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淺議環境空氣中的苯系物檢測

發布時間:2015-10-26 21:01:27 點擊次數:
 

隨著經濟的迅速發展,工業等產業得到了較大程度的發展,在創造經濟效益的同時也帶來了環境危害。例如汽車的廣泛普及,機動車尾氣的大量排放、新型建筑材料的合成及使用、裝修材料的大量使用以及各種化妝品、和品種繁多的洗滌劑的廣泛應用,空氣污染日益嚴重,對人們的身體健康造成了極大的威脅。其中,苯系物是空氣中最重要的污染物之一,它是苯及其衍生物的總稱,通常包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、硝基苯、氯苯、苯乙烯、三甲苯等,主要來源于油漆、溶劑、膠粘劑的揮發;建筑裝修材料的釋放;石油、煤等化石燃料和木材、煙草等有機物的不完全燃燒以及汽車尾氣排放等。

  在20世紀80年代,Ken Sexton等人對休斯頓、費城和波士頓等7個城市空氣中非甲烷烴類揮發性有機物進行研究的結果表明,20%30%為芳香烴,主要有甲苯、二甲苯。我國一些城市如上海非甲烷烴中芳香烴占優勢。苯系物對人體危害極大,苯系物作為揮發性有機物的代表,苯系物具有較強的毒性,苯是強致癌性物質,可通過呼吸道、消化道和皮膚進入人體,與白血病的高發有著較大的相關性;甲苯、二甲苯對人的中樞神經系統及血液系統具有較大的毒害作用;乙苯、苯乙烯等其它苯系物對人體也存在較大的危害。

   1.苯系物的檢測

  1.1樣品采集

  空氣中苯系物的采樣方式有三種,可分為直接采樣、有動力采樣和被動式采樣。直接采樣是用注射器、塑料袋等固定容器直接采取空氣中濃度較高的被測組分,這種采用方法較為簡單,操作容易,但對污染源濃度有較高要求。通常適用于污染物濃度較高的污染源,對于污染濃度較低的污染源不適合。有動力采樣是用泵將空氣樣品通過吸收液、吸附劑、冷阱捕集等來采集目標化合物。一般選擇的吸附劑要求具有吸附容量大、收集效率高、化學性質穩定等特點,如采用活性炭作為吸附劑進行采樣,一般活化后的活性碳玻璃管兩端熔封后可保存三個月,采樣后玻璃管兩端封塑料帽,放干燥器內可保留一周,可以采用加熱或其它方法把苯系物從吸附劑上脫附,然后用載氣將樣品。被動式采樣的原理是氣體分子擴散或滲透,通過氣體分子擴散或滲透來采集空氣中氣態或蒸汽態污染物,被動采樣不需外加動力,無噪聲,主要用于室內空氣污染和個體接觸量的評價監測。

  1.2樣品預處理

  樣品的預處理是室內空氣檢測中非常關鍵的一步,在采樣后首先要對樣品進行預處理,以便為左進一步的研究做好準備。常見的預處理方法有三種,分別是溶劑解析法、固相微萃取法、低溫預濃縮熱解析法。各種方法具有不同的特點,以溶劑解析法為例,傳統的溶劑解析法是使用解析溶液達到預處理的目的,但由于解析溶液的體積有可能遠遠大于分析樣品的體積,所以這種方法靈敏度較低,而且這種方法的分析誤差較大。熱解析法具有較高的靈敏度,可以避免溶劑對分析樣品定性定量的干擾,但對樣品的回收率較低,不能重復分析,固相微萃取法、低溫預濃縮一熱解析法在此不做詳細介紹。

  1.3分析方法

  氣相色譜法(gas chromatography簡稱GC)是色譜法的一種。色譜法中有兩個相,一個相是流動相,另一個相是固定相。如果用液體作流動相,就叫液相色譜,用氣體作流動相,就叫氣相色譜。氣相色譜法由于所用的固定相不同,可以分為兩種,用固體吸附劑作固定相的叫氣固色譜,用涂有固定液的擔體作固定相的叫氣液色譜。在實際工作中,氣相色譜法是以氣液色譜為主。

