1被动采样技术应用于水体中持久有机污染物的监测

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1、被动采样技术应用于水体中持久有机污染物的监测持久性有机污染物（PersistentOrganicPollutants，简称POPs）是一类能够通过大气、水、土壤、沉积物和生物组织等环境介质长距离迁徙并持久存在于环境中，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性等特征，可通过食物链或食物网累积，对人类健康和环境具有严重危害的有机污染物质。因此，为满足环境立法要求、保障人类健康和环境生态，必须对环境中的POPs进行监测。在水环境中采样后带回实验室进行化学分析，是水环境监测中最常规的方法，这种方法有一个最大的缺点就是：如果污染物浓度随时间变化较大，那么该方法来进行污染物的环境监测就不合适了，而

2、且对于突发性污染事故容易漏检。对于这个问题的传统解决方法是增加采样频率或者安装自动采样设备，保证在一定的时间周期内的采样次数。但是这样必定会增加测定成本，而且在许多情况下难以实现。另外，还有很多与生物相关的监测方法可以用于污染物浓度的监测，但是存在各种难以控制的影响因素，例如新陈代谢、生物降解、排泄作用、生长发育率和死亡等等。被动采样技术可以在不影响母体溶液浓度的前提下收集目标物质，因此可以避免上述存在的许多问题。根据不同的采样器结构设计，积累在采样器中的污染物浓度可以真实反映出其在被测体系中的平衡浓度或者时间平均浓度。被动采样技术适用于监测包括POPs在内的多数优先监测污染物。1.被动采

3、样技术介绍早在上世纪80年代，被动采样的概念就在环境领域提出并得到发展了，并在90年代开始应用于科学研究。从那时起被动采样法就开始用来监测水体以及沉积物孔隙水中的污染物浓度了，有的情况下还可以同时进行使用。例如在对某区域进行修复的时候，被动采样器可以作为监测从沉积物中进入到修复材料层以及上覆水中的污染物的量的工具。2.被动采样器的工作原理大部分被发现的有机污染物是疏水性的，例如多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）等等。根据“相似相溶”原理，疏水性有机化合物倾向于溶解和富集到非水相的环境相中，包括被动采样器中，而不是溶解在水中。当被动采样器被放置在受有机物污染的水环境中（例如PCBs）

4、，PCBs会逐渐从水体或者沉积物孔隙水中转移出来，向被动采样器扩散。经过一段时间后，PCBs会富集到被动采样器上，直到被动采样器上PCBs的浓度不再增加。值得注意的是，如果水体或者孔隙水中的PCBs浓度降低，那么被动采样器上的浓度也会降低。当被动采样器上PCBs的浓度不再发生明显变化时，就认为PCBs在被动采样器和其他环境相之间达到了一个平衡。达到平衡后，被动采样器就可以从环境中被取出，进行有机污染物的测定了。图1.被动采样器对PCBs富集过程当有机污染物从一个环境相转移到另一个环境相的量平均为零的时候，那么就是达到平衡了，虽然这是个抽象的概念，但是它表明在我们需要测定的环境相中，已经不存

5、在有机污染物的明显变化了。当体系达到平衡，污染物的浓度不在任何环境相中发生变化，我们就可以确定测定的污染物浓度是准确的，不会发生明显偏差。确定平衡的一个明确的方法就是，做出污染物浓度-时间图，当污染物浓度不再随着时间发生变化，那么就可以确定平衡达到了。3.被动采样法常用材料被动采样法的使用材料主要为聚乙烯（Polyethylene，简称PE）膜、聚甲醛（Polyoxymethylene，简称POM）膜和固相微萃取（SolidPhaseMicro-extraction，简称SPME）材料，实质上都是一些有机聚合物。PE膜与POM膜都是简单的塑料膜，厚度在15μm到100μm之间，可以根据需要

6、用剪刀剪成或大或小的形状。PE膜可以从大多数五金店买到，被经常用作被动采样器材料。POM膜使用的是更专业化的聚合物，但是大片的也可以买到。SPME材料其实就是光导纤维柱，柱子内部的纤维芯是由玻璃组成的，不具有富集有机污染物的能力，但是包裹着玻璃芯的聚合材料（聚二甲基硅氧烷，polydimethylsiloxane，简称PDMS）是有效的被动采样器。PDMS的厚度从10μm至100μm不等。玻璃纤维内芯长度有很多种，但是很容易断，因此长度一般为1~20cm。图2.不同被动采样器的化学结构（a）PE，（b）POM，（c）SPME图3.不同被动采样器的外观结构（a）PE，（b）POM，（c）SP

7、ME4.被动采样技术的优点过去的几十年来，有机污染物都是用有机溶剂来提取的，这些传统的提取方法有一些缺点。首先，对水样而言，即使在污染程度最重的采样点，有可能GC/MS也检测不出来数据，除非对特别大量的水样（例如10升甚至更多）进行提取。并且，即使污染物可被检测到，检测结果也经常会受到微小的沉积物颗粒、胶体以及溶解性有机碳的影响，因此得到的数据不一定会真实地体现溶解态浓度，上述影响会使得对水体以及孔隙水的监测结果偏高。其