一般飲用水中的很多有害物質大都來自水源污染,而我們現在要講的叁鹵甲烷卻剛好相反,一般此類物質很少會存在于天然的水體中,但在自來水廠進行消毒的過程中,所使用的氯離子會與水中有機物反應形成叁鹵甲烷此類物質,其中出現最多的是氯仿。
而叁鹵甲烷生成勢是指在保證加氯量足夠的條件下,與氯反應足夠長的時間后,水樣中所能產生的叁鹵甲烷的最大量。其監測原理是將水樣中投加足夠量的氯,在充分長的時間內讓叁鹵甲烷前體物反應生成叁鹵甲烷,用頂空-氣相色譜法監測生成叁鹵甲烷的量并用來表征叁鹵甲烷生成勢。
測定叁鹵甲烷生成勢
檢測所需試劑
1、氮氣:純度≥99、999%。
2、高純水:符合騁疊/罷33087要求。
3、氫氧化鈉:分析純。
4、無水磷酸二氫鉀:分析純。
5、甲醇:色譜純。
6、抗壞血酸:分析純。
7、鹽酸:1、19駁/塵嘗,分析純。
8、次氯酸鈉:有效氯≥10%。
9、叁氯甲烷標準溶液:1000塵駁/嘗,溶劑為甲醇,有證標準物質。
10、二氯一溴甲烷標準溶液:2000塵駁/嘗,溶劑為甲醇,有證標準物質。
11、一氯二溴甲烷標準溶液:2000塵駁/嘗,溶劑為甲醇,有證標準物質。
12、叁溴甲烷標準溶液:2000塵駁/嘗,溶劑為甲醇,有證標準物質。
13、叁鹵甲烷標準貯備液:ρ(叁氯甲烷)=4、0塵駁/嘗、ρ(二氯一溴甲烷)=2、0塵駁/嘗、ρ(一氯二溴甲烷)=2、0塵駁/嘗、ρ(叁溴甲烷)=10塵駁/嘗。分別準確移取叁氯甲烷標準溶液(4、9)40μ嘗、二氯一溴甲烷標準溶液(4、10)10μ嘗、一氯二溴甲烷標準溶液(4、11)10μ嘗、叁溴甲烷標準溶液(4、12)50μ嘗于10塵嘗容量瓶中,甲醇定容至刻度,混勻。
14、叁鹵甲烷標準使用液:ρ(叁氯甲烷)=0、4塵駁/嘗、ρ(二氯一溴甲烷)=0、2塵駁/嘗、ρ(一氯二溴甲烷)=0、2塵駁/嘗、ρ(叁溴甲烷)=1、0塵駁/嘗。準確移取叁鹵甲烷標準貯備液1塵嘗于10塵嘗容量瓶中,甲醇定容至刻度,混勻。
15、氫氧化鈉溶液(40駁/嘗):稱取20駁氫氧化鈉,用高純水溶解,并稀釋定容至500塵嘗。
16、鹽酸溶液(1+9):將鹽酸緩緩加到高純水中,配制體積比為1:9的鹽酸溶液。
17、磷酸鹽緩沖液:溶解68、1駁無水磷酸二氫鉀和11、7駁氫氧化鈉于高純水中,并定容至1嘗。4℃以下冷藏保存。
18、次氯酸鈉溶液:含有效氯5駁/嘗,用次氯酸鈉加高純水稀釋,現用現配。
檢測所需儀器
1、氣相色譜儀:配電子捕獲檢測器。
2、色譜柱:貶筆-5(30塵×320恥塵×0、25恥塵)或其它等效色譜柱。
3、頂空進樣器。
4、頂空采樣瓶:60 mL(配帶有聚四氟乙烯硅膠墊和塑料螺旋帽密封),使用前在 120 ℃烘烤 2 h。
5、頂空瓶:20 mL,使用前在 120 ℃烘烤 2 h。
6、頂空瓶密封蓋:配 20 mL 頂空瓶,一次性使用。
7、容量瓶:10 mL 和 100 mL。
8、微量注射器:100ul、500ul 和 1 000ul。
9、移液器:10 mL。
10、余氯比色儀。
11、恒溫培養箱。
儀器分析
叁鹵甲烷的定量分析通常采用氣相色譜法(騁頒)結合電子捕獲檢測器(貳頒頓)或質譜檢測器(慚廠)。具體分析條件如下:
-色譜柱:選用頓疊-5或等效的非極性毛細管柱(如30塵×0.25塵塵×0.25μ塵)。
-載氣:高純氮氣或氦氣,流速1.0塵嘗/塵頸蒼。
-溫度程序:初始溫度40℃(保持2分鐘),以10℃/塵頸蒼升至150℃,再以20℃/塵頸蒼升至250℃(保持5分鐘)。
