东道海子湖水中苯系物的分析研究

更新时间:2023-08-10 06:07:23 阅读: 评论:0

基金项目:新疆环境保护科学研究院创新基金项目(201616).收稿日期:2010-02-17
工厂英文东道海子湖水中苯系物的分析研究
谢继斌1,2,3,祁倩倩1,2,3,吴智慧1,2,3,塔力1,2,3(1.新疆环境保护科学研究院,新疆㊀
乌鲁木齐,
830011;2.新疆环境污染监控与风险预警重点实验室,新疆㊀乌鲁木齐,830011;3.新疆清洁生产工程技术研究中心,新疆㊀乌鲁木齐,830011))
摘要:本文以新疆古尔班通古特沙漠腹地的东道海子湖水为对象,研究东道海子湖水中苯系物的污染特征,并对湖水中苯系物的潜在生态危害进行分析评价㊂结果表明:东道海子湖水中苯系物的含量均满足我国水环境质量一级标准,苯的浓度仍然小于我国生活饮用水卫生标准中规定的0.01mg/L,但经过健康风险评价,发现其仍会对人体产生一定的致癌风险㊂苯㊁甲苯㊁乙苯㊁邻二甲苯㊁间二甲苯㊁对二甲苯的非化学致癌物风险(HQ)值远低于1,表明各类苯系物均无非致癌物的化学风险㊂关键词:东道海子;水;气相色谱;苯系物
中图分类号:X820.4㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1008-2301(2019)01-0028-05conrvation
BenzeneSeriesinDongdaohaiziLake.XIEJi-bin1,2,3,QIQian-qian1,2,WUZhi-hui1,2,3,Tali1,2,3(1.XinjiangA⁃
cademyofEnvironmentalProtectionScience,Urumqi,Xinjiang830011;2.XinjiangKeyLaboratoryforEnvironmentalPollutionMonitoringandRiskWarning,Urumqi,Xinjiang830011;3.XinjiangEngineeringTechnologyResearchCenterforCleanerProduction,Urumqi,Xinjiang830011,China).EnvironmentalProtectionofXinjiang2019,41(1):28 32
Abstract:ThispaperstudiesthepollutioncharacteristicsbenzeneseriesinDongdaohaiziLakeinthehinterlandoftheGurbantunggutDesertinXinjiang,
andanalyzesandevaluatesthepotentialecologicalhazardsofbenzeneseriesinthelakewater.TheresultsshowthatthecontentofbenzeneseriesintheDongdaohaiziLakemeetstheLevelIstandardofwaterenvironmentqualityinChina.Theconcentrationofbenzeneisstilllessthan0.01mg/Lstipulatedinthehygien⁃icstandardofdrinkingwaterinChina.However,healthriskassessmentshowsthattheystillhavecertaincarcinogenicriskstohumans.Thenon-chemicalcarcinogenrisk(HQ)valuesofbenzene,toluene,ethylbenzene,o-xylene,m-
xyleneandp-xylenearefarlowerthan1,indicatingthatnoneofbenzeneserieshasthechemicalrisksofnon-carcin⁃ogens.
