薛磊 王少偉 徐淑華

（山東省煙臺生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東煙臺 264000）

1 引言

酚類具有原生質(zhì)毒性，屬于高毒物質(zhì)，其中以揮發(fā)酚的毒性最大，通常認為沸點低于230 ℃的大部分一元酚均可稱為揮發(fā)酚。它會導致魚類中毒死亡，灌溉農(nóng)田會造成農(nóng)作物枯死或減產(chǎn)，人體攝入一定量會出現(xiàn)急性中毒癥狀，長期飲用被酚污染的水，可引起頭痛、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀［1］，揮發(fā)酚因其毒性在環(huán)境常規(guī)監(jiān)測中具有重要的指示意義。揮發(fā)酚污染主要來自煤洗、煉焦、合成氨、木材防腐、化工冶煉等，特別是在有機污染場地或受化工冶煉廢油等危險廢物污染場地的地下水體中，揮發(fā)酚含量較高且難以去除，對生態(tài)修復及平衡容易造成不良影響［2］。

目前，揮發(fā)酚測定的主要方法有4－氨基安替比林分光光度法［3］、流動注射法［4］、氣相色譜法等，其中4－氨基安替比林分光光度法作為《國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測任務(wù)作業(yè)指導書（試行）》［5］以及《國家近岸海域海水水質(zhì)監(jiān)測操作技術(shù)規(guī)程（試行）》［6］中的指定方法，具有靈敏度高、準確度高以及相對穩(wěn)定等特點，成為日常環(huán)境監(jiān)測中使用最多的經(jīng)典方法。萃取比色法在日常監(jiān)測中主要用于低濃度樣品的檢測，對于濃度大于0.4 mg/L 的揮發(fā)酚水樣可采用直接分光光度法。

2 水中揮發(fā)酚測定過程中的關(guān)注點

2.1 采樣質(zhì)量控制

地表水揮發(fā)酚采樣通常使用1 000 mL 硬質(zhì)玻璃瓶，海水揮發(fā)酚采樣瓶為500 mL 硬質(zhì)玻璃瓶，加磷酸pH＜4，加CuSO4使其濃度為1 g/L 左右，4 ℃下冷藏均可保存24 h。每批樣品應(yīng)抽取不低于10%（不低于2 個）的樣品瓶進行空白檢驗，若結(jié)果超出檢出限，應(yīng)重新清洗樣品瓶。同時應(yīng)進行現(xiàn)場平行樣的測定，保證數(shù)量占樣品總量10%以上，平行樣應(yīng)混合均勻后分裝于2 個采樣瓶中。采樣瓶均利用現(xiàn)場水樣沖洗3 次以上［6］。

2.2 干擾處理

當樣品中含有氧化劑（淀粉—碘化鉀試紙變藍）時，采樣后應(yīng)立即用硫酸亞鐵溶液或抗壞血酸溶液去除［5］。

當樣品中有黑色沉淀時，可取一滴樣品放在乙酸鉛試紙上，若試紙變黑色，說明有硫化物存在?？杉恿姿崴峄闪蚧瘹?，攪拌曝氣使其逸出［3］。

當蒸餾液存在白色渾濁時，說明水樣中存在干擾測定的油脂類物質(zhì)，應(yīng)先用粒狀氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12～12.5，然后采用四氯化碳等有機溶劑對水樣進行萃取后蒸餾，并調(diào)節(jié)pH 至4.0［7］。

2.3 樣品蒸餾

樣品蒸餾的主要目的是將揮發(fā)酚蒸餾收集用于測定，同時可以消除色度、渾濁、金屬離子以及苯胺類物質(zhì)的干擾［8］。蒸餾前使用甲基橙為指示劑，滴加磷酸（1＋9）調(diào)節(jié)試樣顯示橙紅色。在蒸餾過程中，純水添加量應(yīng)控制在25～50 mL，以保證水樣不被蒸干且餾出液體積與待蒸餾水樣體積相當。每次蒸餾前后，應(yīng)清洗蒸餾儀，防止殘留物污染待測樣品。蒸餾后若發(fā)現(xiàn)甲基橙橙紅色褪去，應(yīng)再加1 滴甲基橙指示液［3］。

2.4 儀器選擇

分液漏斗對于萃取法實驗成敗至關(guān)重要，應(yīng)選用聚四氟乙烯活塞的分液漏斗，防止漏液對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.5 4－氨基安替比林的純度

根據(jù)國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)采測分離的要求，空白吸光度應(yīng)低于0.08。4－氨基安替比林容易受潮氧化，其純度對于空白吸光度影響很大，在實際工作中應(yīng)盡量選用固體顏色較淺的4－氨基安替比林。對于溶液顏色較深或開封一段時間吸附氧化的4－氨基安替比林，按照標準規(guī)定利用10 g 60～100 目的硅鎂型吸附劑進行吸附后過濾的提純方法，空白吸光度達不到作業(yè)要求，本實驗利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取2 種方法來提高4－氨基安替比林的純度，結(jié)果顯示，活性炭吸附效果相對穩(wěn)定。

