气相色谱法测定水体中的有机物

GC测定水体中的有机污染物

李磊************，李先江************

（中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100）

摘要：根据水体现状，我们怀疑是农药厂排放的有毒废水导致鱼类大量死亡。针对可能存在的剧毒有机污染物，我们对重铬酸钾氧化法、恒电流库仑滴定法、微分脉冲阳极溶出伏安法以及气相色谱法的优缺点进行了详细的分析和比较，选择气相色谱法对水体中存在的有机污染物进行定性和定量分析。

关键词：GC；有机污染物；色谱柱；化学需氧量

中图分类号：X131.2

1.前言：

通过文献介绍水体中的鱼大量死亡，由此我们猜测可能是由于水体中存在大量的有害物质所致。通过分析我们发现，池塘所傍河流的上游有三个工厂，水污染很大程度上是因为上游工厂排放的废水不达标造成的。大部分工厂排放的废水中都含有有机物，而有机污染物含量超标将严重影响水体中生物的生命活动，而且有些难以降解的物质的存在也会通过生物链最终在人体内积累，危害人类的身体健康和生命安全。

通常情况下，工厂排放的废水中均含有有机物，下表则罗列了不同类型的污水中BOD5和COD的含量以及不同类型的工厂所排放的污染物的种类：

图一污水类型及BOD和COD含量

农药行业是化学工业中的污染大户，也是治理污染难度最大的行业。农药生产废水历来以毒性大、浓度高、治理难成为社会关注的重点。 由于农药种类多，生产历程长、反应步骤多，因此产生的有毒污染物很多，极有可能是罪魁祸首，我们以农药中合成最多，应用最广泛，最具代表性的乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷四种有机磷农药为分析对象。同时，它们也是国家环保重点监测对象。

我们将就假设对水样进行定性和定量的分析，从而找出最终的结果。在测定过程中我们将分别对重铬酸钾氧化法、恒电流库仑滴定法、微分脉冲阳极溶出伏安法以及气相色谱法的优缺点进行比较，选择合适的方法进行测定。

2.水体有机污染物的种类和相关简介：

水体中的有机污染物有许多，包括以下这些种类：

酚类化合物、苯胺类化合物、硝基苯类、总有机卤化物、石油类、挥发性和半挥发性有机污染物、苯系物、挥发性卤代烃、氯苯类化合物、邻苯二甲酸酯类、甲醛、有机氯农药、有机磷农药、三氯乙醛、多环芳烃、二恶英类、多氯联苯。

酚类化合物酚类为原生质毒，属高毒物质。人体摄入一定量时，可出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头晕、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状。水中含低浓度（0.1～0.2mg/L）酚类时，可使生长鱼的鱼肉有异味，高浓度（>5mg/L）时则造成中毒死亡。含酚浓度高的废水不宜用于农田灌溉，否则，会使农作物枯死或减产。水中含微量酚类，在加氯消毒时，可产生特异的氯酚臭。

苯胺类化合物苯胺及其衍生物可以通过吸入、食入或透过皮肤吸收而导致中毒，能通过形成高铁血红蛋白造成人体血液循环系统损害，可直接作用于肝细胞，引起中毒性损害。这类化合物进入肌体后易通过血脑屏障而与大量类脂质的神经系统发生作用，引起神经系统的损害。另外，苯胺类化合物还具有致癌和致突变的作用。

硝酸苯类常见硝酸苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯及二硝基氯苯。硝基苯类化合物排入水体后，可影响水的感官性状。人体可通过呼吸道吸入或皮肤吸收而产生毒性作用，硝基苯可引起神经系统症状、贫血和肝脏疾患。

总有机卤化物（TOX）总有机卤化物是指卤代烃、卤苯类化合物及其衍生物等全部有机卤化物中卤元素的总量。总有机卤化物是以卤元素的含量表示水体中有机卤化物总量的综合指标。

石油类水环境中石油类来自工业废水和生活污水的污染。石油类碳氢化合物漂浮于水面，并能在水层表面结成一层薄膜，隔绝空气，影响空气与水体界面氧的交换；分散于水中以及吸附于悬浮微粒上或以乳化状态存在于水中的油，它们被微生物氧化分解，将消耗水中的溶解氧，使水质恶化，影响水生生物存活。石油类中所含的芳类虽较烷烃类少，但其毒性要大得多。