Keywords:Dongdaohaizi;water;gaschromatography;benzeneseries㊀㊀苯系物[1](BTEX)在水中通常表现为苯㊁甲苯㊁乙苯
㊁对二甲苯㊁间二甲苯㊁邻二甲苯㊁苯乙烯㊁异丙苯等化合物㊂目前已经确定的是苯能够致癌,但是其它几类化合物也能对人体和其他生物造成不同程度的毒害[2]㊂苯系物均为有毒化合物,对人体有极大伤害,长期接触较高浓度的苯系物,会出现头疼㊁头晕㊁失眠及记忆力衰退等现象,并可导致血液系统疾病,易引起白血病,严重者造成死亡[3]㊂苯系物为挥发性有机污染物,其在环境中通过迁移转化而造成的污
染已引起国内外的广泛关注[4]㊂
通常对水体中苯系物分析时,对样品常采用自动
顶空[5]㊁固相萃取[6]㊁吹扫捕集[7]等前处理技术,处理后的样品均须采用填充柱分离,以大体积进样来满足一定的灵敏度要求[3],检测方法主要有气相色谱法[5-7]和气质联用法[7]㊂GB1190-89中采用的液上气相色谱法和二硫化碳萃取法,操作都过于繁琐,其
新疆环境保护2019,41(1):28 32㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀EnvironmentalProtectionofXinjiang
中二硫化碳不仅污染环境,对人体健康也有害[8]㊂本文采用毛细管柱自动顶空气相色谱法,操作简单,线性良好,且安全环保[9-10]㊂
东道海子是北沙窝宝贵的湿地资源,在涵养水
源㊁保持生物多样性㊁调节区域气候等方面作用很大,享有 沙漠之肾 的美誉㊂东道海子地理位置特殊,处于米东区㊁五家渠㊁昌吉的交接地带,东道海子的水是由天山雪水随乌鲁木齐河流入猛进水库㊁青格达湖水库㊁八一水库,天然降雨,以及上游灌溉剩余水进入北沙窝汇集而成㊂
上世纪90年代,东道海子受到的人为活动影响,主要是放牧和采樵对荒漠植被破坏和农业排碱㊂但近年来,随着上游城市经济发展迅速,工业园区如雨后春笋般接连上马,企业入驻较快而园区污水处理设施滞后的现象较为普遍㊂当地生活污水及工业园区的废水,都是通过排碱渠直接排放进北沙窝㊂所以,东道海子湖水受到严重污染,研究东道海子湖水中苯系物越来越受到人们重视㊂
1㊀实验部分1.1㊀样品采样点布设
依据东道海子湖水地理特征,本次监测沿东道海
子湖水从南到北共布设10个采样点,两点之间距离约2km㊂
表1㊀10个水样点位坐标
Table.1㊀Coordinatesof10watersamplingsites采样点位
采样坐标
S1E87ʎ34'34.11",N44ʎ35'01.91"S2E87ʎ35'01.30",N44ʎ36'31.68"S3E87ʎ35'07.48",N44ʎ38'10.21"S4E87ʎ34'48.94",N44ʎ40'21.21"S5E87ʎ34'24.22",N44ʎ42'20.71"S6E87ʎ33'50.85",N44ʎ40'54.61"S7E87ʎ33'47.14",N44ʎ39'40.78"S8E87ʎ33'57.03",N44ʎ38'11.09"S9
E87ʎ34'06.92",N44ʎ36'45.76"S10E87ʎ33'58.27",N
44ʎ35'49.44"
图1㊀采样点位坐标图坐标
Fig.1㊀Coordinatesofsamplingsites
1.2㊀样品现场采集
用250mL棕色玻璃瓶采集样品,样品应充满瓶
子㊂用1+10HCl调至pH=2,加入0.01 0.02g抗坏血酸除去残余氯,并加盖瓶塞,保存期为12h㊂1.3㊀样品分析
样品预处理:取10mL水样加入顶空瓶中,加入
5.0g氯化钠,立即压好瓶盖,剧烈振摇后,放入顶空进样器中,即可㊂
1.4㊀仪器㊁仪器工作条件及质量控制1.4.1㊀仪器
气相色谱,型号Aglient7890A型,美国安捷伦公
司;顶空进样器,型号DANIHSS86.5型;分析天平,
2第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀谢继斌等:东道海子湖水中苯系物的分析研究
MettlerToledo204型,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;纯水机,FDY2002-UVF型,青岛富勒姆公司;超声波清洗器㊂
1.4.2㊀色谱仪工作条件
色谱柱:DB-Wax毛细管柱30mˑ0.32mmˑ0.50μm,载气:高纯氦气,流量1.0mL㊃min-1,进样口类型:分流,分流比10.0ʒ1,温度200ħ,程序升温:40ħ保持1min,再以5ħ/min升温,80ħ保持5min,再以15ħ/min升温,200ħ保持3min,检测器:
FID,温度250ħ㊂
