水中有机物预处理方法及分类

水中污染物的危害 清华大学环境学院教授王占生在《健康水》一书中提到，我国的有机污染物可分为天然有机物和合成有机物。
水中的腐殖质等天然有机物与消毒剂氯反应生成氯仿等消毒副产物，具有致癌风险，属于一类污染。合成有机污染物主要包括三类：持久性化学品、内分泌干扰物、药品和个人防护用品。
其中，持久性化学物质不易降解，存在时间长，对人体有毒。内分泌干扰物类似于人体激素，会干扰生殖和生长功能；降低人体免疫力；干扰神经系统，导致行为失控等异常行为。据统计，发达国家每5对夫妇中就有1对不育，中国每8对夫妇中就有1对不育。
药物和个人防护用品中的抗生素会使水环境中的细菌变成超级细菌，导致患者死于抗生素无效。每年，美国有2万多人死于抗生素无效，中国有8万多人。更可怕的是，这些物质大多属于水分子污染物，采用目前传统的净化工艺很难被水厂有效去除，并会随饮用水进入人体，对健康构成巨大威胁。
水中有机污染物的分类
有机污染物按其挥发性性质可分为挥发性有机污染物（VOCs）、半挥发性有机污染物（SVOCs）和非挥发性有机污染物（NVOCs）。目前，水中的有机污染物主要是指前两种。
①根据世界卫生组织的定义，挥发性有机污染物是指常温下沸点为50-25℃，饱和蒸气压大于133.32Pa的一类有机化合物，存在于空气中在室温下呈蒸气形式。按其化学结构可进一步分为烷烃、芳烃、烯烃、卤代烃、酯、醛、酮等八类。
此类有机污染物种类繁多，大多具有毒性，广泛分布于水环境中。主要测定方法有：气相色谱法[包括顶空气相色谱法（HS-GC）、汽提捕集气相色谱法（P&T-GC）等。]和气相色谱-质谱[包括顶空气相色谱-质谱(HSGC-MS)、汽提捕集气相色谱-质谱(P&T-GC-MS)等]。此外，还有分光光度法、滴定法等其他方法。
②半挥发性有机化合物通常是指沸点为170～350℃，蒸气压为10～7～0.1mmHg的一类有机化合物，能在气相与固体颗粒之间形成一定的平衡。空气。 SVOC 包括多环芳烃、氯苯、硝基苯、邻苯二甲酸盐、有机氯农药、有机磷农药、亚硝胺、苯胺和苯酚。
这些化合物如果长期与人接触，会引起人体内慢性中毒，引发癌症，并直接影响生殖系统和中枢神经系统，甚至导致死亡。此外，还会对环境造成严重危害，可能对水体造成污染。
水中有机物的预处理方法
水中有机物含量低，为了获得准确的测量结果，除了具有高灵敏度和高精度的测量仪器和先进的数据处理系统外，预处理是分析检测过程中的关键步骤。预处理的目的是消除基质的干扰，同时在富集过程中去除大量的水分，从而浓缩微量（或微量）待测有机物，从而达到符合判定要求。根据被测组分的性质和富集的基本要求，采用不同的方法进行富集。
1、吹扫捕集法：将水样中的挥发性有机物用惰性气体吹入装有吸附剂的捕集管，然后加热捕集管，反吹解吸，解吸的有机物进入气相色谱仪，探测。该方法具有无有机溶剂、进样量少、富集倍数高、基质干扰小等优点。商业设备可以自动化，集成样品分离、富集和样品注射。吹扫捕集法的本质是一种动态顶空法。与静态顶空技术相比，吹扫捕集时间短，灵敏度高，重现性好。该方法对沸点低于200℃、可被惰性气体吹出的有机化合物，如卤代烃、芳烃、挥发性烷烃、烯烃和氯苯化合物等有很好的富集效果。, 是环境监测系统中有机物监测应用最广泛的预处理方法之一。
2、顶空法：该方法是根据气液平衡分布原理结合气相色谱法发展起来的。具体方法是将样品置于密闭系统中，保持恒温，使上部（顶部）的气体与样品中的成分达到平衡，抽取上部气体进行样品分析。顶空法适用于处理小分子量、低沸点（150℃以下）、挥发性有机物（水中溶解度<2%）。将该方法与色谱选择检测器结合使用，一般可以达到1×10-6g/L的水平。该方法不需要特殊设备，准确度好，但受限于容器，样品浓度比小，影响方法的灵敏度。此外，有限的顶空会改变每个样品后的头部空气浓度，从而影响测量的精度。如果有合适的内标，可以提高方法的精密度，是一种很好的低分子量和挥发性物质的富集方法。
顶空法一般可分为静态顶空法和动态顶空法。静态顶空法用于检测气体样品中含量大于气相色谱检测器检测限的组分。动态顶空法实际上是疏水富集法和顶空法的结合，可用于气体样品中的检测成分。测定含量小于气相色谱检测限的组分。顶空法目前在我国、日本和欧洲广泛使用。
3、液-液萃取：液-液萃取技术的工作原理是根据水/有机溶剂相间非极性有机物的平衡分布，在水相中加入与水不混溶的有机溶剂，摇匀后，待测组分进入有机相，其他不溶于有机溶剂的组分留在水中，达到分离富集的目的。该技术适用于提取和浓缩水体中的污染物。可萃取各种沸点阶段的有机化合物，特别适用于分离富集水中挥发性弱、挥发性中等的有机化合物，如农药、酚类、多氯联苯、多环芳烃等。
自动液液萃取仪使用的溶剂要经过净化处理，否则溶剂杂质会干扰测定。操作过程中有机溶剂与水样的比例约为1:10，因此需要大量溶剂.由于在后续操作中需要将溶剂蒸发至1mL左右，因此溶剂本身的污染问题比较严重，需要进行严格且非常繁琐的溶剂纯化过程。
4、固相萃取法：固相萃取技术是将固定相（极性吸附剂、键合吸附剂、离子交换剂等）填充在一个小塑料管中，形成一次性的小色谱柱。用注射器将溶液注入色谱柱，然后用合适的溶剂洗脱分析物，其他干扰物质留在色谱柱上。固相萃取是富集水中痕量有机物的理想方法。它最大的特点是对水的吸附很小，对大多数，尤其是极性较小的有机物的吸附平衡系数很大。 SPE方法的优点是处理的水样量大（一般几百毫升到几升），大大提高了检测灵敏度。
常用的固定相是C18吸附树脂。在中性条件下，C18固相萃取柱主要萃取非离子疏水有机物。在实际使用中，还可以将水样分别调至pH 2、pH 7和pH 12，以提取有机酸、非极性有机物和有机碱。虽然 C18 固定相色谱柱对大多数有机物的回收率较高，但根据分析的目标物质选择色谱柱可以进一步提高回收率。由于固相萃取技术已经商业化，不需要繁琐的纯化程序，应用时的操作过程相对简单，省力。
5、固相微萃取（SPME）：固相微萃取主要用于挥发性或半挥发性有机物的取样。与安装在气相色谱进样器前的热蒸发装置配套使用，可直接传导挥发性有机污染物。定量分析。 SPE 的最大优点是萃取或洗脱不需要有机溶剂，采样以被动方式进行，需要将 SPME 装置浸入水中或处于顶空位置，达到液/固或气固平衡取出。水中目标物质浓度的量化是根据有机物在SPME/水（或气体）中的分配系数进行的。