阿勒泰地区饮用水水质检测中气相色谱的应用

陈兴明

(阿勒泰水文勘测局水环境监测分中心，新疆阿勒泰836599)

1 阿勒泰地区饮用水概况

新疆维吾尔自治区地处内陆，距海较远，干旱半干旱的自然地理环境和经济原因等导致居民饮水困难及饮水安全问题十分突出。1988年开始中央在全疆范围内开展的改水防病工作推动了新疆饮水工程的建设与发展。此后，国家和自治区对阿勒泰地区投资数千亿元用于全区防病改水方面，2018年，阿勒泰地区农村分散式供水水质监测合格率仅为64.8%，农村分散式供水因受生活污水污染、水源防护措施不严格、水质缺乏消毒处理等影响，农药检测及化学污染物检测严重超标；受区域地质特性影响，饮用水中铁、锰、氟化物、硫酸盐等均存在不同程度超标。

2 气相色谱饮用水水质检测

阿勒泰地区环境监测站配备有FYGC-2000气相色谱仪，色谱仪主要为计算机控制，所具备的多阶程序升温功能操作简便，同时配备有电子捕获检测器、氮磷检测器以及离子检测器，可以进行饮用水中60多个有机物分析指标项目的检测[1]。以下主要进行气相色谱对阿勒泰地区农村分散式供水饮用水水质中有机氯农药、有机磷农药、挥发性有机物VOC等项目的检测与探讨。

2.1 有机氯农药检测

有机氯农药残效期限长，难分解，严重污染环境的同时还会造成致畸等不良后果。阿勒泰地区环境监测站的FYGC-2000气相色谱仪带电子捕获检测器，选择AB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱进行所采集饮用水水样中四种六六六异构体、四种滴滴涕异构体、六氯苯等有机氯农药成分检测分析。检测器、进样口温度设置为300℃和250℃；为有效缩短分析时间，柱箱起始温度设置为150℃并保持1 min后，以15℃/min的速度升温，至200℃后保持2 min，再以10℃/min的速度升温至250℃，保持5 min。柱流量为1.1 mL/min，分流比设为10∶1。此外，还需要99.999%高纯氮载气、1000 mL分液漏斗、色谱纯正乙烷、4%无水硫酸钠溶液、分析纯浓硫酸和无水乙醇、10 mL具塞比色管等试验仪器材料。

取1000 mL阿勒泰地区饮用水水样，静置于分液漏斗内，加入10 mL正乙烷并充分晃动，待其静置分层后丢弃水相，加入1 mL无水乙醇和2 mL浓硫酸重复多次洗涤，直至水相清洁后再加入10 mL无水硫酸纳溶液后充分晃动，待其静置分层后弃水相，通过正乙烷萃取液萃取并收集于具塞比色管。

标准色谱图组分出峰顺序为溶剂峰、α-666、六氯苯、β-666、γ-666、δ-666、P,P′-DDE、P,P′-DDD、O,P-DDT、P,P′-DDT；组分保留时间分别为1.898 min、6.635 min、6.847 min、7.052 min、7.400 min、7.985 min、12.110 min、13.545 min、13.843 min、14.755 min。标准曲线见表1，各组分加标回收率、相对标准偏差及最低检出限见表2。

表1 饮用水水样中六六六、滴滴涕、六氯苯的标准曲线值

表2 各组分加标回收率、相对标准偏差及最低检出限

根据表2的分离和检测结果，阿勒泰地区饮用水中四种六六六异构体、四种滴滴涕异构体、六氯苯等有机氯农药成分最低检出限为0.0089 μg/L～0.0142 μg/L。

2.2 有机磷农药检测

敌敌畏、对硫磷、乐果等有机磷农药大多属于磷酸酯类和硫代磷酸酯类，不溶于水而溶于有机溶剂和动植物油，性状稳定，遇碱后遭分离破坏[2]。选择带电子捕获检测器的FYGC-2000气相色谱仪及DB-1701(30 m×0.30 mm×0.25 μm)色谱柱进行所采集饮用水水样中敌百虫、内吸磷、乐果等有机磷农药成分检测分析。检测器、进样口温度设置为300℃和250℃；为有效缩短分析时间，柱箱起始温度设置为100℃保持1 min后，以15℃/min的速度升温，至250℃后保持5 min。气体柱流量为氢气11.0 mL/min、空气15.0 mL/min，分流比设为10∶1。此外，还需要99.999%高纯氮、纯度99.999%的氢气和空气，色谱纯甲醇、丙酮等。选取饮用水样进行样品前处理，包括活化固相萃取柱和水样的洗脱、浓缩。

标准色谱图组分出峰顺序及保留时间分别为敌敌畏9.970 min、内吸磷13.964 min、乐果14.905 min、甲基对硫磷18.103 min、马拉硫磷18.170 min、对硫磷19.356 min。标准曲线值及各组分加标回收率、相对标准偏差、最低检出限见表3～表4。

表3 饮用水水样中有机磷的标准曲线值

表4 各组分加标回收率、相对标准偏差及最低检出限

根据以上检测结果，阿勒泰地区饮用水中敌敌畏、内吸磷、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷等有机磷农药成分最低检出限为0.10 μg/L～0.29 μg/L。

2.3 VOC检测

挥发性有机物(VOC)主要为20℃、760 mmHg状态下蒸气压0.1 mmHg以上的有机物，饮用水中可能存在的挥发性有机物主要有三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳等。FYGC-2000气相色谱仪带电子捕获检测器，选择AB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱进行所采集饮用水水样中挥发性有机物检测分析。检测器、进样口温度均为200℃；柱箱起始温度50℃并保持5 min后，以10℃/min的速度升温，至80℃后保持2 min，再以20℃/min的速度升温至150℃，保持2 min，再以10℃的速度升温至180℃。柱流量1.0 mL/min，分流比20∶1。VOC检测吹扫捕集条件见表5。

表5 VOC检测吹扫捕集条件

定性分析的情况下，标准色谱图组分出峰顺序及保留时间分别为三氯甲烷4.388 min、1,1,1-三氯乙烷4.988 min、四氯化碳4.145 min、三氯乙烯4.982 min、二氯一溴甲烷6.445 min、一氯二溴甲烷7.981 min、三溴甲烷10.671 min、六氯丁二烯16.238 min。标准曲线值及各组分加标回收率、相对标准偏差、最低检出限见表6～表7。

表6 饮用水水样中VOC的标准曲线值

表7 各组分加标回收率、相对标准偏差及最低检出限

根据以上检测结果，阿勒泰地区饮用水中三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷、六氯丁二烯等挥发性有机物最低检出限为0.001 μg/L～0.096 μg/L。

3 结论

随着社会经济发展速度的加快，人们对高质量的生活也更加向往和重视，新疆阿勒泰地区饮用水源地保护的重要性将更加凸显。采用更先进、更科学、更准确的水质检测方法已经成为饮用水水质分析的主要趋势。气象色谱法由于具有操作简便、数据准确等技术优势而被列入国家饮用水水质分析标准技术之列，在进行饮用水水质评价的过程中，气象色谱法可以用于水质中多项农药检测及化学污染物检测。气相色谱法这种科学而先进的检测手段必将在阿勒泰地区饮用水水资源保护管理过程中发挥重要作用。