2.6 萃取顯色

依次加入緩沖溶液、4－氨基安替比林及鐵氰化鉀溶液并搖勻后，需靜置10 min 顯色。三氯甲烷的添加應(yīng)使用10 mL 大肚玻璃移液管，密閉，手工劇烈振搖2 min，倒置放氣，振搖頻率和力度盡量一致，保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。也可以利用萃取儀進行振蕩，本實驗使用步琪快速溶劑萃取儀，設(shè)置轉(zhuǎn)速在300 r/mim，振蕩時間5 min，萃取效果較好，最高點吸光度能夠保持穩(wěn)定。當進行大批量樣品分析時，可考慮利用萃取儀代替手工振蕩，以提高工作效率。

2.7 危廢處理

揮發(fā)酚是有機有毒物質(zhì)，實驗過程中需利用三氯甲烷進行萃取，會產(chǎn)生大量有機廢液。因此應(yīng)做好廢液收集處置工作，將其置于封閉容器中保存，并及時送至有危廢處置資質(zhì)的單位進行處理，防止對環(huán)境造成二次污染。

3 實驗分析

3.1 實驗儀器及試劑

3.1.1 儀器

盛泰一體化蒸餾儀；步琪快速溶劑萃取儀；聚四氟乙烯活塞分液漏斗（250 mL）；T6 新悅分光光度計。

3.1.2 試劑

4－氨基安替比林（進口、國產(chǎn)）；氯化氨（國藥）；氨水（國藥）；鐵氰化鉀（國藥）；三氯甲烷（國藥）；硅鎂型吸附劑（60～100 目）；活性炭；磷酸（國藥）；甲基橙（國藥）；苯酚標準儲備液（100 mg/L，環(huán)保部標樣所）；揮發(fā)酚標準樣品（200363，環(huán)保部標樣所）。

3.2 監(jiān)測方法和環(huán)境質(zhì)量標準

3.2.1 HJ 503—2009 和GB/T 17378.4—2007 揮發(fā)酚萃取分光光度法對比

目前地表水、地下水、飲用水中揮發(fā)酚的分析方法為HJ 503—2009《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測定4－氨基安替比林分光光度法》中的萃取分光光度法，海水揮發(fā)酚測定方法為GB/T 17378.4—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分：海水分析》［9］。兩種方法對比見表1。

表1 2 種分析方法對比

3.2.2 水環(huán)境質(zhì)量常規(guī)達標要求

環(huán)境質(zhì)量標準對比見表2。

表2 環(huán)境質(zhì)量標準對比mg/L

3.3 不同4－氨基安替比林提純方法測定空白吸光度的對比

提純方法必須以最少的提純劑達到提純藥品的目的、曲線斜率（曲線最高點吸光度）高和曲線最高點吸光度穩(wěn)定性3 個條件［7］。齊格其［7］認為，活性炭吸附得到的空白值以及曲線斜率相對穩(wěn)定。蒙源［10］認為，三氯甲烷萃取的方法可有效降低空白值。本文利用活性炭吸附和三氯甲烷萃取以后再加入硅鎂型吸附劑的方法對4-氨基安替比林進行提純對比。

3.3.1 活性炭吸附

將配制好的4-氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入2 g 活性炭攪拌靜置，雙層濾紙過濾，濾液再加10 g 硅酸鎂吸附劑攪拌靜置，二次過濾，收集淡黃色濾液。經(jīng)過此種方法提純的4-氨基安替比林與未提純吸光度對比結(jié)果見表3。由表3 可知，不同廠家的4－氨基安替比林經(jīng)過活性炭吸附后均能達到作業(yè)要求。

表3 不同廠家試劑經(jīng)活性炭吸附提純吸光度結(jié)果

3.3.2 三氯甲烷萃取

將配好的4－氨基安替比林溶液100 mL（2%）加入分液漏斗，加入10 mL 三氯甲烷劇烈振蕩1 min，倒置放氣，靜置分層，取上清液，加入10 g 硅酸鎂吸附劑攪拌靜置，過濾后收集濾液，空白和最高點吸光度見表4。由表4 可知,經(jīng)三氯甲烷萃取后，空白吸光度能夠達到作業(yè)要求，但最高點吸光度值偏低。