1.4.3㊀线性回归方程㊁相关系数㊁残留标准误差配制苯系物的标准系列浓度,分别绘制6种苯系物的顶空气相色谱,见图2㊂同时计算目标化合物的方法回归方程㊁相关系数㊁残留标准误差等,结果见表2㊂图2㊀6种苯系物的顶空气相色谱(1-苯;2-甲苯;3-乙苯;
adn4-对二甲苯;5-间二甲苯;6-异丙苯)
Fig.2㊀Headspacegaschromatogramof6benzeneseries(1-benzene;2-toluene;3-ethylbenzene;4-p-xylene;
5-m-xylene;6-cumene)
表2㊀回归方程㊁相关系数㊁残留标准误差
Table.2㊀Regressionequation,correlationcoefficient,standarderrorofresidue
化合物名称回归方程相关系数残留标准误差苯Y=0.651476x-0.4327960.999860.43346甲苯Y=0.687488x-0.4814130.999870.46534乙苯Y=0.734801x-0.4958540.999860.48545对二甲苯Y=0.717240x-0.4798760.999860.46584间二甲苯Y=0.715053x-0.4658480.999830.49816邻二甲苯Y=0.661341x-0.5469010.999840.45855
1.4.4㊀质量控制与质量保证
本研究通过质控样品及加标来保证样品预处理过程中的准确性㊂质控样品标准编号为GSB07-1043-1999,通过表3可以看出,质控样品都在不确定度范围之内㊂本方法回收率范围为87.29% 100.15%,数据均经过回收率校正,确保对目标化合物数据的有效性,见表4㊂
sd hd
表3㊀质控样品
Table.3㊀Qualitycontrolsamples
标准物质编号GSB07-1043-1999保证值(ug/mL)不确定度测定值(ug/mL)是否合格苯2079200合格
甲苯20311196合格
乙苯20212192合格
对二甲苯20316188合格
间二甲苯20212196合格
邻二甲苯20616195合格
03㊀㊀㊀㊀新㊀疆㊀环㊀境㊀保㊀护㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷
表4㊀6种苯系物的顶空气相色谱法的回收率及精密度试验结果
Table.4㊀Recoveryrateandprecisiontestresultsof6benzeneseriesbyheadspacegaschromatography
组分名称
加标量(10μg/L)加标量(100μg/L)
测定值回收率RSD测定值回收率RSD
苯9.97ʃ0.3199.822.0889.94ʃ5.1689.945.74甲苯10.02ʃ0.12100.150.8288.48ʃ4.9888.485.63乙苯9.95ʃ0.1399.6930.8893.82ʃ7.8293.828.33对二甲苯9.86ʃ0.2699.071.7293.04ʃ7.8993.048.48间二甲苯9.97ʃ0.3099.732.0187.29ʃ7.8287.298.96邻二甲苯10.12ʃ0.56100.783.6790.62ʃ6.7990.627.49
2㊀结果与讨论
2.1东道海子水库中苯系物含量分布特征
苯系物分析测试结果见表5㊂由表中数据可知,采样点湖水中苯㊁甲苯㊁乙苯㊁对二甲苯㊁间二甲苯和邻二甲苯的平均含量分别为:0.20㊁0.21㊁0.04㊁0.20㊁0.13和0.86(ug/L),按平均含量大小排序为:邻二甲苯>甲苯>苯>对二甲苯>间二甲苯>乙苯,6种苯系物在该湖水中分布相对不均匀㊂10个采样点湖水中6种含量均小于地表水环境质量一级标准(自然背景)限值,表明东道海子湖水受到此6种苯系物的污染较小㊂
表5㊀湖水中苯系物的含量
windows explorer
Table.5㊀Contentofbenzeneseriesinthelakewater
样品编号
六种苯系物浓度值(ug/L)
offshore
苯甲苯乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯
S10.6675330.7084740.6810970.6717490.6566330.831658S2/0.708117/0.6786560.658437/S30.66945
henry ford20.711818////S40.671741////0.836367S50.670256//0.6729520.658640/S6///0.6751120.658923/S7//0.6825340.676446//S8/////6.42611S9/////2.20098S10//////
