水质挥发酚测定的干扰因子及去除方法研究

前言：污染物监测在水环境质量评定中发挥着非常关键的作用。挥发酚具有明显的生物毒性，被列为重点监测对象。这种化合物既对人身安全形成威胁，又会破坏水体的生态平衡。所以，酚类物质在水质以及土壤环境监测中的准确测定有着重要的现实意义。

1. 水质挥发酚

酚类化合物是一种具有明显原生质毒性的有机污染物，其在生物及环境系统中的毒理学特性已经得到广泛证实，这些化合物在环境中的分布表现出明显的行业特征，主要集中在石油化工，焦化生产，造纸工业等重污染行业附近的土壤以及废水处理排放区的沉积物之中，从化学结构角度来讲，酚类化合物是芳香族羟基衍生物，其核心特征是羟基与芳香环直接相连。按照物理化学性质的不同，可以将其分为挥发性酚类和非挥发性酚类。

挥发性酚类化合物由于自身特殊的分子结构表现与其他化合物不一样，其分子中羟基和苯环形成的共轭体系使得挥发性酚类化合物具有较低的沸点和较强的挥发性。在水环境中存在时会随着水蒸气的释放而挥发，加上水 - 气界面的强烈传质作用，加快挥发性酚类化合物在环境中的迁移转化过程，同时还能增加通过呼吸道暴露的风险。

根据毒理学研究发现，这些物质一旦进入生物体内，可能会干扰细胞膜的通透性，破坏酶系统的正常运转，并且会对中枢神经系统造成抑制作用，其健康风险不容忽视[1]。

2. 水质中挥发酚测定的干扰因素及去除策略

2.1 水样采集与预备蒸馏

在进行样品采集时，要选水体清澈有流动的区域，避开水面漂浮物堆集之处，像水草，杂物之类的地方，以免这些有机杂质混进样本里引起结果出错，按照现行标准方法的规定，每次采样水量最少得达500 毫升 [2]。

在采集样品之后，马上开始保存样品。采集来的水样务必立刻放到 5 到 10摄氏度的恒温环境下冷藏起来，抑制微生物活动以及酚类物质发生生物降解，而且从采样开始到分析结束这段时间不能超过 24 个小时，保证样品既新鲜又稳定。在运送样品的时要尽量避开阳光直射的情况，防止光照引发的化学反应，一般可采用不透明的包装材料就可以达到保护的目的。在随后预处理中，预蒸馏处理乃是测定挥发酚的关键环节之一。首先需在水样里面添加一些磷酸，把pH 值降到 4 以下，这样就营造出适合的酸性环境，使酚类物质变成分子形态，方便后续进行蒸馏分离。蒸馏时的温度控制非常重要，维持微沸状态最佳的操作条件是，蒸馏速率控制在 5 到 6 毫升每分钟。蒸馏结束以后，为了检验过程是否完整，要把甲基橙指示剂加入残余液体当中实施检测，如果指示剂没有变成红色，这就意味着蒸馏过程中存在问题，这时候就要重新取样，再加点磷酸做第二次蒸馏，这样才能保证结果正确无误 [3]。

2.2 水样保存不当

环境水样采集期间，有几个因素对挥发酚的稳定性起着关键影响作用。其中，溶解氧和微生物活动最为突出，环境水体大多呈氧饱和状态，正常情形下，溶解氧浓度可以达到 8 到 10mg/L(20^∘C )，这样的氧化性环境会使酚类化合物加快化学降解，而且水体里普遍存在微生物群落，好氧菌尤其如此，它们可以把酚类物质当作碳源来代谢，有关研究表明，未经处理的水样放在室温下放置24 小时以后，挥发酚的浓度大概会下降 30% 到 50% ，所以是否采取保存手段直接关联到分析结果是否准确。

为了保证后续分析数据的可靠，还需要使用玻璃容器盛装水样。因为玻璃具有化学惰性，不会与样品发生反应。而且多使用棕色硼硅酸盐玻璃瓶，这种容器不仅可以防止光催化分解反应，还可以避免容器材料对样品的污染，在样品采集完毕后，应尽快向水样中加入稳定剂，推荐使用浓度为 100g/L 的硫酸铜溶液，一般情况下，每升水样加入 1mL 即可，或者加硫酸铜固体 1g/L ，铜离子的杀菌作用可以抑制微生物的活性，形成的酚铜络合物也能提高挥发酚的化学稳定性。

如果水样分析不能马上进行，还需要进行酸化处理作为保存样品最有效的办法，磷酸按照 1 比 9 的比例用作酸化试剂是首选，它的加入量要保证水样的pH 降到 2 之下，有效地抑制微生物的繁殖，阻止酚类物质被氧化。从实验数据来看，酸化处理过的水样在 4℃冷藏保存的情况下，挥发酚浓度在 7 天之内变化率不会超过 5% 。

接下来，构建起完备的样品保存记录体系。记录内容要包含采样时间，加入的保存剂量，存储温度以及其他重要信息，还要定时检验保存手段是否有效，借助加标回收实验可以评判保存条件下的目标物稳定性。通过研究显示，采取上述综合保存措施之后，挥发酚样品的保存期限能延长到 14 天，其回收率处在 95%-105% 之间。

2.3 苯胺类物质干扰

被分析的环境水样中的苯胺类化合物会影响到挥发酚的测定结果。在用 4-氨基安替比林分光光度法测定挥发酚的时候，苯胺以及它的衍生物都会与显色剂发生类似的偶联反应，从实际的研究中得知，苯胺浓度达到 1mg/L ，那么挥发酚的测定值就会比真实值高出 0.12-0.15mg/L ，而且这种干扰会随着苯胺浓度的提高而呈现出线性增长的态势，可见苯胺类化合物会影响最终的分析结果。

要想去除这种干扰，可以采用预蒸馏处理方式，选择性地把挥发酚和苯胺类物质给分离开来，把水样酸化到 pH 小于等于 0.5 的强酸环境里，这时候苯胺类物质就会变成离子形式存在，它自身的挥发性会有所下降，但是酚类化合物还是处在分子状态，具有较高的蒸气压，实验显示，用磷酸把 pH 调整到 0.3到 0.5 的时候，苯胺的去除率可以达到 95% 以上，挥发酚的回收率处在 90% 到105% 这个范围之内。

结语：挥发酚是水质监测的重要指标，挥发酚的监测在环境保护和水资源管理中扮演着不可替代的角色，经过研究显示，已经识别出导致挥发酚测定存在干扰的因素可归结为样品保存不当、共存苯胺类化合物、高浓度样品的基质效应。针对这些干扰因素，提出分级处理的策略，对样品保存应严格遵守酸化和冷藏的规定，采用磷酸将 pH 调至小于 2，保存于 4^∘C ，这样可减缓挥发酚的降解速度，预蒸馏处理被认为是最佳的解决办法，控制水样 pH⩽0.5 ，可以除去 95% 以上的苯胺类干扰，保证挥发酚的测定结果不会受到影响。

参考文献：

[1] 刘军 . 浅论影响水质挥发酚测定的干扰因子及去除方法 [J]. 甘肃科技 ,2024,40(03):94-96+100.

[2] 王莉 , 张萌 , 李华 . 水质挥发酚测定中常见问题及解决方法探讨 [J].环境科学与管理 ,2022,47(10):147-150.

[3] 陆杏群 . 环境监测中地表水中挥发酚测定影响因素初探 [J]. 皮革制作与环保科技 ,2021,2(22):45-47.

作者简介：吴合群（1987-），男，本科，从事环境监测工作。