关键词：土壤；挥发性有机物；分析方法
引言
随着我国工业和农业的迅速发展，各类技术产品应运而生，尤其是各类有机溶剂、橡胶的使用频率和使用量大幅度上升，给地区的土壤环境造成了严重的影响，破坏了土壤生态，使得土壤中的有机物成分逐步向着多样化发展，且浓度呈现了逐年上升的趋势，并且严重危害到了人类、地球生物的身体健康，以及环境的良性循环，并成为当前环境问题中的难点。如何利用先进的检测技术快速诊断土壤环境中的有机物，为加快相应治理策略的落实，成为当前工作的重点。
1土壤中挥发性有机物（VOCs）的主要来源
环境中挥发性有机污染成因以自然条件与人为活动为主，而人为活动是污染源的主要来源，特别是工业行为对土壤污染产生较大污染。土壤中VOCs的主要来源渠道有三。一是在石油资源的勘测与开发、存储与运送等环节，因为操作不合理或意外事故等，石油可能泄漏到外界环境中，它是造成土壤被VOCs污染的主要来源之一。二是石油化工生产、加油站等所处区段所产生的落地油、含油生产污水排放及输油管道的外渗。石油为一类复杂化合物，成分以烷烃、芳香烃及非烃类化合物为主，其内含有大量的挥发性、半挥发性有机物，以上有机物流到土壤中后还会使土壤机质原有碳氮磷比例再配置，此时土壤微生物体系产生一定改变。在以上过程中，土壤理化性质也会相应发生改变，这样土壤微生物群落等随之发生改变。对于化工企业来说，在产品生产、包装、储存与运送过程中，泄漏问题在所难免。另外，印刷、喷涂等行业会排放大量废气，废气中的部分有机物会在雨水冲刷作用下流入土壤中，这些废气中的有机物在雨水冲淋作用下均可能进入土壤内。
2土壤中挥发性有机物分析方法现状
国内主要是在EPA的基础上建立了7项土壤和沉积物中VOCs的分析标准（见表1）。
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表1国内外土壤中VOCs分析标准
2.1溶剂萃取法
溶剂萃取法的核心是选择适合的VOCs溶剂，对土壤中存在的VOCs进行溶解分离，到达萃取的目的。溶剂的选择是该方法的核心部分，对溶剂的选择应遵循相似相容的原理，溶剂应对VOCs物质有较高的溶解作用，同时不能与其发生化学反应。经过大量的化学研究以及实践测试，最终确定了VOCs的备选有机溶剂分别为水、甲醇、环乙烷、乙醚四种物质，并在常温、加温、超声波震荡等环境下对上述物质对VOCs的实际溶解性能进行了进一步的测试，基于测试数据结果以及实际的使用环境，最终选择乙醇和甲醇做为溶解剂。但乙醇具有一定毒性，在高温环境下会产生有毒气体造成二次污染，故甲醇为最佳的VOCs萃取溶剂。
2.2固相微萃取法
该方法是在固相萃取法的基础上发展起来的新型萃取技术，新技术使用涂有强大吸附能力的吸附剂来吸附样品中的待测物，该方法集萃取、浓缩、解吸、进样于一体，具有灵敏度高、操作简便、环境友好等优点，但其缺点也比较明显，反映为使用寿命短、成本高等方面。固相萃取法可以分为三种：（1）直接法使用原理是将石英纤维直接掺入到提取物中进行萃取操作，但该方法仅仅适用与气体状态的VOCs样本与干净的水样，主要为直接固相微萃取、顶空固相微萃取与膜保护微萃取；（2）顶空法主要是将涂有吸附剂的石英纤维放置于样本的顶空中进行吸附萃取，不与样品进行直接接触；（3）膜保护法主要是将萃取头放入样本中，纤维涂层上附有吸附剂，随后采取热脱附与流动脱附的方法进行萃取。固相微萃取方法的出现比较晚，相应研究也有待完善，在国内相应研究的使用上，固相微萃取法的结果精度不高，其研究有待进一步加强。
2.3土壤淋洗技术
