气相色谱-质谱测定白洋淀水中的有机污染物

2022-11-16

白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊, 近年来随着工农业的迅速发展, 大量有机溶剂、农药、杀虫剂、增塑剂等的使用, 造成水体的有机污染也越来越严重, 而且使得水中的有机污染物种类繁多。自20世纪70年代以来, 许多科技工作者对白洋淀的污染作了大量的调查研究工作, 各方面都取得了一定成绩[1~6]。但由于种种原因, 白洋淀的污染状况至今尚未得到显著改善, 关于白洋淀水中有机污染物的研究报道较少。做好白洋淀流域的环境保护, 对推动该流域经济的可持续发展具有深远意义。作为固相萃取的一种新型吸附剂, 大孔吸附树脂在分析领域得到了广泛应用, 其中Amberlite XAD树脂以其良好的物理特性和优越的吸附性能, 使其在分离、富集水中有机污染物方面效果显著。

本章研究的主要目的是利用大孔吸附树脂-GC/MS对白洋淀水中的有机污染物进行定性测定, 确定白洋淀水中主要有毒有机污染物, 了解白洋淀水中的有机污染状况。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 6890/5973N GC/MS气相色谱-质谱联用仪, 配有HP7683自动进样器和化学工作站;KQ-250B型超声波清洗器 (昆山市超声仪器有限公司) ;WH-861型涡旋混合器 (太仓市科教器材厂) ;BF-2000M型氮气吹干仪 (北京八方世纪科技有限公司) 。

AmberliteTMXAD-1600树脂 (罗门哈斯公司, 美国) ;甲醇 (HPLC级) ;其余试剂均为国产分析纯, 经重蒸后使用;无水硫酸钠 (分析纯, 650℃灼烧2小时) ;实验用水采用全玻璃装置二次蒸馏。

1.2 气相色谱/质谱分析条件

D B-5 M S毛细管柱 (3 0 m×0.2 5 m m×0.25µm) ;载气;氦气;恒压模式12.45Psi;进样口温度260℃;进样量1µL;不分流进样;升温程序:初温50℃, 以25℃/min升温至150℃, 保持1min, 然后以10℃/min升温至280℃, 保持6min;EI源70eV;离子源温度230℃;扫描范围45amu~500amu。

1.3 实验步骤

装柱:首先在玻璃富集柱 (1 0 0 m m×8mm) 的下端堵上一个经净化处理的脱脂棉, 然后将初步处理过的XAD树脂用甲醇调成浆状, 缓缓倒入此富集柱中, 时时用洗耳球轻轻敲击柱子外壁以保证填充均匀, 制成高度约80mm的柱床, 再把另一个脱脂棉放到树脂床的上面。

清洗:加入50mL甲醇去除树脂中残留的有机杂质, 然后加入25mL二次水淋洗柱内残留的甲醇。

上样:将500mL水样以一定的流速通过此吸附柱, 终点时给一定真空度抽干柱中残留水分。

洗脱:用6mL的丙酮:甲醇 (1∶1) 进行洗脱。

除水:将洗脱液通过无水硫酸钠的干燥柱, 除去其中的少量水。

浓缩:在40℃的水浴中用氮吹仪吹至近干, 然后用丙酮:正己烷 (1∶1) 的混合溶剂定容到1.0mL, 取1μL进行色谱分析。

1.4 质谱结果

取经全玻璃仪器重蒸的二次水500mL, 按照1.3水样处理过程做全程序空白实验。按水样标准采集方法对白洋淀地区某水样进行采集。将浓缩水样的总离子流色谱图经NIST02谱库检索, 全程序空白和白洋淀水样的总离子流谱图见图1。

由图1, 白洋淀水样中共检出25中有机污染物, 主要是烷烃类、有机酸类、酯类、醛类、酚类、苯系物、杂环类物质, 其中共检出邻苯二甲酸酯类物质5种, 质量分数为60.8%;烷烃类7种, 质量分数为6.8%;杂环类4种, 质量分数为8.3%;有机酸类2种, 质量分数为4.1%。造成上述水污染的主要原因有以下几方面:一是白洋淀上游工业废水 (如满城造纸厂、蠡县制革厂、高阳的毛纺厂等) 的偷排偷放, 污水中含有重金属、石油类、挥发酚类等大量有毒有害物质是造成白洋淀水质恶化的主要原因。二是淀区农业生产和水产养殖过程中的使用大量的农药、化肥、塑料薄膜等, 也造成了水质污染。三是淀区旅游业较为发达, 生活垃圾在村边随意堆放, 还有废电器、电池、塑料等难分解物质, 这些未经处理直接进入水体, 人们的生产生活污染加重了水质的恶化。四是淀区主要交通工具柴油机船的大量使用, 使得水质污染进一步加剧。因此, 我们要充分认识到白洋淀水体污染的严峻性, 切实加强管理, 节约保护水资源, 实现人水的和谐发展。

摘要：本文建立了大孔吸附树脂-气质联用测定水中有机污染物的分析方法。通过GC/MS定性, 白洋淀水中的有机污染物主要为邻苯二甲酸酯类、烷烃类、有机酸类、杂环类。

关键词：大孔吸附树脂,GC/MS,白洋淀,有机污染物