芻議飲用水中VOC的在線監(jiān)測(cè)

0 引言

VOC 是揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds）的縮寫(xiě)，VOC即揮發(fā)性有機(jī)化合物，對(duì)人體的健康造成巨大影響。當(dāng)VOC達(dá)到一定的濃度或比例時(shí)，短時(shí)間內(nèi)會(huì)感到不適（如：頭痛、惡心、嘔吐、乏力等），嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致抽搐、昏迷，并傷害到人體的重要器官（如：肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)），終會(huì)導(dǎo)致記憶力減退、殘疾、癌癥等嚴(yán)重后果。

1 有機(jī)污染物的來(lái)源以及對(duì)人體的傷害

1.1 飲用水有機(jī)污染物的來(lái)源 飲用水有機(jī)污染物主要通過(guò)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污水、廢水等排放、大氣污染、等主要途徑產(chǎn)生。根據(jù)不同類型，有機(jī)化合物可以分成三大類：一是自然水源中天然存在的有機(jī)物；二是人為污染進(jìn)入水體后人工合成產(chǎn)生的有機(jī)物；三是飲用水在凈化消毒過(guò)程中形成的消毒副產(chǎn)物造成的有機(jī)物。

1.2 飲用水中有機(jī)物對(duì)人體的危害 水體中人工合成的有機(jī)物主要來(lái)自環(huán)境大氣的污染，江河湖泊周圍的化工廠、生物醫(yī)藥廠、重金屬工廠的污染物排放進(jìn)入水體。據(jù)報(bào)道：在世界各種水體中已檢出有機(jī)化合物2221種，飲用水中已被檢出765種，其中117種被懷疑是致癌物。雖然飲用水源中的有機(jī)物能夠有效被檢測(cè)出，但是常規(guī)的水處理工藝不能有效去除有機(jī)物，因此經(jīng)過(guò)處理后的日常飲用水中仍然含有的有機(jī)物。清華大學(xué)研究小組對(duì)飲用水的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)：有毒有害有機(jī)物出現(xiàn)的頻率較高，如（苯、乙苯、氯苯、有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、塑料、人造纖維、合成橡膠）、染料等、六氯環(huán)己烷類等）。飲用水中的有機(jī)物確實(shí)存在，應(yīng)引起人們廣泛關(guān)注。其水質(zhì)的好壞與發(fā)生腫瘤、癌癥的有著十分密切的關(guān)系。會(huì)直接或者間接的對(duì)人體造成傷害，改變細(xì)胞的DNA結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生癌變、畸變的后果。

2 飲用水中有機(jī)物的檢測(cè)和分析

2.1 飲用水中有機(jī)物預(yù)處理方法

2.1.1 氣提法 氣提法就是準(zhǔn)備好水樣，水樣中具有揮發(fā)性的有機(jī)物會(huì)被吹入到吸附劑的采集管中，對(duì)采集管進(jìn)行加熱，反吹解吸，將解吸出的有機(jī)物通過(guò)氣相色譜儀進(jìn)行檢測(cè)。這種方法主要適用于沸點(diǎn)在200攝氏度以下，并能夠被惰性氣體吹出的有機(jī)物質(zhì)，比如：芳烴、烯烴、鹵代烴、有機(jī)氯農(nóng)藥和氯酚類化合物等等。

2.1.2 溶劑萃取法 溶劑萃取法的檢測(cè)方法是在被檢測(cè)的溶液里面加入不與水相溶的有機(jī)溶液，通過(guò)振蕩等作用，使得測(cè)試組進(jìn)行有機(jī)相，而剩下的不溶于有機(jī)溶劑的成分會(huì)仍然留在水里，這樣就達(dá)到了分離的目的。這個(gè)方法可以對(duì)各個(gè)沸點(diǎn)階段有機(jī)物進(jìn)行萃取，對(duì)水中比較難揮發(fā)的有機(jī)物比較適用，例如：多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、酚類等。這種方法不僅簡(jiǎn)單而且回收率特別高，經(jīng)過(guò)多年的研究應(yīng)用，方法也非常成熟，是目前水處理中常用基本的方法。

2.1.3 頂空法 所謂頂空法，就是把氣液平衡分配原理和氣相色譜二者相互結(jié)合，發(fā)展出的一種新型的檢測(cè)方法。具體的操作是，把水樣放在密封的空間內(nèi)，并恒溫不變，使其頂部的氣體和樣品中的氣體保持平衡的狀態(tài)，將頂部氣體抽取進(jìn)行分析。可以分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。這種方法在我國(guó)應(yīng)用比較普遍。

2.2 飲用水中有機(jī)物的檢測(cè)分析方法 飲用水的定性定量分析主要使用色譜法分析，也是常見(jiàn)的分析方法。對(duì)于那些有機(jī)物種類多，含量少的飲用水，色譜法具有能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是對(duì)其進(jìn)行有機(jī)物分析的有效方法。

