土壤中有机污染物的检测技术研究进展

吕峰 姚一

摘要：目前，随着科学技术的不断发展，国内土壤挥发性有机物的监测工作逐渐向国际接轨，出现了多种监测技术，随着这些技术的效率和精确度不断提升，在实际工作中有着较好的表现，但一些技术难点问题仍然困扰着监测工作。为此，文章对土壤中挥发性有机物监测技术进行了介绍，并结合当前工作中存在的一些难点问题，通过实际案例，对难点问题的解决措施进行了探讨，以期为今后的相关工作开展提供理论和实践参考。

关键词：土壤检测;挥发性有机物;监测技术

引言

近年来，建设用地土壤污染状况调查受到了有关部门的高度重视。目前挥发性有机物是导致土壤污染的主要原因之一，由此，在土壤监测工作中，对于挥发性有机物的监测技术也就成为了研究重点。当然，由于土壤中的挥发性有机物种类较多，理化性质之间存在一定的差异，因此其监测技术也会受到多方面的影响，容易导致监测结果的准确度受到制约，所以目前仍需对技术难点问题做进一步研究。

1.土壤挥发性有机物概述

随着当下我国环境保护意识逐渐加强，针对土壤结构及挥发性有机物分析检测工作也随着提升。其中，最为代表性的为土壤挥发性有机物检测。挥发性有机物是按照世界卫生组织的定义，沸点在50～250℃的化合物，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物为挥发性有机物（VOCs）。按其化学结构的不同，可以进一步分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。通过对挥发性有机物进行深入分析后发现，该有机物对人体健康造成较大威胁，具有一定致癌性。同时，土壤当中的挥发性有机物检测手段也受技术、人员等多方面影响，我国在该方面具有较大的制约性。

2.土壤中挥发性有机物主要特点

第一，具有小分子量特点，在特定条件下受环境影响挥发性有机物更容易发生气体。并可根据其有机物质在发展生产中不断演变成型。当然也会在有机物质受化学或生物降解后逐渐成形。主要依附在大气或土壤当中。在对挥发性有机物进行检测中也同样具有难度，不同检测方法会形成不同效果，包括含量、种类等。第二，具有十分顽强的活跃度，土壤中挥发性有机物具有一定活性。依附在土壤当中会根据土质结构及外部大气影响，逐渐发生变化，并很难受自然环境影响而减弱。通过实验后发现，挥发性有机物在土壤中具有较强活性，极易与土壤中且物质进行融合。

3.土壤环境中典型有机污染物的污染现状

人类生产生活过程中，因燃料的燃烧、农药以及一些高分子材料的使用，会产生大量有机污染物。其中的一部分通过残渣直接排入中，进入空气中的部分则会通过湿沉降以及干沉降的方式进入土壤或地表水环境中。土壤因其多孔性结构和丰富的有机质含量等而成为大多数有机污染物理想的“汇”。近年来关于土壤中检测出典型有机污染物的研究报道屡见不鲜。例如，通过检测珠江三角洲地区表层土壤中多氯化萘（PCNs）的浓度，发现其总浓度竟达到 59.9 ±86.7 pg g-1。此外，通过检测中国南部地区某电子垃圾回收站附近区域土壤中多溴联苯醚（PBDEs）、新型溴代阻燃剂（NBFRs）和得克隆（DPs）的含量，发现土壤中 PBDEs 的含量在 7.56 –127 ng g-1 之间，NBFRs 的含量为 8.98 – 144 ng g-1，DPs 的含量在 0.38 – 8.45 ng g-1 之 間。通过检测清远地区靠近电子垃圾填埋场的土壤中 10 种 PBDEs 的浓度，其结果显示，BDE-209 以外的其它 9 种 PBDEs 化合物浓度为 1.93 – 19.5 ng g-1，BDE-209 的含量为 25.7 – 102 ng g-1。通过检测成都某地区农田表层土壤中 OPFRs 的含量，发现其在农田表层土壤中广泛分布，浓度在 2.92 – 160 ng g-1 之间。土壤是地球上物质循环和生命活动的基础，土壤底栖生物的生命活动和植物的生长与土壤环境密切相关，多数植物和底栖生物都能从土壤中富集有机污染物。可见，土壤中的典型有机污染物已经对人类产生了一定的健康风险。

事实上，土壤中只有生物可利用态的有机污染物才能被植物以及底栖生物吸收富集，因此，评估土壤中典型有机污染物的生物可利用性势在必行。然而土壤的环境与沉积物或水体环境存在较大差异，其独特的固、液和气三相结构，以及丰富有机质含量让有效评估土壤中典型有机污染物生物可利用性成为环境监测领域的难题。

目前最能有效评估土壤中典型有机污染物生物可利用性方法是生物测试法，即将植物或者底栖生物暴露于测试土壤中，待生长一定时间后，取回检测受试生物体内典型有机物污染物浓度，进而评估测试区域土壤中目标物的生物可利用性。这种方法的测试时间过长，通常需要几个月甚至几年的时间来培养受试生物，这往往会大大延缓土壤污染治理进程和社会生产效率。因此，我们迫切需要一种更为高效的评估土壤中典型有机污染物生物可利用性手段。

4.土壤中挥发性有机物常用的监测技术

4.1膜萃取气相色谱技术

这种技术目前已成为土壤中挥发性有机物监测的首选技术，在应用该种技术时，挥发性有机物会经由纤维膜与惰性气体之间进行有效整合，经压缩和吸收处理后，使用电力进行加热。由于不同物质注入到装备的时间不同，因此能够准确分析土壤样品中挥发性有机物的种类和含量，确保检测结果的精确度。同时，膜技术的应用也有效避免了检测中溶剂损耗过多的问题。

