萃取法在化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

王彥娜，劉林林

（濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濮陽 457000）

隨著國民環(huán)保意識逐漸增強，人們對自身生存與生活環(huán)境的要求不斷提升。進入新時代以來，各領(lǐng)域與行業(yè)開始實行跨行業(yè)合作，化工生產(chǎn)亦是如此?；どa(chǎn)是引發(fā)環(huán)境安全問題的因素之一，但是在技術(shù)水平不斷提升的今天，環(huán)境污染物監(jiān)測工作有了更多的方式并逐漸完善。在這一背景下，萃取法能對生態(tài)環(huán)境進行有效監(jiān)測，其在化工行業(yè)的環(huán)境監(jiān)測中也有顯著優(yōu)勢。這一方式能對環(huán)境中超標的污染物進行快速、精確的檢測，為環(huán)境監(jiān)測與生態(tài)改善工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐，為社會下一階段的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)[1-2]。

1 萃取法應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的意義

環(huán)境監(jiān)測可以使人們對現(xiàn)階段的自然生態(tài)環(huán)境狀況有更全面的認識，如果生態(tài)環(huán)境遭到污染卻不能立即修復(fù)，將導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境進一步惡化[3-4]。根據(jù)情況進行實時動態(tài)監(jiān)測，可以有效避免污染物對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。此外，還可以采集自然環(huán)境中的各種指標數(shù)據(jù)，并通過智能服務(wù)平臺對這些數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一處理，為后續(xù)的環(huán)境保護和生態(tài)環(huán)境治理提供第一手資料。隨著我國智能技術(shù)的飛速發(fā)展，科技創(chuàng)新的方法被不斷應(yīng)用于各行各業(yè)，環(huán)保監(jiān)測行業(yè)主要采用科學(xué)、合理、有效、智能的系統(tǒng)軟件，對人們生活環(huán)境中污染物的信息和數(shù)據(jù)進行分析，明確提出系統(tǒng)的解決方案。現(xiàn)階段，環(huán)保監(jiān)測屬于我國生態(tài)環(huán)保整治中最重要的環(huán)節(jié)，可以對生態(tài)環(huán)境管理中的污染物成分進行定性研究，對我國生態(tài)環(huán)境保護整治具有重要的現(xiàn)實意義，利用萃取原理進行環(huán)境監(jiān)測可以讓人們更及時地掌握污染物的總量和危害程度，因此，利用萃取原理監(jiān)測自然環(huán)境，對減少空氣污染具有關(guān)鍵作用[5-6]。

2 化工行業(yè)環(huán)境污染

2.1 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染

在化工廠中，整流設(shè)備、供氣儲液罐等設(shè)備隨處可見。這些設(shè)備本身就有危害性，一旦發(fā)生泄漏，其中的有害物質(zhì)會

威脅人的生命。在這些區(qū)域，應(yīng)加強對溫度、壓力、濕度等指標的監(jiān)測。此外，還應(yīng)加強對周邊環(huán)境指標的監(jiān)測，例如通過分析設(shè)備周圍土層的化學(xué)成分判斷容器內(nèi)物質(zhì)是否泄漏。由于初期泄漏量很小，有時不能滿足儀器設(shè)備的檢驗要求，此時可采取提純方法提高總體目標化學(xué)物質(zhì)的濃度。這類檢測實際操作簡單，可供選擇的實驗試劑也很多。同時，由于操作過程全封閉、安全系數(shù)大，特別適用于化工行業(yè)的環(huán)境監(jiān)測。

2.2 產(chǎn)品伴生物污染

在化工領(lǐng)域，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程本身就是化學(xué)變化過程，伴隨著化學(xué)物質(zhì)的溶解和形成。在這個環(huán)節(jié)中，首先，產(chǎn)品本身可能是有害的。例如在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生多環(huán)芳烴。多環(huán)芳烴具有一定的毒副作用，嚴重的甚至可能致癌。另外，在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，也會存在一些不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，此類化學(xué)物質(zhì)與氣體中的其他元素反應(yīng)也可能產(chǎn)生有害化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)與原料和生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，如果容易產(chǎn)生有害氣體，也可以采用萃取法，對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測。

