(青島市城市排水監(jiān)測站 國家城市排水監(jiān)測網(wǎng)青島監(jiān)測站，山東 青島 266002)

隨著中國經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市污水處理量大幅增加，污水處理廠產(chǎn)生的污泥也隨之增長。由于污水廠污泥產(chǎn)量增長迅速、成分復雜等特點，若處理不當，不僅會對環(huán)境造成二次污染，同時也是對污泥中所含營養(yǎng)資源的一種浪費[1]。隨著近年來技術(shù)的進步，污泥不再是經(jīng)簡單處理后被丟棄的無用廢物，而是通過多種方式進行處理后成為可循環(huán)利用的資源。而準確可靠的分析測試數(shù)據(jù)是污泥的處理處置及其無害化和作為再生資源有效利用的基礎(chǔ)，因此，對于污泥中各種物質(zhì)含量的分析和研究亦顯得尤為重要。而污泥樣品的制備及前處理對分析檢測來說非常重要，這是因為樣品的制備及前處理不僅耗費整個分析過程的60%以上的時間，而且主要的分析誤差也來自樣品制備及前處理環(huán)節(jié)。所以，污泥樣品的制備及前處理技術(shù)的選擇是準確測定污泥中各種物質(zhì)含量的基礎(chǔ)[2]。

1 污泥樣品采集與制備

1.1 污泥樣品采集

1.1.1 城市污水處理廠的脫水污泥樣品

按照 HJ/T 166[3]的相關(guān)要求采集和保存，選取當天新鮮污泥，采用多點取樣，樣品應有代表性，樣品重量不小于1kg。

1.1.2 城市污水處理廠的生化系統(tǒng)污泥混合液

按照 HJ 494[4]、HJ 493[5]的相關(guān)要求采集和保存，應于固定時間在生化系統(tǒng)反應池的末端，水面下 1 ～ 1.5 m 處采集污泥混合液，并盡快檢測。

1.2 污泥樣品制備[6]

1.2.1 采集后立即分析的樣品的制備

待測組分如為易揮發(fā)或易發(fā)生各種變化的物質(zhì)(如氰化物、揮發(fā)酚及其它有機污染物)是不能用自然風干的方法來脫水和制樣的。樣品采集后要立即取樣進行分析。

1.2.2 采集后需要脫水的樣品的制備

1.2.2.1 采集來的污泥樣品中含有大量水分，不可置于日光下暴曬，以防止待測組分發(fā)生變化。應采用下列方法除去。

真空冷凍干燥：在低溫冷凍不斷抽真空的條件下使樣品脫水，即保持了樣品的穩(wěn)定又去除了樣品的水分，適用于各種類型樣品。

自然風干：對于待測組分較穩(wěn)定的樣品應采用自然風干的方法進行脫水。自然風干是我們制備污泥樣品最主要最常用的手段，及時將泥樣風干可以抑制微生物的活動和化學變化，便于長期保存，所得分析結(jié)果也較穩(wěn)定。

1.2.2.2 污泥的粉碎

經(jīng)破碎和研磨以減小樣品的粒度。將脫水后的污泥樣品，剔除大小礫石和雜物，置于瓷研缽或瑪瑙研缽中研磨。

1.2.2.3 過篩

使樣品保證95% 以上處于某一粒度范圍。將經(jīng)過粗磨和細磨的樣品全部過合適目數(shù)尼龍篩，直至篩上物不含泥樣，棄去篩上雜物。

1.2.2.4 混勻和縮分

將過篩后的樣品全部置于方形無色聚乙烯薄膜上用掀角法充分混勻，使樣品達到均勻。

采用四分法進行縮分樣品，重復操作數(shù)次，直至該粒度對應的最小樣品量。

2 污泥樣品的前處理技術(shù)

2.1 污泥樣品前處理技術(shù)的內(nèi)容

樣品前處理技術(shù)廣義的來講就是在樣品進行測定之前采用適當?shù)姆椒▽悠愤M行化學處理，將測定組分從檢測樣品中提出，并且對待測組分進行提取、凈化與濃縮，排除檢測組分受到其他共存組分的干擾，讓樣品轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y定的形式，并進一步進行化學定性或定量分析[7]。

2.2 污泥樣品前處理技術(shù)的目的及重要性

污泥樣品處理的目的就是將微量或痕量的欲測組分富集，去除干擾欲測組分的物質(zhì)，或者是將無法被儀器分析的欲測組分轉(zhuǎn)化成可被儀器分析的物質(zhì)。

污泥樣品的前處理過程是分析數(shù)據(jù)正確與否的關(guān)鍵,它在整個分析過程中占用的時間和精力最多，前處理程度決定分析樣品能否滿足所用分析儀器的要求，因此它直接影響分析結(jié)果的可靠性和準確性[7]。

