3.3 水质分析方法
水质分析包括常规水质指标测试和部分微量有机物的测试与分析。常规水质分析在上海黄浦江原水厂化验室进行,其余水质指标的分析在东南大学环境实验室开展。
3.3.1 常规水质分析
实验中水质分析方法参见《水和废水监测分析方法》(第四版,中国环境科学出版社,2009年7月),具体指标见表3.1。
表3.1 水质测定项目与方法
3.3.2 有机物分子量分析方法
测定有机物分子量分布的主要方法有:超滤膜法(UF)、空间排斥色谱法(GPC)、小角度X射线散射、凝胶层析和电子显微镜观察等方法。其中,超滤膜法操作简单,受外界条件干扰小,费用低,是目前给水研究领域主要采用的分子量分布研究方法,这里采用超滤膜法测定有机物的分子量分布。
3.3.2.1 设备与材料
采用超滤膜法测定有机物分子量分布,使用Amicon公司生产8200型氮气加压搅拌型超滤器,切割分子量分别为100kDa、10kDa、3kDa、1kDa、0.5kDa的5种超滤膜。超滤膜使用前在4%盐酸中浸泡4h,取出后用纯水浸泡漂洗,再用超纯水漂洗3次,并放于4℃冰箱中保存备用。
3.3.2.2 方法
待测水样经0.45μm的微孔玻璃纤维滤膜过滤,出水再以平行法分别通过超滤器和5种超滤膜过滤,测定滤液的TOC,各分子量分布区间的有机物含量用差减法求得。超滤膜过滤测定分子量分布测定步骤如图3.4所示。
3.3.3 微量有机物分析方法
为模拟研究多孔混凝土岸线修复和“三面光”硬化的水源地水质改善效果,考察水体中阿特拉津、酞酸酯类、氯代苯类等微量有机物的变化过程衡量水质变化效果,结合微量有机物气相色谱图谱扫描分析微量有机物的变化特征。
3.3.3.1 阿特拉津分析方法
阿特拉津的测定采用固相萃取柱(SPE)萃取、气相色谱测定。分析步骤如下:
1.C18柱的活化
用甲醇(2×5mL)淋洗Supelco C18固相萃取柱,再用蒸馏水冲洗柱中残留的甲醇后浸泡在蒸馏水中待用。
图3.4 水中有机物分子量分布测定步骤
2.固相萃取
将经0.45μm CF/C微孔滤膜过滤后水样1L,以0.5L/h的速度通过C18固相萃取柱,萃取后SPE柱冷冻保存。
3.洗脱
富集后的C18柱恢复至室温,经3600r/min离心、3~4min旋转蒸发,脱去水分。加入2×5mL甲醇洗脱,洗脱液经无水Na2SO4干燥后,在旋转蒸发仪浓缩至小于1mL,加入一定量的五氯苯甲醚内标溶液,定容至1mL。
4.GC-ECD分析
(1)岛津GC-2010气相色谱仪,Agilent DB-5色谱柱(30.0m×250μm×0.250mm,Narrowbore),不分流进样,进样口温度250℃,进样量1μL。载气为高纯氮气。
(2)色谱柱程序升温,初始温度60℃;以10℃/min的速率升温至200℃,保持2min;然后以4℃/min的速率升温至240℃;再以10℃/min的速率升温至280℃,保持2min。
(3)ECD检测器,检测器温度310℃,氮气:60mL/min。
3.3.3.2 酞酸酯类化合物分析方法
酞酸酯类有机物的测定采用固相萃取柱(SPE)萃取、气相色谱测定。分析步骤如下:
1.C18柱的活化
先后用5mL乙酸乙酯和5mL二氯甲烷淋洗Supelco C18固相萃取柱,在每次洗脱后让溶剂流干,然后用10mL甲醇淋洗,这时,不让柱子流干,再用10mL无碳水将甲醇顶出柱子。
2.固相萃取