4.2质子转移反应质谱技术

由于土壤中挥发性有机物的生物活性相对较强，且有机物的种类在检测中可能会因发生化学反应而变化，因此可采用质子转移反应质谱技术进行监测。这是一种在线监测方法，能够有效避免样品衍生物造成的干扰，确保检测结果的精准。同时，质子转移反应质谱技术具有较高灵敏度，在较短时间内即可解析所有挥发性有机物的属性，不再需要浓缩等操作程序，使得检测效率和检测质量均得到有效提升。

4.3吸附剂富集检测方法

在该检测方法中，所使用的吸附剂通常为固体吸收剂，采用固体吸收剂对土壤中的挥发性有机物进行吸附和浓缩。在这种技术模式下，挥发性有机物的吸附和浓缩为同时进行，有效缩短了检测工作的时间，提升了工作效率。在实际操作中，操作人员一般使用吸附管对挥发性有机物的浓度进行调整，以获得平均浓度。为避免吸附剂可能出现的误差，吸附剂填充量通常控制在19以下。整体来看，吸附剂富集检测方法在应用期间消耗的成本相对较低，吸附管在清洗后即可循环使用，提高了资源的有效利用率。当然，由于吸附剂填充量的限制，使得这种检测方法的应用也同样存在局限性，一般只用于中低浓度的挥发性化合物检测，对高浓度挥发性化合物的检测则不适用。

5.当前土壤挥发性有机物监测技术难点问题

5.1技术形式单一，监测精度不准

相对而言，国内的土壤挥发性有机物监测技术还处于起步阶段，技术创新力度还稍显不足，这就导致现有的监测技术很难得到有效应用。在实际工作中，监测人员通常沿用单一的监测方法，而忽略了不同土壤中挥发性有机物的差异，也就无法保证监测精度。同时，现有的土壤挥发性有机物监测技术的实操步骤也相对较为复杂，对操作人员的物理、化学和生物等理论知识都有着较高的要求，操作人员可能无法正确应用这些监测技术，特别是对于一些基层的监测站来说，这种问题更加突出，也就限制了土壤挥发性有机物监测技术的推广普及。除此之外，现有的土壤挥发性有机物监测技术还会消耗大量的时间，这样会影响到监测工作的效率。由此可见，对土壤中挥发性有机物监测技术进行优化创新是当前迫切需要解决的问题。

从目前的实际情况来看，在实际的监测工作中，监测人员在理论专业知识上的匮乏是导致监测出现滞后性的重要原因。面对土壤中各种成分复杂的挥发性有机物，单一的监测技术可能无法起到应有的作用，而是需要多种技术组合应用，这就需要对监测技术方案进行重新设计和布局。同时在监测过程中，也要严格按照相关的标准规范进行专业操作。但目前很多实际监测工作中，监测人员普遍缺乏多方面专业理論知识的支撑，导致监测技术的应用流于形式，这就必然会使得监测结果存在较大的误差。

6.监测技术难点问题的主要解决措施

6.1加强对新技术的研发应用

不同时期对土壤中挥发性有机物的监测技术要求也有着明显的差异，这就需要对现有的技术优化创新，如将智能化技术融入到监测技术当中，使其能够有效预判土壤中挥发性有机物可能出现变化的情况，更有利于后续监测工作的顺利开展。同时，新技术的应用也有助于进一步提高监测的效率和精准度，符合我国土壤挥发性有机物监测要求。

6.2加强对专业人才的培养

目前，土壤挥发性有机物的监测工作已经朝着专业化的趋势发展，因此培养专业人才是一项重要内容。为此，有关的科研院所和大专院校等要注重对这方面人才的培养，确保专业人才能够从专业角度解决技术上的难点问题。

6.3实际应用案例

（1）气相色谱法

气相色谱法在土壤挥发性有机物监测中有着快捷和高效的特点，其局限性也相对较低，只需将挥发性气体送入到色谱检测仪器中即可完成检测。但在实际操作过程中，仍然存在一定的难点问题需要解决。在实际应用过程中，主要通过以下流程进行。

在应用气相色谱法进行检测时，需要注意的是，必须在顶空瓶闭合状态下才能进行检测，且要保持恒温，以确保土壤中挥发性有机物处于固相和液相之间的平衡状态。以上确认无误后才能进行取样操作。同时，除检测土壤样品和仪器之外，还需要准备以下材料：（1）基质转变液：主要用于降低挥发性有机物的溶解度;（2）检测试剂：包括去离子水、甲醇色谱、磷酸和氯化钠等。

在实验过程中，首先在基质转变液中加入适量磷酸，将反应体系pH值调整至3.0左右，而后加入一定量的氯化钠并震荡，确保氯化钠充分溶解，将该试剂低温保存待用。通过分析实际检测结果可知，这种优化改进后的气相色谱检测方法，同以往的方法相比，有更高的检测精度，能够实现同时对数十种挥发性有机物的监测和精准判定，与其他的检测方法相比，其优势更为明显。这就有效提高了土壤挥发性有机物检测技术的效率和质量，能够有效适应多种类型土壤的挥发性有机物检测，预计该检测技术在今后将有较高的推广应用价值。

结语

总的来看，目前已有多种监测技术用于土壤中挥发性有机物的监测，但这些技术之间存在一定的差异，适用范围也各不相同，对于一些特殊情况仍具有较大的局限性，进而带来一些难点问题。为此，在今后的工作中，要针对现有的难点问题加强研究分析，通过对现有的技术进行优化改进，以解决难点问题，确保相关技术得到有效应用，为下一步工作开展奠定坚实基础。

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