土壤淋洗技术是一种处理土壤中化学吸附的微粒以及微粒周围的土壤恢复性有机物的方法，这种方法不仅可以对土壤进行原位修复，也可以进行异位修复。土壤淋洗方式处理土壤中的挥发性有机物主要通过单级淋洗和多级淋洗两种方式进行。这种处理方式中的淋洗液可以选择清水，也可以使用无机溶液，如盐、碱等，或者使用有机溶液、表面活性剂、螯合剂等。近年来，表面活性剂主要用于修复被挥发性有机物所污染的土壤。根据相关资料显示，使用不同成分的表面活性剂对土壤进行连续清洗，效果远高于使用单一的表面清洗剂。目前，在我国生物表面活性剂的应用较为广泛，主要是因其具有较强的生物降解性、适应性及高度特异性等特点，能够使土壤中微生物所产生的碳源更容易被降解。
3土壤中挥发性有机物分析方法进展
3.1根据排放源类型确定VOCs分析方法
根据VOCs排放源类型不同，可以分为工艺排气、设备泄漏、废水挥发、储罐、装载操作５类源。由于这5类VOCs排放源的主要污染物质不同，排放源周围的土壤中VOCs的种类不同，相对应的VOCs分析方法也不同。例如天津某典型石化企业硫磺回收装置废气的主要物质为三氯甲烷、二氯甲烷、苯和甲苯，设备泄漏的主要物质为甲苯、苯、丙酮、三氯甲烷，废水释放组分包括二甲苯、十一烷、苯甲醛等。硫磺回收装置周围的土壤可以采用标准HJ741—2015进行分析。设备泄漏由于含有酮类物质，宜采用标准HJ605—2011进行分析。废水释放组分含有苯甲醛，而目前我国的土壤中VOCs分析标准里苯甲醛还未被列入检测名单中，因此必须建立新的分析方法。
3.2根据生产工艺确定VOCs分析方法
石化行业生产工艺可以分为常压蒸馏、减压蒸馏、催化裂化、催化重整、烷基化等。工艺装置周围土壤中主要的VOCs污染物可能来自于装置的汽油馏分，而装置的汽油馏分主要由烷烃、环烷烃、烯烃、芳烃4种烃类化合物组成。不同工艺的汽油馏分中这4种烃类的比例不同，如常压蒸馏装置汽油的正构烷烃含量高，烯烃含量低；催化裂化汽油的烯烃含量较高；烷基化汽油的异构烷烃含量高。我国土壤中VOCs分析标准的目标物主要是卤代烃和芳香烃，对于烷烃、环烷烃、烯烃的分析监测工作尚无要求。但非甲烷总烃已被列入大气污染物，挥发性石油烃也已被列入水质的分析范围。随着国家对土壤环境的重视，土壤中的烷烃、环烷烃、烯烃的监测工作势在必行，土壤中烃类的分析方法亟待研究。
结语
综上所述，随着时代的变迁，人们思想觉悟不断提高，在发展经济的同时更加注重环境保护，尤其是对土壤的保护。石油化工领域的不断发展，对土壤安全存在隐患，迫使人们越来越重视挥发性有机物的处理。短时间、高效率的污染处理是目前急需解决的问题。在本文中，简单介绍了土壤中挥发性有机物（VOCs）的主要来源，并对其分析方法进行了介绍与分析，但现阶段，我国对处理土壤中的挥发性有机物仍处于探索模拟阶段，现场、高效、实操性强、费用低廉的处理技术还有待研究，今后，土壤挥发性有机物的处理仍需专家学者投入大量精力进行研究。
参考文献
[1]张大为,顾骏,付晓青,丁安帮.土壤中半挥发性有机物(SVOCs)不同提取方法比较研究[J].广州化工,2018,46(03):88-91.
[2]李庆,刘菲,陈亮.液液萃取中半挥发性有机物正辛醇/水分配系数与回收率相关性分析[J].分析测试学报,2014(11):1291-1295.
论文作者:黄彩敏,侯雪婷
论文发表刊物:《科学与技术》2019年21期
论文发表时间:2020/4/17
标签：土壤论文; 有机物论文; 挥发性论文; 烷烃论文; 方法论文; 溶剂论文; 烯烃论文; 《科学与技术》2019年21期论文;