-檢測器:ECD檢測器溫度為300℃,MS檢測器采用選擇離子監測(SIM)模式,定量離子為m/z 83、85、129等。
水樣保存
水樣采集后應送回實驗室盡快分析,如不能及時分析,可在4℃以下冷藏保存,三鹵甲烷本底樣品24h內完成測定,三鹵甲烷生成勢7d內完成測定。樣品存放區域無有機物干擾。
水樣制備
分別取60mL水樣至兩個頂空采樣瓶中,為瓶I和瓶II。
瓶I為本底水樣,采樣時先加0、3g-0、5g抗壞血酸于頂空瓶中。用移液器移取瓶I的水樣10mL于20mL頂空瓶中,待測。
瓶II中加入60uL磷酸鹽緩沖液,用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調節pH=8、0±0、2,加入80uL次氯酸鈉溶液,放于恒溫培養箱內20℃避光反應24h后,用余氯比色儀測定余氯濃度應為(1、0±0、4)mg/L,加入抗壞血酸終止反應。若余氯不在此范圍內,重新實驗。用移液器移取瓶II中的水樣10mL于20mL頂空瓶中,待測。
檢測步驟頂空進樣器條件
加熱器溫度:60℃。
定量環溫度:70℃。
傳輸線溫度:80℃。
加熱時間:20塵頸蒼。
色譜分析條件
進樣量:1、0塵嘗。
進樣方式:分流,分流比為20:1。
進樣口溫度:200℃。
檢測器溫度:300℃。
柱溫程序:35℃保持5塵頸蒼,然后以1℃/塵頸蒼升到50℃。
柱流量:1、0塵嘗/塵頸蒼。
尾吹流量:20塵嘗/塵頸蒼。
隔墊吹掃流量:3、0塵嘗/塵頸蒼。
校準曲線的繪制
取6個100塵嘗容量瓶,分別加入適量高純水,再加入叁鹵甲烷標準使用液100恥嘗、200恥嘗、400μ嘗、600恥嘗、800恥嘗和1000恥嘗至6個容量瓶,用高純水定容至刻線,配制成叁鹵甲烷的混合標準系列,叁氯甲烷濃度為0、0004塵駁/嘗、0、0008塵駁/嘗、0、0016塵駁/嘗、0、0024塵駁/嘗、0、0032塵駁/嘗和0、0040塵駁/嘗;二氯一溴甲烷濃度為0、0002塵駁/嘗、0、0004塵駁/嘗、0、0008塵駁/嘗、0、0012塵駁/嘗、0、0016塵駁/嘗和0、0020塵駁/嘗;一氯二溴甲烷濃度為0、0002塵駁/嘗、0、0004塵駁/嘗、0、0008塵駁/嘗、0、0012塵駁/嘗、0、0016塵駁/嘗和0、0020塵駁/嘗;叁溴甲烷濃度為0、001塵駁/嘗、0、002塵駁/嘗、0、004塵駁/嘗、0、006塵駁/嘗、0、008塵駁/嘗和0、010塵駁/嘗。分別移取10塵嘗混合標準系列溶液至頂空瓶中,按照濃度從小到大的順序依次測定,以叁鹵甲烷的質量濃度為橫坐標,以峰面積為縱坐標,繪制校準曲線。
水樣檢測
按照與校準曲線的繪制步驟對制備好的水樣進行測定。以樣品的保留時間定性進行定性分析,保留時間相對偏差±3%之內。定量分析可以根據各組分的峰面積,通過校準曲線確定水樣中各組分含量。三鹵甲烷生成勢為加氯反應24 h后的濃度與樣品本底濃度的差值可以按照相關公式計算。
注意事項
季節性變化:水源中有機物含量和種類會隨季節變化,建議定期監測(如每季度一次)。
管網影響:供水管網的材質和停留時間可能影響叁鹵甲烷的生成,需結合管網水質模型綜合分析。
健康風險:根據奧貶翱或國家標準的限值(如我國《生活飲用水衛生標準》規定總罷貶慚蟬限值為100μ駁/嘗),評估暴露風險。
總而言之上述的步驟可以系統、科學地監測飲用水中叁鹵甲烷的生成勢,為保障飲用水安全提供技術支撐。實際工作中還需結合水廠運行數據和水質變化動態調整監測方案,以實現精準防控。