2.3 生產(chǎn)后的污染

化工產(chǎn)品加工后會形成一些廢氣、污水和廢物，是化工廠的主要污染物。廢氣不僅有害，有些還易燃易爆。因此，除了準確測量廢氣，還需要進行定量分析和測量，而質(zhì)譜分析和色譜儀常用于氣體監(jiān)測。很多化工廠都建在河邊，而化工廠的污水排放會對河流的綠色生態(tài)造成不可估量的危害。因為生產(chǎn)加工目標不同，污染物含量不同，監(jiān)測方法也不同。廢物的主要特點是持久性，因此，其監(jiān)測應(yīng)重點關(guān)注毒副作用、易燃易爆材料、腐蝕等層面。

3 化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測工作中存在的問題分析

3.1 化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測管理水平偏低

據(jù)近年的調(diào)查統(tǒng)計，大部分化工企業(yè)非常重視基礎(chǔ)建設(shè)，而對生產(chǎn)過程的管理重視程度不足。雖然一些化工企業(yè)也安裝了該領(lǐng)域相關(guān)規(guī)定下的化工固廢處理系統(tǒng)，但在具體的生產(chǎn)過程中，并未將其作用充分發(fā)揮出來，而是將其作為應(yīng)對檢查的專用工具。此外，一些化工企業(yè)雖然制定了廢棄物排放標準，但尚未落實，也沒有指派技術(shù)管理人員對生產(chǎn)過程中的廢棄物排放進行管理。部分化工企業(yè)甚至在化工生產(chǎn)過程中無視廢物排放標準，導(dǎo)致化工行業(yè)出現(xiàn)嚴重的生態(tài)和環(huán)境問題。另外，部分化工企業(yè)為了更好地降低產(chǎn)品成本，化工固廢處理系統(tǒng)出現(xiàn)問題后沒有及時維護，導(dǎo)致固廢處理系統(tǒng)無法正常運行，污染問題不斷加重。

3.2 化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)設(shè)備比較落后

在我國目前的科技水平下，化工制造行業(yè)的技術(shù)裝備水平落后于其他行業(yè)。當(dāng)前，化工制造業(yè)有兩個重要技術(shù)裝備問題。首先，生產(chǎn)制造整體技術(shù)水平略低。現(xiàn)階段，在我國化工制造行業(yè)的生產(chǎn)過程中，大部分化工廠不可避免地會產(chǎn)生很多有害物質(zhì)或污染物。由于產(chǎn)能的限制，目前在化工廠的生產(chǎn)過程中，一些可回收再利用的化工原料無法回收利用，降低了原料使用效率。當(dāng)前，化工廠污染物處理設(shè)備和技術(shù)規(guī)范的發(fā)展并不理想，大多不能滿足對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有機化學(xué)污染物的處理要求，導(dǎo)致許多有機化學(xué)污染物被排放到環(huán)境中，環(huán)境污染整治效果較差。

4 萃取法在環(huán)境監(jiān)測中的實際應(yīng)用

4.1 水源地環(huán)境監(jiān)測

各個行業(yè)的發(fā)展都需要大量的水資源，當(dāng)前，水污染已成為嚴重危害環(huán)境的污染類型之一，得到了化工企業(yè)的高度重視。近年來，為了保證飲用水安全，水源地環(huán)境監(jiān)測成為重要環(huán)節(jié)。在當(dāng)前科技創(chuàng)新水平不斷提高的背景下，為了更好、更合理地監(jiān)測水源地環(huán)境，可以利用固相微萃取的基本原理。與其他檢測方法相比，頂空進樣器萃取可以更及時地對整個過程進行監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，檢測人員要掌握水資源中污染物的重要特征，然后選擇檢測方法。隨著科技創(chuàng)新水平的不斷提高，已經(jīng)出現(xiàn)新的電鍍和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，可用來監(jiān)測水源地環(huán)境，與頂空進樣器萃取相比，提高了檢測的質(zhì)量和準確性，進一步保證了水資源檢測的高效率。對部分水資源進行檢測時，檢測人員必須先將內(nèi)壁毛細管插入高效液相色譜自動進樣閥，以氣相針作為凈化處理管，達到固相檢測要求。固相微萃取可用于檢測水資源中不同的殺蟲劑，在整個檢測過程中，凈化處理時間一般控制在50 s內(nèi)，大部分檢測結(jié)果的誤差可以穩(wěn)定在4%以內(nèi)[7]。如果采用固相微萃取法，基本可以滿足水源地的監(jiān)測規(guī)定，進而提高水源地的監(jiān)測精度和準確度。