  氣相色譜法具有高效能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快和應用范圍廣等特點,是苯系物分析中最常用的方法,對異構體和多組分混合物的定性、定量分析更能發揮其作用,因而得到了較多的運用。苯系物的采樣分析方法有:活性炭吸附二氧化硫解析氣相色譜法、低溫預濃縮熱解析氣相色潛法、新固相微萃取氣相色譜法、頂空氣相色譜法、超臨界流體萃取及吹掃一捕集法。其中活性炭吸附二氧化硫解析氣相色譜法,其優點在于對樣品可重復分析,靈敏度較高。

   2.苯系物的治理方法

  苯系物的治理方法主要有吸附法、吸收法、生物法、高壓脈沖電暈法和光催化氧化法,其中光催化氧化法是最有前景的一種揮發性有機物處理技術,已經成為研究的熱點。

  2.1吸附法

  吸附凈化法是應用凈化劑從稀溶液中提取、分離和富集有用組分或有害組分的方法之一。吸附凈化法的原則流程和離子交換法相似,主要包括吸附和解吸兩個基本作業。工業上常用的吸附劑有活性炭、磺化煤及某些天然吸附劑,如軟錳礦、磷灰石、高嶺土、沸石等。其中,活性炭吸附性能最好,當活性炭吸附飽和后可用蒸汽進行解吸,并回收吸附質在處理苯系物的方法中,吸附法應用廣泛,該方法與其他方法相比具有去除效率高、凈化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣及實用等優點。在苯系物污染控制工程中,正是利用吸附劑不斷吸附解吸的循環,去除廢氣中的苯系物。

  2.2吸收法

  是利用液態吸收劑處理氣體混合物以除去其中某一種或幾種氣體的過程。在這過程中會發生某些氣體在溶液中溶解的物理作用,這是物理吸收。也有氣液中化學物質之間發生化學反應,這是化學吸收。吸收作用常用于氣體污染物的處理與回收,如用石灰乳液吸收煙氣中的二氧化硫,生成石膏;用堿性溶液或稀硝酸吸收硝酸廠尾氣中的氮氧化物,回收再用;還有用碳酸鈉等堿性溶液吸收硫化氫。由于吸收法治理氣態污染物技術成熟,設計及操作經驗豐富,適用性強,因而在大氣污染物治理中得到廣泛應用,該法不僅能消除氣態污染物而且能將污染物轉化為有用產品,適合于大氣量、中等濃度的含VOCs廢氣的處理。

  2.3生物法

  生物法是利用微生物的生命活動將苯系物轉變成為簡單的無機物及細胞物質的方法。生物法包括生物洗滌法、生物滴濾法和生物過濾法。生物法的原理或基礎是生物膜理論,生物化學法凈化處理有機廢氣一般要經歷以下幾個步驟:廢氣中的有機污染物首先同水接觸并溶解于水中;溶解于液膜中的有機污染物成分在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜,進而被其中的微生物捕獲并吸收;進入微生物體內的有機污染物在微生物自身的代謝過程中被作為能源和營養物質,經生物化學反應最終轉化成為無害的化合物。

   3.苯系物檢測及治理的進一步建議

  苯系物的源解析是一任務艱巨、難度較大但很有意義的課題,目前引起科學工作者和政府官員的廣泛重視,應加強用其它學科方法來解決此問題。建立空氣苯系物污染數據庫。國外對苯系物的研究已較早做了許多工作,包括苯系物污染數據庫等,但我國城市空氣中苯系物的研究較晚,仍處于起步階段。目前雖已開展一些工作,但主要集中于珠三角、京津唐地區,而且由于經濟發展或管理體制等問題,環保工作相對落后,所以應加強各城市空氣污染的研究,豐富我國城市空氣中苯系物污染數據庫。研制高效的苯系物污染凈化方法。研制高性能的復合催化劑,建立吸附光催化一體化凈化空氣中苯系物污染的方法;篩選高效的植物,探討植物吸收法的效用;建立空氣中低濃度復合污染的控制方法。

 

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