芻議飲用水中VOC的在線監測

0 引言

VOC 是揮發性有機化合物（volatile organic compounds）的縮寫，VOC即揮發性有機化合物，對人體的健康造成巨大影響。當VOC達到一定的濃度或比例時，短時間內會感到不適（如：頭痛、惡心、嘔吐、乏力等），嚴重時還會導致抽搐、昏迷，并傷害到人體的重要器官（如：肝臟、腎臟、大腦和神經系統），終會導致記憶力減退、殘疾、癌癥等嚴重后果。

1 有機污染物的來源以及對人體的傷害

1.1 飲用水有機污染物的來源 飲用水有機污染物主要通過工業、農業、生活污水、廢水等排放、大氣污染、等主要途徑產生。根據不同類型，有機化合物可以分成三大類：一是自然水源中天然存在的有機物；二是人為污染進入水體后人工合成產生的有機物；三是飲用水在凈化消毒過程中形成的消毒副產物造成的有機物。

1.2 飲用水中有機物對人體的危害 水體中人工合成的有機物主要來自環境大氣的污染，江河湖泊周圍的化工廠、生物醫藥廠、重金屬工廠的污染物排放進入水體。據報道：在世界各種水體中已檢出有機化合物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物能夠有效被檢測出，但是常規的水處理工藝不能有效去除有機物，因此經過處理后的日常飲用水中仍然含有的有機物。清華大學研究小組對飲用水的水質進行調研時發現：有毒有害有機物出現的頻率較高，如（苯、乙苯、氯苯、有機氯農藥、多氯聯苯、多環芳烴、塑料、人造纖維、合成橡膠）、染料等、六氯環己烷類等）。飲用水中的有機物確實存在，應引起人們廣泛關注。其水質的好壞與發生腫瘤、癌癥的有著十分密切的關系。會直接或者間接的對人體造成傷害，改變細胞的DNA結構，產生癌變、畸變的后果。

2 飲用水中有機物的檢測和分析

2.1 飲用水中有機物預處理方法

2.1.1 氣提法 氣提法就是準備好水樣，水樣中具有揮發性的有機物會被吹入到吸附劑的采集管中，對采集管進行加熱，反吹解吸，將解吸出的有機物通過氣相色譜儀進行檢測。這種方法主要適用于沸點在200攝氏度以下，并能夠被惰性氣體吹出的有機物質，比如：芳烴、烯烴、鹵代烴、有機氯農藥和氯酚類化合物等等。

2.1.2 溶劑萃取法 溶劑萃取法的檢測方法是在被檢測的溶液里面加入不與水相溶的有機溶液，通過振蕩等作用，使得測試組進行有機相，而剩下的不溶于有機溶劑的成分會仍然留在水里，這樣就達到了分離的目的。這個方法可以對各個沸點階段有機物進行萃取，對水中比較難揮發的有機物比較適用，例如：多氯聯苯、多環芳烴、農藥、酚類等。這種方法不僅簡單而且回收率特別高，經過多年的研究應用，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合，發展出的一種新型的檢測方法。具體的操作是，把水樣放在密封的空間內，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，將頂部氣體抽取進行分析。可以分為動態和靜態兩種。這種方法在我國應用比較普遍。

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

2.2.1 氣相色譜法 對于熱穩定性好并且容易揮發的飲用水有很好的效果。這種方法的特點是效率高，速度快，簡單便捷。氫火焰離子化檢測器、電子捕獲檢測器都比較適用于這種方法。雖然這種方法能夠檢測大多數的有機物質，但是選擇性差也是這個方法的一個缺點。主要應用于檢測飲用水中揮發性的有機物質。

2.2.2 液相色譜法 對于飲用水中分子量大、沸點高、熱穩定性差的有機污染物，適合采用液相色譜法檢測。目前我國8O%以上的有機物可采用液相色譜法測定，當HPIC法測定水中有機物時，可采用溶劑萃取或固相萃取法進行提前處理。所用的色譜柱基本都為非極性或弱極性，檢測器主要有紫外光度檢測器、熒光檢測器及電化學檢測器等。

2.2.3 色譜及質譜聯機分析 色譜及質譜聯機分析是目前檢測飲用水中復雜有機物的有效方法，這種方法是先經過色譜分離，再進行質譜儀鑒定，并應用計算機技術對數據進行智能處理，具有分離能力強，靈敏度高，速度快結果等特點。

3 提高飲用水監測的途徑

目前我國大多數水工業處理均采用常規處理工藝，而常規水處理工藝遠遠達不到要求，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 即用氧化劑來氧化有機物使之成為無害的中間產物，常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀氯、二氧化氯等。其中，科學的普遍常用的氧化劑是臭氧，其在水中會自然分解，且不會產生二次污染。

3.2 吸附 常見的是活性炭，可以吸附水中的有機物。活性炭具有微孔，能夠吸附分子量為1000-3000道爾頓的有機物，大分子有機物由于位阻效應不能進入微孔，小分子有機物往往不易被吸附，對水中嗅、味、色的去除較有效，對致突變物、致癌物的去除有效，可使毒理學指標的Ames致從陽性轉變為陰性。

3.3 臭氧與活性炭聯用 臭氧與活性炭聯用除可將有機物變成無害物外，還可增加小分子有機物，使之容易被活性炭吸附，更好地充氧，同時活性炭表面良好的生物膜在有效處理后，其水質也會進一步地得到提高。

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

3.5 膜法 采用膜分離技術，使得出水的水質僅僅依靠膜孔經的大小，與原先水的水質以及運行條件無關聯，因此可以大限度的去除水中的有機物，提高可靠的水質標準。

3.6 常規凈水工藝的改造 水的深度處理雖然能夠去除有機物，但其投資大，設備費用昂貴，目前已經無法適用大多數供水企業進行技術改造，因此對常規凈水工藝的改造顯的比較關鍵，也適合目前我國的基本國情，常規工藝主要根據原水的濁度，而不去刻意追求有機物的優化去除效果，其改造可以從強化混凝和強化過濾兩個方面進行，從而達到去除有機物目的，提高水質的合格率。

因此，提供、安全、健康、衛生的飲用水已成為當前水處理職能部門以及政府部門急需解決的關鍵問題，通過強化常規處理工藝，優化水處理工藝的技術參數和方法，必要時增加化學或物理的預處理，增加活性炭過濾或臭氧的氧化等手段，加大對水的深度處理工藝，從而大限度地去除水中有機物的污染，確保人民飲用水的健康安全。