㊀㊀(注: / ㊀表示未检出)
2.2㊀东道海子湖水中水流方向和苯系物之间的关系沿着进水口到水库最北边,苯的含量从进水口(S1)到湖水中部(S5),浓度含量均为0.67ug/L,从湖中部(S5)到水库最北边(S10),未检出;甲苯的含量从进水口(S1)到湖水上游(S3)的浓度为0.71ug/L,从湖中部(S4)到湖水最北边,未检出;乙苯的含量(S1)和(S7)两个点位浓度值均为0.68ug/L,其余未检出;对二甲苯(S1)㊁(S2)㊁(S5)㊁(S6)㊁(S7)点位浓度值为0.67ug/L,其它点位未检出;间二甲苯(S1)㊁(S2)㊁(S5)㊁(S6)点位浓度值为0.66ug/L,其它点位未检出㊂邻二甲苯(S1)㊁(S4)点位的浓度值为0.83,(S8)点位的浓度值为6.42ug/L,(S9)点位的浓度值
为2.20ug/L㊂
13
第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀谢继斌等:东道海子湖水中苯系物的分析研究emt
3㊀东道海子湖水中苯系物健康风险评价3.1㊀健康风险评价模型
苯系物通常不具有放射性,所以主要分析水样中苯系物的化学致癌物风险和非化学致癌物风险㊂美国环保局于1992年提出以下公式用于计算单位体重日均暴露量
CDI=(CˑDI)/BW(1)其中,CDI为单位体重日均暴露量,mg/(kg㊃d);C为污染物浓度,mg/L;DI为成人每日平均饮水量,取2.2L;BW为人均体重,取70kg㊂
通过饮水途径产生的化学致癌物风险一般通过美国环保局于1999年提出的以下公式进行计算:R=CDIˑSF(2)其中,R为化学致癌物风险;SF为致癌斜率因子,kg㊃d/mg㊂
通过饮水途径产生的非化学致癌物风险可用美国环保局于1999年提出的以下公式计算:
HQ=CDI/RfD(3)其中,HQ为非化学致癌物风险;RfD为非化学致癌物通过饮水途径产生危害的参考剂量,mg/(kg㊃d)㊂美国环保局综合风险信息系统中苯㊁甲苯㊁乙苯㊁邻二甲苯㊁间二甲苯㊁对二甲苯的RfD值分别为0.044㊁0.08㊁0.1㊁0.2㊁0.2㊁0.2㊁0.2mg/(kg㊃d),苯的SF值为5.5ˑ10-2kg㊃d/mg㊂
3.2㊀健康风险评价讨论与分析
为考察东道海子湖水是否会对人体造成危害,对该水样进行了苯的健康风险评价㊂计算得到,该湖水水样在检测浓度下通过饮水途径[CDI为2.10ˑ10-5mg/(kg㊃d)]的HQ为4.78ˑ10-3㊁R为1.16ˑ10-6㊂当R值>10-6时,一般认为不可接受,然而此接受水平可基于国家标准以及环境政策的不同上升至10-4;当HQ值>1时,一般认为该物质有潜在风险,值得进一步研究㊂该研究区域水样中,苯的化学致癌物风险值达到1.16ˑ10-6,大于美国环保局要求的1.0ˑ10-6,这表明该含苯湖水如果直接饮用会危害到人体健康㊂6种苯系物中仅苯会致癌,但计算的到其检测限浓度下的R值仅为6.53ˑ10-7,低于美国环保局提出的10-6,即检测限浓度下苯的致癌风险属于可接受水平㊂苯㊁甲苯㊁乙苯㊁邻二甲苯㊁间二甲苯㊁对二甲苯的HQ值分别为4.78ˑ10-3㊁2.79ˑ10-4㊁2.14ˑ10-4㊁4.04ˑ10-4㊁1.04ˑ10-4㊁1.06ˑ10-4,均远低于1,表明各类苯
系物均无潜在风险㊂
4㊀结论
1)㊀东道海子湖水中含有苯系物,按平均含量大小排序为:邻二甲苯>甲苯>苯>对二甲苯>间二甲苯>乙苯,并且6种苯系物在该湖水中分布相对不均匀㊂2)㊀东道海子湖水中只有4个点位检测出苯,其浓度均为0.67ug/L,化学致癌物风险值为1.16ˑ10-6,虽低于美国环保局所规定的可接受水平,但经过健康风险评价,发现其仍会对人体产生一定的化学致癌物风险㊂
3)㊀对检测限浓度下的苯系物进行健康风险评价,经过计算非化学致癌物风险(HQ)值均低于1,表明东道海子湖水中苯系物均无非化学致癌物风险㊂
参考文献
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[10]陈全虎.水和废水中苯系物分析方法研究[J].石化技术,1997(02):43-45.
作者简介:谢继斌(1987-),男,本科,助理工程师,主要研究方向为水和土壤环境污染㊂Email:164744988@qq.com
考研要带的东西23㊀㊀㊀㊀新㊀疆㊀环㊀境㊀保㊀护㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷

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