCPs治理与削减工作具有重要的现实意义;而探究PPCPs在水环境中的降解行为,有利于了解其在环境中的残留和代谢情况,厘清中间产物和最终产物的性质,以便针对性地对PPCPs的环境生态效应进行评估分析,降低风险。     

广州地区蔬菜生产基地有机污染物含量状况及分布

为了解广州地区蔬菜基地有机污染物的分布情况,选取了6个代表性基地进行调查采样,测试分析了表层土壤、蔬菜及灌溉水中15种邻苯二甲酸酯(PAEs)化合物、16种多环芳烃(PAHs)化合物和19种有机氯农药(OCPs)化合物的质量分数及质量浓度.结果表明:在15种PAEs化合物的总质量分数(w(ΣPAEs))中,土壤样品为158.0~4 321.0 ng/g,蔬菜样品为1 134.0~48 576.0 ng/g;水样中15种PAEs化合物的总质量浓度(ρ(ΣPAEs))为632.0~14 271.0 ng/L;就单个化合物而言,以DiBP、DBP、DEHP三种污染物为主,其三项之和占所有PAEs质量分数的97.5%~99.1%;在16种PAHs化合物的总质量分数(w(ΣPAHs))中,土壤样品为28.48~1 121.96 ng/g,蔬菜样品为238.09~1 000.61 ng/g;水样中16种PAHs化合物的总质量浓度(ρ(ΣPAHs))为338.21~1 239.78 ng/L;在19种OCPs化合物的总质量分数(w(ΣOCPs))中,土壤为0.04~71.28 ng/g,蔬菜为1.08~9.18 ng/g.总体上看,各基地土壤中DBP质量分数均超标,多环芳烃类在灵山、花东、黄埔菜地土壤中存在轻微污染,有机氯农药均未出现污染.     

基于SEM-EDS及GC-MS技术研究有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响

零价铜作为一种廉价金属很少应用于促进氯代有机物脱氯研究,其原因是零价铜的催化还原脱氯活性差,且反应机制复杂。本文采用机械球磨技术制备了Cu-Fe和Cu-Ni合金,研究零价铜在不同微观环境下对对氯苯酚(4-CP)的脱氯行为,旨在考察有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响。应用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)及色相色谱-质谱(GC-MS)分析发现,铜原子的微环境及有机氯分子结构均影响铜的脱氯机制。在Cu-Fe体系中,Cu遵循经典的催化加氢脱氯机制,4-CP的降解产物为苯酚;Cu-Ni体系的还原作用来源于零价铜,其中的镍金属并未起到催化加氢作用,Cu-Ni合金及单独零价铜对4-CP的降解产物是环己酮。零价铜对4-CP的降解率可达70%以上,而Cu-Fe体系的降解率仅为34%,两者对芳香族氯代物的降解效率差距显著。零价铜能够降解化学稳定性高的4-CP和苯酚,但不能降解化学稳定性相对较差的脂肪族氯代有机物(如一氯乙酸和二氯乙酸),因此认为零价铜脱氯机制并非传统的催化加氢机制,而是遵循直接电子传递还原机制,且有机氯分子的苯环结构是零价铜直接电子传递还原的诱因。     

Study on Migration and Transformation Rule of Organic Pollutants （COD） in Aerated Zone

Collecting waste water with a certain concentration of organic pollutants COD (chemical oxygen demand), static adsorption, static biodegradation and dynamic soil column experiments were made in laboratory,we researched migration and transformation of COD in aerated zone. and put for-ward a mathematical model showing the process.The results show that adsorption of organism in aerated zone is linear,which is erprsented by henry‘s law s=Kdc sd, adsorption coefficient Kd=0.0693; biodegradation diagram accord basically with first-order kinetics equation c=coe^-k1t, biodegradation co-efficient K1=0.0499d^-1; dispersion coefficient D=0.0042m^2/d in experiments. The migration and transformation of organic pollutants (COD) in aerated zone jointly result from many factors such as dispersion, adsorption and biodegradation etc..