4.2 土壤環(huán)境監(jiān)測

土壤環(huán)境監(jiān)測的獨特性顯著。在對固態(tài)樣品進行監(jiān)測時，為了確保土地質(zhì)量，需在使用固相微萃取法監(jiān)測前，先對土壤樣品進行分析[8]，一般采用兩種方式處理土層監(jiān)測樣品。（1）加熱收集的土層樣品，其中的苯系物等化學(xué)物質(zhì)會被蒸發(fā)，揮發(fā)性有機物會被收集，然后采用頂空萃取法進行純化處理。（2）采用浸出法。浸出時，先將本次監(jiān)測的土壤樣品引入高效液相中，然后采用固相微萃取法對土層樣品進行監(jiān)測。兩種不同的制作方法在使用時具有不同的特點，因此，使用的地區(qū)也不同。一般前一種加熱方式多用于土層測試樣品，相關(guān)工作人員通常使用硅膠制品。如果測試人員必須采用加熱法對土層測試樣品進行測試，可以檢測出土層測試樣品所必需的羥甲基硅油和三甲苯-對二甲苯，以獲得更直接、更重要的測試結(jié)果，而且這類檢測的預(yù)期效果也比較準確。與其他檢測方法相比，這種檢測方法可以利用涂層本身的優(yōu)點，在整個檢測過程中不斷使用涂層。與其他檢測方法相比，這種檢測方法的資源利用率更高，廢物回收后可循環(huán)使用。多次重復(fù)使用主要出現(xiàn)在以下兩種情況中：一種是索氏凈化，另一種是微波凈化。采用浸出法進行土壤污染控制試驗時，可通過有機化學(xué)溶解度輔助。與其他土壤污染控制檢測方法相比，這類檢測方法需要較長的分析時間。因此，大多采用微波提純工藝，提高溶解效率，減少時間消耗。此外，相關(guān)工作人員在監(jiān)測土壤質(zhì)量時，使用固相微萃取可以大大減少飽和溶液的使用，在保證監(jiān)測結(jié)果準確的情況下，提高了整個監(jiān)測過程的安全系數(shù)。

4.3 大氣環(huán)境監(jiān)測

在當(dāng)前的外部環(huán)境下，環(huán)境污染已經(jīng)成為許多疾病的直接誘因，包括畸形胎兒和呼吸道疾病。近年來，霧霾的加重讓很多人越來越關(guān)注空氣質(zhì)量指標和化學(xué)污染物的監(jiān)測。新型固相微萃取法對空氣污染物的檢測具有更強的特異性效果。使用固相微萃取法檢測環(huán)境空氣時，如果得到的空氣樣品屬于蒸汽混合物，檢測人員首先要詳細分析濃度值，并在固定濃度值后，制定檢測標準后長期保持不變。只有保證檢測標準的恒定，才能保證檢測效果的準確性。測試人員在對試樣進行平行平面實驗時，如果能夠得到濃度值基本相同的蒸氣混合物，就可以根據(jù)各種基本參數(shù)分析濃度，進而得到符合要求的蒸汽混合物作為氣體檢測的標準，并對自然環(huán)境中的空氣污染源進行檢測。一般采用固相微萃取監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量時，首先要保證待測樣品的質(zhì)量，進而快速靈活地利用固相微萃取的優(yōu)勢，確保檢測達到預(yù)期的精確度。因此，檢測人員應(yīng)按照檢測的詳細要求和標準進行樣本采集。此外，在進行自然環(huán)境污染監(jiān)測時，檢測人員必須選擇合適的數(shù)據(jù)分析方法，根據(jù)檢測要求對檢測結(jié)果進行分析。樣本采集方式分為兩種：一種是數(shù)據(jù)格式采樣，另一種是動態(tài)采樣。一般檢測人員在分析空氣質(zhì)量指標中的污染物時，可以根據(jù)實際檢測要求和條件特點，選擇合適的采樣方法。如果采用靜態(tài)數(shù)據(jù)采樣，可將凈化后的涂料置于室內(nèi)，使涂料完全進入待測樣品的自然環(huán)境中，經(jīng)過一段時間后，可獲得符合檢測規(guī)定的檢測樣品。如果應(yīng)用動態(tài)采樣，則必須依靠吹風(fēng)機或風(fēng)扇等確保氣流穩(wěn)定。試樣通過氣流后，會隨著氣流到達鍍層，得到符合測試規(guī)范的試樣。如果監(jiān)測時需要獲取大氣基質(zhì)中的有用成分，就要根據(jù)衍生化反應(yīng)使極性分析物轉(zhuǎn)變?yōu)榉菢O性分析物，既能優(yōu)化分析物基質(zhì)層和涂層的分配，又能使萃取選擇更加多樣。