2.2.1 氣相色譜法 對(duì)于熱穩(wěn)定性好并且容易揮發(fā)的飲用水有很好的效果。這種方法的特點(diǎn)是效率高，速度快，簡(jiǎn)單便捷。氫火焰離子化檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器都比較適用于這種方法。雖然這種方法能夠檢測(cè)大多數(shù)的有機(jī)物質(zhì)，但是選擇性差也是這個(gè)方法的一個(gè)缺點(diǎn)。主要應(yīng)用于檢測(cè)飲用水中揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)。

2.2.2 液相色譜法 對(duì)于飲用水中分子量大、沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)污染物，適合采用液相色譜法檢測(cè)。目前我國(guó)8O%以上的有機(jī)物可采用液相色譜法測(cè)定，當(dāng)HPIC法測(cè)定水中有機(jī)物時(shí)，可采用溶劑萃取或固相萃取法進(jìn)行提前處理。所用的色譜柱基本都為非極性或弱極性，檢測(cè)器主要有紫外光度檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器及電化學(xué)檢測(cè)器等。

2.2.3 色譜及質(zhì)譜聯(lián)機(jī)分析 色譜及質(zhì)譜聯(lián)機(jī)分析是目前檢測(cè)飲用水中復(fù)雜有機(jī)物的有效方法，這種方法是先經(jīng)過(guò)色譜分離，再進(jìn)行質(zhì)譜儀鑒定，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，具有分離能力強(qiáng)，靈敏度高，速度快結(jié)果等特點(diǎn)。

3 提高飲用水監(jiān)測(cè)的途徑

目前我國(guó)大多數(shù)水工業(yè)處理均采用常規(guī)處理工藝，而常規(guī)水處理工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，因此非常有必要采取其他的辦法，目前主要采取的辦法是氧化、吸附、生物氧化降解等。

3.1 氧化 即用氧化劑來(lái)氧化有機(jī)物使之成為無(wú)害的中間產(chǎn)物，常用的氧化劑有臭氧、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀氯、二氧化氯等。其中，科學(xué)的普遍常用的氧化劑是臭氧，其在水中會(huì)自然分解，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

3.2 吸附 常見(jiàn)的是活性炭，可以吸附水中的有機(jī)物?；钚蕴烤哂形⒖祝軌蛭椒肿恿繛?000-3000道爾頓的有機(jī)物，大分子有機(jī)物由于位阻效應(yīng)不能進(jìn)入微孔，小分子有機(jī)物往往不易被吸附，對(duì)水中嗅、味、色的去除較有效，對(duì)致突變物、致癌物的去除有效，可使毒理學(xué)指標(biāo)的Ames致從陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮浴?/p>

3.3 臭氧與活性炭聯(lián)用 臭氧與活性炭聯(lián)用除可將有機(jī)物變成無(wú)害物外，還可增加小分子有機(jī)物，使之容易被活性炭吸附，更好地充氧，同時(shí)活性炭表面良好的生物膜在有效處理后，其水質(zhì)也會(huì)進(jìn)一步地得到提高。

3.4 生物氧化降解 生物氧化降解使水通過(guò)裝有填料的池子，通過(guò)水與微生物的接觸，使微生物降解水中的有機(jī)物，微生物只能降解容易被生物氧化的有機(jī)物，一般對(duì)小于1000分子量的有機(jī)物去除效率比較高，同時(shí)還可以去除氨氮、亞硝酸鹽等，使水質(zhì)得到的提高，減輕后續(xù)處理導(dǎo)致成本的增加。

3.5 膜法 采用膜分離技術(shù)，使得出水的水質(zhì)僅僅依靠膜孔經(jīng)的大小，與原先水的水質(zhì)以及運(yùn)行條件無(wú)關(guān)聯(lián)，因此可以大限度的去除水中的有機(jī)物，提高可靠的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 常規(guī)凈水工藝的改造 水的深度處理雖然能夠去除有機(jī)物，但其投資大，設(shè)備費(fèi)用昂貴，目前已經(jīng)無(wú)法適用大多數(shù)供水企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，因此對(duì)常規(guī)凈水工藝的改造顯的比較關(guān)鍵，也適合目前我國(guó)的基本國(guó)情，常規(guī)工藝主要根據(jù)原水的濁度，而不去刻意追求有機(jī)物的優(yōu)化去除效果，其改造可以從強(qiáng)化混凝和強(qiáng)化過(guò)濾兩個(gè)方面進(jìn)行，從而達(dá)到去除有機(jī)物目的，提高水質(zhì)的合格率。

因此，提供、安全、健康、衛(wèi)生的飲用水已成為當(dāng)前水處理職能部門以及政府部門急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)強(qiáng)化常規(guī)處理工藝，優(yōu)化水處理工藝的技術(shù)參數(shù)和方法，必要時(shí)增加化學(xué)或物理的預(yù)處理，增加活性炭過(guò)濾或臭氧的氧化等手段，加大對(duì)水的深度處理工藝，從而大限度地去除水中有機(jī)物的污染，確保人民飲用水的健康安全。