将经CF/C滤膜过滤后的1L水样,调整pH值为6,水样以0.5L/h的速度通过C18固相萃取柱,萃取后SPE柱冷冻保存。
3.柱的干燥与洗脱
富集后的C18柱恢复至室温,通入10min氮气,将柱中的残留水分顶出,用5mL乙酸乙酯淋洗柱子,洗脱液通过干燥管(5~7g无水硫酸钠),并用2mL乙酸乙酯淋洗干燥管,收集瓶收集。洗脱液通过热水浴旋转浓缩至体积不小于0.5mL,向萃取浓缩液中加入10μL的10mg/L五氯甲苯内标。
4.GC-ECD分析
(1)岛津GC-2010气相色谱仪,Agilent DB-5色谱柱(30.0m×250μm×0.250mm),不分流进样,进样口温度260℃,进样量1μL。载气为高纯氮气。
(2)色谱柱程序升温,柱温60℃保持2min,接着以20℃/min升温至120℃,然后以8℃/min升温至180℃并保持4min,再以12℃/min升温至235℃,最后以15℃/min升温至250℃并保持12min,全程共34.08min。
(3)ECD检测器,检测器温度320℃,N2:60mL/min。
3.3.3.3 氯代苯类化合物分析方法
氯代苯类化合物的测定采用固相萃取柱(SPE)萃取、气相色谱测定。分析步骤如下:
1.C18柱的活化
在使用前依次用5mL乙酸乙酯、5mL二氯甲烷、10mL甲醇淋洗活化SPE萃取柱。
2.固相萃取
将经0.45μm CF/C微孔滤膜过滤后水样1L,以0.5L/h的速度通过C18固相萃取柱,萃取后C18固相萃取柱冷冻保存。
3.洗脱
将SPE柱恢复至室温,用氮气吹干已富集的C18柱,用10mL二氯甲烷淋洗,收集洗脱液,无水Na2SO4干燥,用氮吹仪缓慢吹脱至小体积后替换为甲醇溶剂。
4.GC-ECD分析
(1)岛津GC-2010气相色谱仪,Agilent DB-5色谱柱(30.0m×250μm×0.250mm,Narrowbore),不分流进样,进样口温度250℃,进样量1μL。载气为高纯氦气(纯度99.99%),恒压195.121kPa,流速为1.2mL/min,平均流速28cm/s。
(2)色谱柱程序温度:初温60℃;以10℃/min的速率升温至100℃,保持6min;然后以8℃/min的速率升温至160℃;再以3℃/min的速率升温至200℃;最后以10℃/min的速率升温至250℃,保持2min。
(3)ECD检测器,280℃,氮气:60mL/min。
3.3.3.4 气相色谱有机物出峰图谱扫描
气相色谱图谱扫描采用固相萃取柱(SPE)萃取、气相色谱测量。分析方法如下:
1.C18柱的活化
在使用前依次用5mL乙酸乙酯、5mL二氯甲烷、10mL甲醇淋洗活化SPE柱。
2.固相萃取
将经0.45μm CF/C微孔滤膜过滤后水样1L,以0.5L/h的速度通过C18固相萃取柱,萃取后C18固相萃取柱冷冻保存。
3.洗脱
将SPE柱恢复至室温,用氮气吹干已富集的C18柱,用10mL二氯甲烷淋洗,收集洗脱液,无水Na2SO4干燥,用氮吹仪吹脱、浓缩至1mL。
4.GC-ECD分析
(1)岛津GC-2010气相色谱仪,Agilent DB-5色谱柱(30.0m×250μm×0.250mm,Narrowbore),不分流进样,进样口温度250℃,进样量1μL。载气为高纯氮气。
(2)色谱柱程序升温,初始温度60℃,保持2min;以5℃/min的速率升温至280℃,保持5min。
(3)ECD检测器,检测器310℃,N2:60mL/min。