挥发性和半挥发性有机污染物挥发性和半挥发性有机物在水中的溶解度都很小，都具有较易地从溶解态转入气相的能力。其挥发的速率依赖于有毒物质的性质和水体特征。在一般条件下，根据有机污染物的挥发速率可将其分为挥发性和半挥发性有机污染物。由于它们一般都具有毒性而且都具有挥发性，因此，它们不仅会破坏水生生态环境而且还会给周围的大气环境造成一定的危害。挥发性有机物包括挥发性的醚类、酮类、硝基类有机物、卤化有机化合物、烃类等。半挥发性有机物包括有机氯农药、PCBs、有机磷农药、多环芳烃类、氯苯类、硝基苯类、苯胺类、苯酚类等。

苯系物苯系物通常包括苯，甲苯、乙苯，邻、间、对二甲苯，异丙苯、苯异烯八种化合物。除苯是已知的致癌物以外，其它七种化合物对人体和水生生物均有不同程度的毒性。

挥发性卤代烃挥发性卤代烃主要指三卤甲烷（即三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷及三溴甲烷）及四氯甲烷等挥发性卤代烃。这些化合物沸点较低，易挥发。微溶于水，易溶于醇、苯、醚及石油醚等有机溶剂。各种卤代烃均有特殊气味并具有毒性。可通过皮肤接触、呼吸或饮水进入人体。

氯苯类化合物氯苯类化合物的物理化学性质稳定，不易分解。在水中的溶解度很小，

易溶于有机溶剂中。这类化合物具有强烈气味，对人体的皮肤、结膜和呼吸器官产生刺激，进入人体内有蓄积作用，抑制神经中枢，严重中毒时，会损害肝脏和肾脏。我国制定的地表水卫生标准中，一氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯的最高允许浓度为0.02mg/L，六氯苯是0.05mg/L.地表水环境质量标准中也增加了氯苯类项目。

邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸酯类又称肽酸酯。一般为无色透明的油状液体，难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂。可通过呼吸、饮食和皮肤接触直接进入人和动物体内。其毒性随着分子中醇基碳原子数的增加而减弱。

甲醛甲醛为具有刺激性臭味的无色可燃液体，易溶于水、醇和醚，其35%～40%的水溶液被称为“福尔马林”。甲醛的还原性很强，易与多种物质结合，且易于聚合。甲醛对人体的皮肤和粘膜具有刺激作用，进入人体后易对人的中枢神经系统及视网膜造成损害。含甲醛的废水排入水体后，能消耗水中的溶解氧，影响水的自净能力。

有机氯农药（六六六、滴滴涕）六六六、滴滴涕（DDT）物理化学性质稳定，不易分解，残留期长，难溶于水，易溶于脂肪，并在其中蓄积。因此，有机氯农药及其降解产物对水环境污染会十分严重。

有机磷农药有机磷农药的特点是毒性剧烈，但在环境中较易分解，在水体中会随温度、pH值的增高，微生物的数量、光照等增加而加快降解速度。因此，有机磷农药成为农药中品种最多、使用范围最广的杀虫剂。但是有些有机磷农药对人和动物毒性较大，易发生急性中毒，有些品种在水环境中仍有一定的残留期。有机磷农药生产厂排放的废水常含有较高浓度的有机磷农药原体和中间产物、降解产物等，当排入水体或渗入地下后，极易造成环境污染。有机磷农药大多不容于水，而易溶于有机溶剂中。

三氯乙醛三氯乙醛为无色液体，有刺激性气味，溶于水。易吸收水分形成固体水合物，能与乙醇、乙醚等混溶。环境中的三氯乙醛在微生物和化学作用下可以转化为三氯乙酸或分解。三氯乙醛影响植物细胞的正常分裂，使植物生长畸形，尤其对小麦等农作物的危害最为严重，轻则导致减产，重则毁苗绝产。鱼类长期生活在受三氯乙醛污染的水中，轻则中枢神经系统受到抑制作用，重则导致死亡。

多环芳烃（PAH）多环芳烃是石油、煤等燃料及木材，可燃气体在不完全燃烧或在高温处理条件下所产生的。环境中重要致癌物质之一。已证实，在多环芳烃化合物中许多种类具有致癌或致突变作用。致癌物有苯并芘，苯并蒽、蒽、二苯并蒽、二苯并芘等，还有多种是属助促癌剂如萤蒽、芘、苯并芘等。

二恶英类多氯代二苯并对二恶英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）通常被称为二恶英类化合物。它们都是三环氯代芳香化合物，并且侧位（2,3,7,8）被氯取代的那些化合物具有很强毒性，其中2,3,7,8-四氯代二苯并恶英(TCDD)是目前已发现的最毒的有机化合物之一，有“世纪之毒“之称。世界各国科学家们通过对动物的暴露实验一致认为：二恶英类化合物有很强的致癌、致畸、致突变效应和生殖毒性，已被列入干扰内分泌的环境激素类物