王婷婷
(山西省临汾市生态环境保护综合行政执法队,山西 临汾 041000)
饮用水消毒自20世纪首次应用以来对公共卫生有了很大改善。在所有消毒剂中,氯消毒由于方便、成本较低、适用性广、持续性好而得到了广泛的应用。其能有效地灭活病原体和减少水传播疾病的爆发[1];而二氧化氯(ClO2)消毒更加安全高效,基本不产生毒性很大的有机卤代物，近年来作为氯消毒的替代消毒剂被国内外广泛应用[2]。在氯或ClO2消毒过程中,水体中存在的一些天然有机物(DOM),比如腐殖酸,以及一些含溴或碘的物质与之发生一系列的反应生成一些新的化合物,即卤代消毒副产物(X-DBPs)。本文对它们的检测技术进行综述。
1 检测方法
1.1 气相色谱法(GC)以及气相色谱-质谱联用法[GC-(MS)]
GC法是根据汽化的样品被载气带入色谱柱中于其上边的固定相作用力不同而被分离,适用于分析相对分子质量低、易挥发而且稳定性较好的DBPs。李海霞等[3]采用气相测谱法测定饮用水中的卤代乙酸(HAAs),检出限在0.5 μg/L～1.25 μg/L。Andersson等[4]采用固相萃取-气相色谱联用卤素特异性检测器(GC-XSD)研究并进一步开发了同时测定5个不同结构类别的20个DBPs的方法,此方法检测限可以达到0.05 μg/L。用气相色谱法测定饮用水中DBPs,处理样品操作简单,具有良好的分离效果，精密度也可以很好地达到要求。近几年,GC-MS法适合微量或痕量分析,并且具有灵敏度高、检出限低、分离度好等优点,因此对其研究也比较多。沈开源等[5]采用GC-MS法测定饮用水中的卤代腈(氰),表明该方法具有良好的精密性,值得被推广。
1.2 高效液相色谱法以及液相色谱-质谱联用法[HPLC-(MS)]
传统的(气相)法检测卤代乙酸产生的衍生物较多,分析结果重现性也不好,而且卤代乙酸的极性很大,很难找到适合的色谱柱,因此也很少有人用(液质)法分析。随着HPLC-(MS)技术在水质分析中不断普及,分析项目由原有的(气相)或(液质)方法转为HPLC-(MS)法,与液质系统相比,运行速度提高了9倍,峰的分离度提高了2倍,灵敏度提高了3倍以上[6]。郑赛等[7]用超高效液相色谱-四级杆串联质谱(UPLC-MS/MS)检测饮用水中9种氯化消毒副产物,检测下限为钠克浓度水平。该方法具有较高的灵敏度、回收率,并且重复性较好。
1.3 离子色谱法(IC)以及离子色谱-质谱法[IC-(MS)]
离子色谱法主要将检测物质送进离子交换树脂后面的电导检测器，并依据电荷之间的极小的差异分离开来。IC法测定水中的DBPs相比于其他方法干扰较少,可同时简单、快捷、灵敏测出阴阳离子以及离子型化合物的含量。Johns等[8]使用IC分离存在于不同氢氧化物梯度的土壤中18个阴离子。IC法常用的色谱柱是Metrosep和IonPac柱,这两种柱型都由有机聚合物颗粒组成,与硅柱相比它们在较高的pH值下具有稳定性以及不同的选择性。例如,IonPac的范围是以乙烯基乙烯基苯-二乙烯基苯(EVB-DVB)为基础,交联度高(<55%),结构稳定。Gilchrist等[9]认为样品基质中的离子可能掩盖痕量的DBP氧卤化物,故提出柱容量是DBP分析的一个重要因素,并在自己研究中重点关注此因素。另外,美国环保局于2007年将(ICP)-MS批准为水质分析检测方法之一,现已被证明是一种非常有用的水质监测分析技术。基于MS的检测可以将灵敏度提高一个数量级,但是却给分析增加了相当大的复杂性和显着的成本。
1.4 毛细管电泳技术(CE)
毛细管电泳技术(CE)由于其分离效率、灵敏度高、检测限低已被广泛用于消毒副产物比如卤代乙酸的测定。但是CE法的响应效果不好,经常需要与其他技术联用。张晓丽等[10]采用电膜液相萃取(EME)-毛细管电泳(CE)-电容耦合非接触电导检测方法对水中5种卤代消毒物(一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸),检出限为0.17 ng/mL～0.61 ng/mL。
除了上述精确地定量技术以外,近些年研究者针对饮用水中消毒副产物还提出一些估算方法。比如,微分紫外吸收度(DA)已被提出作为一种估计饮用水消毒副产物(DBP)浓度的方法；差异吸光度对于估计DBP浓度是一种具有较好应用前景的技术,可以在不抓取样本、直接测量的情况下完成,它已经在实验室中证明了其适用性；未来有望将DBP-DA关系应用于全面的饮用水设施,包括设备和仪表的具体要求,污水处理厂的管理人员和操作人员可以从频繁的反馈数据分析中获益,从而对DBP水平进行估计[11]。
2 结论
在饮用水处理和供水系统中,水体中存在的天然有机物(NOMs)、生物高分子及其降解产物与氧化剂/消毒剂发生反应生成卤代消毒副产物,引成健康风险。因此,采用简单、快捷、灵敏的检测方法以及高效的去除方法十分有必要。对水体中产生X-DBPs的检测方法目前主要采用的是样品前处理技术结合各种色谱分离技术进行检测。然而目前新型污染物不断出现,各种新型消毒剂也不断被开发利用,新的DBPs随之不断产生。因此需要研究开发出灵敏度更好的检测技术。