5 化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用萃取法的相關(guān)對策

5.1 在水環(huán)境中的應(yīng)用

萃取技術(shù)在化工制造行業(yè)水環(huán)境保護監(jiān)測中起主導(dǎo)作用?；て髽I(yè)的生產(chǎn)制造要用到大量的水，生產(chǎn)完成后，會使用大量的水清理機械設(shè)備。如果廢水未經(jīng)處理就直接排放，會造成環(huán)境污染。因此，廢水的檢測十分重要。為保障化工制造行業(yè)水環(huán)境的質(zhì)量，需要高度重視固相萃取這一關(guān)鍵技術(shù)。固相萃取-GC-MS法有利于樣品的高效溶解，減少飽和有機化學(xué)溶液的使用，操作也很簡單。通過對化工廢水中26種酚類和8種氯苯的分析，選用固相萃取柱，積極改進固相萃取和設(shè)備的檢測標準，取得了良好的實際檢測效果，所得結(jié)果為0.0500 mg，在0～1.00 mg/L內(nèi)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，目標方法的檢出限為0.021～0.069 μg/L，RSD為0.5%～12.4%。應(yīng)用這種凈化方法可以對水環(huán)境中的成分進行科學(xué)合理的檢測。

5.2 在土壤環(huán)境中的應(yīng)用

在土壤環(huán)境中，由于土層樣品有獨特性，在應(yīng)用固相微萃取法時通常需要進行準備工作，如浸取提液法以及頂空法的運用。第一種是將分析液倒入漏液中，然后通過固相微萃取進行檢測，通常是超聲萃取和索氏萃取，萃取分析時間較短，有機溶劑的用量也很大，可以利用微波加速反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。應(yīng)用頂空法對樣品進行加熱，使樣品中的總目標物蒸發(fā)并在頂空進樣器中被收集和萃取。溶劑快速萃取法在土壤監(jiān)測中能起到更好的作用。在1 500 psi（1 psi=6.895 kPa）的工作壓力下，采用有機溶劑快速萃取法從土層中萃取有機氯化物，用碳分子篩進行脫除、干燥和凈化處理，曲線相關(guān)系數(shù)r在0.998以上。這種萃取方法可以大大提高檢測的質(zhì)量和效率。

6 結(jié)語

在化工生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測中，科學(xué)運用萃取技術(shù)能夠確保環(huán)境監(jiān)測工作質(zhì)量得到大幅度提升，為環(huán)境污染的治理奠定堅實的基礎(chǔ)。隨著我國化工行業(yè)的發(fā)展，其在生產(chǎn)制造過程中的環(huán)境保護要求也在逐漸提高，運用萃取技術(shù)能夠為化工行業(yè)環(huán)境監(jiān)測工作的深層次落實提供有力保障，提高企業(yè)的重視程度，對污染問題的有效解決有重要的現(xiàn)實意義。