2.3 污泥樣品前處理技術(shù)應遵循的原則

在分解試樣的過程中，應遵循以下幾個原則：(1)試樣的分解必須完全，如果試樣的分解不完全，所測元素的含量將低于實際含量。(2)要根據(jù)待測組分的性質(zhì)選擇合適的分解辦法，比如容易揮發(fā)的元素就不能高溫分解，避免使待測組分含量低于實際含量。(3)分解的過程也要小心不能外濺造成損失，使待測組分含量低于實際含量。(4)不能引入待測組分，使待測組分含量高于實際含量，比如應先處理含量低的試樣再處理含量高的試樣，低含量與高含量的試樣盡量分開處理，避免交叉污染。(5)不能引入干擾物質(zhì)，避免影響后續(xù)的測定[8]。

4 污泥樣品前處理的常用技術(shù)

4.1 蒸餾

利用待測組分與干擾組分的沸點不同而進行分離，亦可同時進行富集?？煞譃楹唵握麴s、分餾(精餾)、減壓蒸餾和水汽蒸餾等[2]。此消解方法主要用于污泥中脂肪酸、揮發(fā)酚、總氰化物的分析。

4.2 酸溶、堿溶和熔融

利用酸溶、堿溶或熔融的方法，將固體樣品或灰化和消解后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為溶液，以便儀器分析或進行下一步的處理。此消解方法主要用于污泥中總氮、總磷的分析。

4.3 絡合

在強堿或強酸性條件下，難溶于水和不溶于水的待測物質(zhì)能與無機鹽絡合成易溶于水的鹽類，將待測物質(zhì)提取到溶液中。調(diào)節(jié)溶液的pH，使待測物以沉淀的形式分離出來。最后用儀器法測定待測物質(zhì)。此消解方法主要用于污泥中胡敏酸、富里酸的分析。

4.4 萃取

將樣品中欲測組分抽提到另一相中，使其與干擾組分分離，并可同時進行富集?？煞譃橐合噍腿?將固體、液體或氣體樣品中欲測組分抽提到溶劑中；固相萃取-將液體或氣體樣品中欲測組分吸附在固體上；氣相萃取(頂空技術(shù))-將固體或液體樣品中欲測組分抽提到氣體中；超臨界流體萃取-將固體樣品中欲測組分抽提到超臨界流體中。此消解方法主要用于污泥中油類物質(zhì)的分析。

4.5 微波消解法

微波消解法結(jié)合了高壓消解和微波快速加熱兩方面的性能，是近年來產(chǎn)生的一種嶄新的、有前途的樣品處理技術(shù)。其原理是在微波磁場中，被消解樣品極性分子快速轉(zhuǎn)動和定向排列從而產(chǎn)生振動，通過在試樣中加入適量的消解液 ( 各種酸、部分堿液以及鹽類) ，利用高溫增壓條件激化化學物質(zhì)，加強氧化劑的氧化能力使樣品表層擾動破裂，并不斷產(chǎn)生新的表面與試劑接觸，加速了樣品的消解，從而使樣品在短暫的時間內(nèi)被消解，使待測元素以離子的狀態(tài)存在于試液中[9]。此消解方法主要用于污泥中金屬元素的分析。

4.6 索氏提取

索氏提取是從固體物質(zhì)中萃取化合物的一種方法。索氏抽提過程能夠保證樣品機體與萃取溶劑完全接觸。固體樣品與無水硫酸鈉混合，放入專用套筒中，加入適當?shù)娜軇?如丙酮-正己烷混合溶劑、二氯甲烷-丙酮混合溶劑、二氯甲烷、甲苯-甲醇混合溶劑等)，在索氏提取器中完成索氏提取[10-11]。此方法主要用于萃取污泥中的非揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機化合物。

4.7 固相萃取

固相萃取(solid phase extraction，SPE)是近年發(fā)展起來的一種樣品預處理技術(shù)，由液固萃取和柱液相色譜技術(shù)相結(jié)合發(fā)展而來，與傳統(tǒng)的液液萃取法相比較SPE具有以下優(yōu)點：(1)分析物的高回收率；(2)更有效的將分析物與干擾組分分離；(3)不需要使用超純?nèi)軇袡C溶劑的低消耗減少對環(huán)境的污染；(4)能處理小體積試樣；(5)無相分離操作，容易收集分析物級分；(6)操作簡單、省時、省力、易于自動化[12]。此方法主要用于污泥中有機物的分析。

5 污泥樣品前處理技術(shù)發(fā)展趨勢

前處理技術(shù)是保證污泥樣品檢測結(jié)果準確性、可靠性的重要基礎(chǔ)。但是，由于城鎮(zhèn)污泥基質(zhì)復雜，且各物質(zhì)的含量較高，因此污泥樣品的前處理技術(shù)多采用傳統(tǒng)的前處理方法。但是，快速化、自動化、簡便易用是當前樣品前處理方法的發(fā)展基調(diào)和主要方向。因此，污泥樣品前處理技術(shù)的研究探索顯得尤為重要。污泥樣品前處理技術(shù)的發(fā)展趨勢將側(cè)重以下幾方面：

(1)研究新型的、多元化的污泥樣品前處理方法。因為城鎮(zhèn)污泥基質(zhì)復雜，干擾成分多，測定結(jié)果要求高，所以必須采用多元化前處理方法與技術(shù)才能妥善解決這些問題。

(2)研究和探索快速、高效的前處理方法是目前亟待解決的問題。

(3)自動化與智能化樣品預處理技術(shù)的開發(fā)和應用。