表4 不同廠家試劑經(jīng)三氯甲烷萃取后吸光度結(jié)果

由實驗結(jié)果可知，上述兩種方法都能夠有效降低空白吸光度，但是經(jīng)三氯甲烷萃取后最高點吸光度偏低，曲線斜率偏低，可能對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。原因可能在于三氯甲烷在去除雜質(zhì)的同時萃取了4－氨基安替比林的一部分有效成分，使提純效果不夠穩(wěn)定。因此實驗中可采取2 g 活性炭吸附＋10 g 硅鎂型吸附劑或者多次過濾的方式，對不符合空白值要求的4－氨基安替比林進行提純。

3.4 萃取儀振蕩與手工振蕩結(jié)果對比

3.4.1 萃取過程

在分液漏斗中按順序加入標準樣品和各種試劑靜置10 min 以后，加入10 mL 三氯甲烷，密塞后振蕩。萃取儀參數(shù)設(shè)置為轉(zhuǎn)速300 r/min，振蕩時間5 min；手工振蕩時間2 min，盡量保證頻率一致。

3.4.2 校準系列

利用2 種方法分別驗證標準曲線、數(shù)據(jù)精密度以及準確度等，比較其可替代性。配置苯酚標準使用液濃度為1 mg/L，其中HJ 503—2009 標準系列的標準物質(zhì)添加量分別為0，0.25，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0 μg/L，GB/T 17378.4—2007 標準系列的標準物質(zhì)添加量分別為0，0.50，1.00，2.00，4.00，7.00，10.0 μg/L。

3.4.3 結(jié)果對比

利用萃取儀對揮發(fā)酚進行萃取，分別采用2 種方法制作的標準曲線見表5。

表5 萃取儀振蕩萃取標準曲線

利用標準樣品配置濃度為0.004 0，0.020 0 mg/L的實際樣品進行精密度檢驗，結(jié)果見表6。

表6 萃取儀振蕩精密度檢驗結(jié)果

使用編號為200363 的標樣進行準確度檢驗，結(jié)果見表7。

表7 萃取儀振蕩準確度檢驗結(jié)果

從表6-7 可以看出，利用萃取儀振蕩能夠取得相對穩(wěn)定的分析結(jié)果，精密度和準確度均取得理想結(jié)果，萃取儀可以同時萃取多個樣品，對于大批量樣品監(jiān)測具有一定的優(yōu)勢。同時用2 種監(jiān)測方法分別分析了煙臺市芝罘區(qū)某飲用水水源地以及萊州灣附近海域水質(zhì)，結(jié)果見表8，揮發(fā)酚均未檢出。

表8 實際樣品揮發(fā)酚分析結(jié)果L

采用手工振蕩對揮發(fā)酚進行萃取，分別采用2種方法制作的標準曲線見表9。

表9 手工振蕩萃取標準曲線

利用標準樣品配置濃度為0.040 0 ，0.020 0 mg/L的實際樣品進行精密度檢驗，結(jié)果見表10。

表10 手工振蕩精密度檢驗結(jié)果

利用編號為200363 的標樣進行準確度檢驗，結(jié)果見表11。

表11 手工振蕩準確度檢驗結(jié)果

由表9 可以看出，2 種方法得到的標準曲線斜率相差不大，利用萃取儀萃取得到的曲線斜率稍高，其精密度和準確度測試能夠取得理想結(jié)果。同時分析煙臺芝罘區(qū)某飲用水水源地以及萊州灣附近海域水質(zhì)，結(jié)果見表12，揮發(fā)酚均未檢出。

表12 揮發(fā)酚實際樣品分析結(jié)果L

以上數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，2 種方法對于測定低濃度樣品均具有良好的可行性，由于海水監(jiān)測方法取樣量少、試劑使用量小，雖然檢出限（0.001 1 mg/L）相比地表水監(jiān)測方法（0.000 3 mg/L）稍高，但本文認為在常規(guī)的達標環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測以及污水監(jiān)測中，可以使用海水方法對地表水、地下水和海水進行監(jiān)測。

4 結(jié)論

揮發(fā)酚分析過程比較繁瑣，需要注意的地方很多，由于三氯甲烷毒性大，應(yīng)盡量減少操作失誤。本文對揮發(fā)酚萃取分光光度法進行全過程的梳理總結(jié)，在采樣、保存、干擾去除、前處理以及實驗室分析萃取過程中，找出容易影響數(shù)據(jù)準確性的關(guān)鍵點，提前預(yù)防實驗中可能出現(xiàn)的問題，減少三氯甲烷的損耗，同時提高數(shù)據(jù)的可信度。本文利用地表水和海水2 種方法對實際水樣進行測定，證明2 種方法對于低濃度樣品都具有較好的適應(yīng)性，GB/T 17378.4—2007 海水揮發(fā)酚的分析方法可滿足大部分日常揮發(fā)酚監(jiān)測需求。對于大批量樣品，還可以采用萃取儀振蕩進行萃取來減輕工作量。